桥梁结构为交通系统中心之重要设施，
其在生命週期中之承载力、稳定性、安全性与服务性的确保，
为其养护管理工作的主要目标。

　　在进行上述功能的诊断评估时，就必须依据有效而正确的检测数据。
　　土木工程的非破坏检测评估技术在国内外皆是一新兴之学科，目前仍缺乏较完整深入的教材可作为训练培育此类事业技术人员之用。

　　有鑑于此类诊断技术在未来处理老劣化结构的迫切需求性，中国土木水利工程学会之非破坏检测委员会邀集了国内于桥梁检测评估的学者专家，分别就目视检测、材料性质、上部结构、桥墩与基础结构之非破坏检测的基本理论、方法与应用实例撰写成书，作为提升我国桥梁检测评估科技之基础。

序

第1 章 桥梁概论与维护管理
1.1 桥梁力学　1-1
1.1.1 桥梁设计载重　1-1
1.1.2 桥梁之载重作用反应　1-4
1.1.3 材料之载重作用反应　1-8
1.1.4 材料力学　1-10
1.1.5 桥梁变位　1-11
1.1.6 桥梁跨径分类　1-12
1.1.7 主梁与桥面板之接合型式　1-14
1.2 桥梁构件与系统　1-15
1.2.1 桥梁主要构件　1-15
1.2.2 基本构件型式　1-15
1.2.3 连接构件　1-19
1.2.4 桥面板　1-20
1.2.5 上部结构　1-23
1.2.6 支承　1-27
1.2.7 下部结构　1-29
1.3 桥梁材料　1-32
1.3.1 砂石材料　1-32
1.3.2 石灰和水泥材料　1-33
1.3.3 混凝土　1-34
1.3.4 金属材料　1-37
1.4 桥梁安全维护管理　1-39
1.4.1 桥梁施工监控　1-40
1.4.2 桥梁检测　1-41
1.4.3 桥梁监测　1-41
1.4.4 桥梁维护与补强　1-42
1.5 参考文献　1-45

第2 章 桥梁之劣化与损伤
2.1 凝土构材之劣化　2-1
2.1.1 钢筋腐蚀　2-2
2.1.2 收缩　2-5
2.1.3 硷质-粒料反应　2-6
2.1.4 硫酸盐侵蚀　2-7
2.1.5 酸侵蚀　2-8
2.1.6 沉陷及移动　2-9
2.1.7 磨蚀　2-9
2.1.8 冻融　2-10
2.1.9 温度效应   2-10
2.1.10 突发性加载　2-12
2.1.11 设计错误　2-13
2.1.12 施工错误　2-15
2.2 钢构材之劣化　2-18
2.2.1 制造缺陷　2-18
2.2.2 焊接缺陷　2-18
2.2.3 疲劳应力产生之疲劳裂缝　2-23
2.2.4 钢材之腐蚀   2-24
2.2.5 过大之应力、事故或灾害造成变形　2-25
2.2.6 螺栓松动或脱落　2-26
2.2.7 涂装劣化　2-27
2.3 上部结构之损伤模式　2-29
2.3.1 桥面板　2-29
2.3.2 桥面伸缩缝　2-31
2.3.3 大梁　2-33
2.3.4 支承　2-38
2.4 下部结构之损伤模式   2-41
2.4.1 桥墩　2-41
2.4.2 桥台与翼墙　2-43
2.4.3 桥梁基础　2-44
2.5 特殊桥梁构件之损伤模式　2-48
2.5.1 I 型梁式钢桥　2-48
2.5.2 箱型梁式钢桥　2-48
2.5.3 其他型式钢桥　2-51
2.5.4 预力混凝土桥系统　2-55
2.5.5 斜张桥系统　2-57
2.5.6 悬索桥系统　2-58
2.6 参考文献　2-60

第3 章 感测器原理
3.1 应变计　3-1
3.1.1 电阻式应变计　3-1
3.1.2 光纤式应变计　3-7
3.2 位移感测器　3-10
3.2.1 磁阻变化式位移感测器　3-11
3.2.2 电阻式位移感测器　3-12
3.2.3 涡电流式位移感测器　3-13
3.2.4 光学式位移感测器　3-14
3.3 速度计　3-16
3.4 加速度计　3-22
3.4.1 加速度计原理　3-22
3.4.1 加速度计型式　3-23
3.5 压力计定义　3-26
3.5.1 压力计结构　3-26
3.5.2 压力感测器种类　3-27
3.5.3 压力感测器性能与特性　3-29
3.6 流量、流速计　3-31
3.6.1 流速量测　3-31
3.6.2 流量量测　3-33
3.7 温度计　3-36
3.7.1 电阻式温度计　3-37
3.7.2 电敏电阻温度计　3-37
3.7.3 热电偶温度计　3-37
3.8 超音波探头　3-40
3.8.1 压电效应　3-40
3.8.2 压电材料　3-40
3.8.3 探头的基本构造　3-40
3.8.4 压电材料厚度与频率　3-41
3.8.5 超音波之近场与远场　3-41
3.8.6 超音波探头的种类　3-41
3.9 参考文献　3-44

