在役橋梁檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)

儲(chǔ) 一 鳴

(安徽省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司,安徽 合肥 230088)

0 引言

隨著近二十年來(lái)我國(guó)公共基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的大規(guī)模開(kāi)展，在役公路橋梁的數(shù)量呈現(xiàn)出明顯上升趨勢(shì)。而同時(shí)我國(guó)的橋梁檢測(cè)領(lǐng)域的發(fā)展相對(duì)緩慢，由于“重建輕養(yǎng)”的理念影響，滯后于建設(shè)熱度，一定程度上影響到橋梁運(yùn)營(yíng)管理工作，甚至影響到橋梁使用壽命。這種情況近年逐漸得到改觀。2011年，我國(guó)相繼出版JTG/T H21—2011公路橋梁技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)、JTG/T J21—2011公路橋梁承載能力檢測(cè)評(píng)定規(guī)程，橋梁檢測(cè)有了正式統(tǒng)一的規(guī)范作為檢測(cè)工作指導(dǎo)依據(jù)。目前《公路橋梁技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》與《公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范》已全面開(kāi)展修訂工作，《公路橋梁耐久性檢測(cè)評(píng)定規(guī)程》《公路橋梁現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)技術(shù)規(guī)程》也在陸續(xù)制定中。相信今后隨著這些規(guī)范的發(fā)布實(shí)施，我國(guó)橋梁檢測(cè)體系將加快發(fā)展，日趨完善，對(duì)于檢測(cè)方式方法、技術(shù)手段的要求，對(duì)于新方法、新技術(shù)的推廣應(yīng)用也將更加詳盡、規(guī)范。

在上述背景下，本文將通過(guò)對(duì)幾種檢測(cè)技術(shù)在檢測(cè)應(yīng)用方面的介紹，為我國(guó)當(dāng)前橋梁檢測(cè)體系下，能夠有效推動(dòng)檢測(cè)工作的技術(shù)應(yīng)用及發(fā)展提供啟示。

1 在役橋梁常規(guī)檢測(cè)內(nèi)容

我國(guó)的在役橋梁檢測(cè)分為經(jīng)常檢查、定期檢查和特殊檢查三類。其中經(jīng)常檢查深度不足，方法有限，因此，本文重點(diǎn)討論定期檢查和特殊檢查的項(xiàng)目及內(nèi)容?？紤]到承載能力評(píng)定工作的獨(dú)立性，因此本文不納入基于檢算法和基于荷載試驗(yàn)法的承載能力評(píng)估內(nèi)容。

在役橋梁常規(guī)檢測(cè)項(xiàng)目及內(nèi)容見(jiàn)表1。

表1 在役橋梁常規(guī)檢測(cè)項(xiàng)目及內(nèi)容

2 常規(guī)檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

2.1 常規(guī)檢測(cè)技術(shù)介紹

從檢測(cè)技術(shù)方面來(lái)看，我國(guó)在役橋梁目前采用的方法可以分類為目測(cè)、物理方法、無(wú)損檢測(cè)及化學(xué)方法等。

以混凝土橋梁為例，有分層探測(cè)儀法、超聲波法、電化學(xué)法、脈沖法、地面雷達(dá)法、沖擊回波法、紅外線熱像儀法、回彈法、混凝土滲透率測(cè)試法、內(nèi)窺鏡測(cè)試法、頻譜分析法等檢測(cè)技術(shù)；對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)橋梁，有超聲法、射線法、電渦流法、磁粉法、滲透法、磁阻法、振動(dòng)頻率法、TOFD或超聲相控陣等檢測(cè)方法。

這些方法或主或輔，構(gòu)成了橋梁檢測(cè)的常用技術(shù)，根據(jù)項(xiàng)目不同需求，在實(shí)際檢測(cè)中得到廣泛應(yīng)用。

2.2 技術(shù)手段間的結(jié)合

不同的檢測(cè)技術(shù)具有不同的適用性和優(yōu)點(diǎn)，檢測(cè)工作中需要合理結(jié)合檢測(cè)方法，優(yōu)化檢測(cè)路徑、手段，實(shí)現(xiàn)科學(xué)、合理、客觀評(píng)估橋梁結(jié)構(gòu)的目的。

在實(shí)際應(yīng)用中，以圖像檢測(cè)技術(shù)與雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)的結(jié)合為例。

圖像檢測(cè)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中分為兩類，一類是紅外成像技術(shù)，一類是激光全息技術(shù)。紅外成像技術(shù)，是利用紅外熱像儀針對(duì)物體不同部位輻射的紅外線進(jìn)行測(cè)量，得出結(jié)構(gòu)溫度分布圖，由于開(kāi)裂處周圍混凝土的溫度高于正常的結(jié)構(gòu)構(gòu)件溫度，可實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)缺陷的有效檢測(cè)。雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)則是通過(guò)雷達(dá)探頭傳導(dǎo)電磁脈沖，在脈沖傳播過(guò)程中，遇到不同電性介質(zhì)的交界面，部分脈沖會(huì)被反射回來(lái)，接收到的回波的波形、幅度等參數(shù)同影響結(jié)構(gòu)正常運(yùn)行的因素有著密切的相關(guān)性，因此能夠反應(yīng)出橋梁結(jié)構(gòu)受損的程度。