第4 章 应力波检测原理
4.1 应力波理论　4-1
4.1.1 导论　4-1
4.1.2 应力波传行为　4-1
4.1.3 应力波源特性　4-8
4.2 超音波法　4-13
4.2.1 脉波回波(PE)超音波检测法之原理及应用　4-13
4.2.2 时差衍射(TOFD)超音波检测法之原理及应用　4-16
4.2.3 相控阵超音波检测(PAUT)法之原理及应用　4-19
4.3 敲击回音法　4-25
4.3.1 敲击回音法之基本原理(反射波之频域分析法)　4-25
4.3.2 绕射波时域分析法  4-32
4.3.3 折射波时域分析法  4-38
4.3.4 正规化频谱分析法　4-45
4.4 音洩法　4-49
4.4.1 音洩法概述　4-49
4.4.2 仪器设备　4-50
4.4.3 音洩事件的位置估算　4-53
4.4.3 音洩法目前的应用　4-57
4.5 冲击反应法　4-60
4.5.1 方法概述　4-60
4.5.2 基础理论背景　4-61
4.6 音波回音法　4-65
4.6.1 概述　4-65
4.6.2 基本原理　4-65
4.6.3 试验设备与方法　4-68
4.6.4 音波回音法之优点与限制　4-70
4.6.5 混凝土波传速度与品质之关系　4-72
4.7 跨孔音波检层法　4-73
4.7.1 概述　4-73
4.7.2 基本原理　4-73
4.7.3 试验设备与方法  4-75
4.6.4 音波回音法之优点与限制　4-78
4.8 平行震测法　4-80
4.8.1 方法概述　4-80
4.8.2 理论背景与修正因数　4-83
4.9 超震波法　4-87
4.9.1 原理方法　4-87
4.10 参考文献　4-91

第5 章 桥梁结构系统振动检测基本原理
5.1 缆 索　5-1
5.1.1 钢缆侧向振动行为　5-1
5.1.2 索力与振动频率之关系式   5-2
5.1.3 小结　5-6
5.2 动力问题基本要素　5-8
5.2.1 单质点系统　5-8
5.2.2 多质点系统　5-8
5.3 下部基础结构之一维有限元素模拟　5-11
5.3.1 受土壤束制之轴向振动运动方程式　5-11
5.3.2 有限元素数值模拟分析   5-13
5.4 Rayleigh 法近似解　5-15
5.5 含基础墩柱之简易模拟　5-17
5.5.1 简易桥墩模型之自然频率公式　5-17
5.6 上部结构之检测　5-19
5.6.1 残值指标关系的建立　5-19
5.6.2 模态曲率观念应用于直接损伤定位　5-20
5.7 参考文献　5-26

第6 章 电磁检测原理
6.1 透地雷达　6-1
6.1.1 透地雷达电磁波基本理论　6-1
6.1.2 电磁波的波动方程式　6-2
6.1.3 电磁波入射与反射行为　6-3
6.1.4 电磁波之基本特性  6-4
6.1.5 电磁波之解析能力　6-6
6.1.6 电磁波波速分析相对介电常数　6-7
6.1.7 电磁波反射界面分析相对介电常数　6-8
6.1.8 单一钢筋尺寸分析原理　6-10
6.1.9 双排钢筋尺寸分析原理　6-12
6.1.10 钢筋界面反射电压分析原理　6-14
6.2 涡电流　6-16
6.3 磁力检测法　6-22
6.3.1 基本原理　6-22
6.3.2 磁化现象　6-22
6.3.3 检测程序　6-23
6.3.4 检测注意事项　6-24
6.4 地电阻　6-25
6.4.1 施测方法　6-27
6.4.2 施测参数选定　6-27
6.4.3 探测步骤　6-27
6.4.4 资料处理与解析　6-28
6.5 雷达波　6-32
6.5.1 检测原理　6-32
6.5.2 现场检测应注意事项　6-35
6.5.3 检测应用实例　6-37
6.6 参考文献　6-42

第7 章 化学反应检测原理
7.1 氯离子含量　7-1
7.1.1 概述　7-1
7.1.2 影响混凝土氯离子含量因素　7-1
7.1.3 评估混凝土抗氯离子入侵能力的方法　7-2
7.2 中性化　7-5
7.2.1 混凝土中性化反应机制　7-5
7.2.2 混凝土中性化之影响因素　7-5
7.2.3 混凝土中性化深度检测　7-7
7.2.4 混凝土中性化深度预测　7-9
7.3 腐 蚀　7-12
7.3.1 半电池电位量测法  7-12
7.3.2 线性极化法   7-16
7.3.3 交流阻抗测试法  7-19
7.4 硷质粒料反应   7-21
7.4.1 硷-骨材反应机制  7-21
7.4.2 硷-骨材反应特征　7-22
7.4.3 影响硷-骨材反应膨胀的因素　7-25
7.4.4 裂缝特征　7-30
7.4.5 硷-骨材反应防制方法　7-31
7.5 参考文献　7-35

第8 章 光学检测原理
8.1 3D 雷射扫描法　8-1
8.1.1 三维雷射扫描仪系统　8-1
8.1.2 三维雷射扫描原理　8-1
8.1.3 坐标转换　8-4
8.2 数位反射式光弹法   8-6
8.2.1 数位反射式光弹法  8-6
8.2.1 差异化数位反射式光弹条纹处理　8-8
8.3 数位照相法　8-11
8.3.1 数位影像量测技术回顾   8-11
8.3.2 二维数位影像相关系数法　8-12
8.3.3 三维数位影像相关系数法  8-15
8.4 参考文献　8-21

第9 章 放射线检测原理
9.1 核子密度仪　9-1
9.1.1 多重中子测水公式之推论　9-1
9.1.2 半经验公式的参数推导及检测步骤　9-4
9.2 伽玛射线检测原理　9-7
9.2.1 基本原理　9-7
9.2.2 伽玛射线之衰变　9-8
9.2.3 放射线检测法之强度、距离及时间　9-8
9.2.4 放射线与物质之作用　9-9
9.2.5 底片黑度　9-9
9.2.6 几何模煳度　9-10
9.2.7 底片品质　9-11
9.3 参考文献　9-12

第10 章 其他检测
10.1 切槽应力法-Slotstress　10-1
10.1.1 方法概述　10-1
10.1.2 切槽应力法功能介绍　10-2
10.1.3 切槽应力法现地试验　10-6
10.2 盲孔法　10-11
10.2.1 反射式光弹法与盲孔法原理　10-11
10.2.3 实际案例探讨　10-15
10.3 断层扫描法　10-19
10.3.1 级数展开法　10-19
10.3.2 惠更斯原理　10-22
10.3.3 线性走时内插法　10-23
10.4 液渗透检测法　10-25
10.4.1 检测方式　10-26
10.5 热感应　10-27
10.5.1 热放射　10-27
10.5.2 热传递与分析模式　10-28
10.5.3 红外线影像装置的原理　10-32
10.5.4 影像处理与应用实例　10-33
10.6 声纳法　10-38
10.6.1 背景与声纳原理　10-38
10.6.2 运用于水下结构物检测与成像　10-40
10.6.3 困难与解决途径　10-44
10.7 参考文献　10-48

第11 章 资料处理与分析
11.1 数据统计法　11-1
11.1.1 分析数据前应注意事项　11-1
11.1.2 数据的基本描述　11-4
11.1.3 常用的检定方法　11-8
11.1.3 相关性与回归分析　11-12
11.2 讯号与影像处理　11-14
11.2.1 波到时间辨识　11-14
11.3 快速傅立叶转换(FFT)　11-20
11.4 小波转换(WT)　11-24
11.4.1 小波转换　11-24
11.4.2 连续小波转换(CWT) 11-25
11.4.2 离散小波转换　11-26
11.4.3 小波转换应用　11-28
11.5 Hilbert-Huang Transform 之基本原理　11-31
11.5.1 Hilbert transform 之定义　11-31
11.5.2 经验模态分解法11-32
11.5.3 全相经验模态分解法　11-34
11.5.4 瞬时频率分析(instantaneous frequency analysis)　11-37
11.6 特征正交分解　11-44
11.6.1 简介　11-44
11.6.2 数学理论　11-45
11.6.3 实例应用　11-46
11.7 系统识别　11-52
11.8 参考文献　11-59