這兩種方法，紅外成像技術(shù)檢測(cè)效率高，直觀性強(qiáng)，精度、可靠性略差；雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)精度高，抗干擾性強(qiáng)，但效率較低。因此結(jié)合使用，通過(guò)雷達(dá)檢測(cè)復(fù)核紅外成像檢測(cè)中出現(xiàn)的可疑缺陷，可有效提高檢測(cè)效率及質(zhì)量。

3 新型檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

3.1 新老產(chǎn)業(yè)結(jié)合的新型檢測(cè)技術(shù)介紹

隨著互聯(lián)網(wǎng)的日益發(fā)展，在此基礎(chǔ)上傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)紛紛結(jié)合了信息化、智能化實(shí)現(xiàn)飛躍，同樣的促進(jìn)也體現(xiàn)在橋梁檢測(cè)領(lǐng)域。

1)互聯(lián)網(wǎng)+技術(shù)，其核心是萬(wàn)物互聯(lián)。給橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展和傳感器檢測(cè)技術(shù)的創(chuàng)新帶來(lái)了東風(fēng)。

2)大數(shù)據(jù)+，其本質(zhì)是減少結(jié)果的不確定性。如通過(guò)歷年檢測(cè)資料、采用優(yōu)化算法綜合分析當(dāng)前各項(xiàng)檢測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)損傷進(jìn)行識(shí)別。

3)智能+，其本質(zhì)是在人工智能引領(lǐng)下機(jī)器對(duì)人智能的補(bǔ)充和增強(qiáng)提高。如橋梁索桿外觀爬索機(jī)器人檢測(cè)技術(shù)、基于導(dǎo)電性材料的混凝土裂縫分布式自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)、基于懸停無(wú)人機(jī)的機(jī)器視覺(jué)自動(dòng)識(shí)別檢測(cè)方法等。

3.2 部分新型檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用介紹

在新型檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用中，不同類型檢測(cè)技術(shù)的結(jié)合十分普遍、密集。

如基于機(jī)器視覺(jué)的橋梁檢測(cè)技術(shù)，它對(duì)混凝土表觀缺陷的數(shù)據(jù)采集通過(guò)智能識(shí)別與自動(dòng)記錄相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)，結(jié)合了橋梁表觀圖像獲取技術(shù)、基于圖像的裂縫自動(dòng)識(shí)別理論與算法技術(shù)、基于圖像的裂縫寬度等病害程度定量化測(cè)量技術(shù)等。它基于機(jī)器視覺(jué)理論，其目的是以計(jì)算機(jī)代替人工，對(duì)橋梁進(jìn)行遠(yuǎn)距離、高精度、低成本的自動(dòng)檢測(cè)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，混凝土橋梁的損壞有90%以上都是由裂縫引起的，因此對(duì)橋梁的健康檢測(cè)主要是對(duì)橋梁表觀的裂縫進(jìn)行檢測(cè)與測(cè)量。

又如基于BIM的橋梁檢測(cè)與安全評(píng)估系統(tǒng)的應(yīng)用。BIM即建筑信息模型(Building Information Modeling)，是在規(guī)劃設(shè)計(jì)、建造施工、運(yùn)營(yíng)維護(hù)的全過(guò)程周期內(nèi)應(yīng)用3D或者4D信息技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)、施工、計(jì)算、管理和運(yùn)營(yíng)的技術(shù)手段。基于BIM的橋梁檢測(cè)與安全評(píng)估系統(tǒng)包括橋梁結(jié)構(gòu)模型信息系統(tǒng)、橋梁檢測(cè)信息數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、橋梁結(jié)構(gòu)安全評(píng)估與預(yù)警信息系統(tǒng)。它包括了立體建模技術(shù)、傳感器檢測(cè)技術(shù)、云端傳輸及損傷識(shí)別、仿真分析等技術(shù)。它基于BIM橋梁檢測(cè)可視化從而實(shí)現(xiàn)傳感器布置與施工和檢測(cè)系統(tǒng)的有效優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)及移動(dòng)通信端的信息互通，從而使分布于不同位置、從事不同專業(yè)的工程師以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)共同展開(kāi)工作，盡可能的避免了部門(mén)之間的直線模式，從而引導(dǎo)發(fā)揮各部門(mén)的資源及才智，提升了檢測(cè)工作效率。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上介紹，我們可以看出，在役橋梁的相關(guān)檢測(cè)方法、技術(shù)在不斷規(guī)范、完善。檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展不斷信息化、智能化，正通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)和人工智能的應(yīng)用加速創(chuàng)新，不同檢測(cè)技術(shù)之間的結(jié)合愈加密切，檢測(cè)分工日趨細(xì)致。

另一方面，在我國(guó)當(dāng)前日趨完善的在役橋梁檢測(cè)體系下，在公路橋梁檢測(cè)技術(shù)不斷進(jìn)步、交通建設(shè)行業(yè)各主管部門(mén)允許和鼓勵(lì)采用新檢測(cè)方法、新檢測(cè)設(shè)備的情況下，我們既應(yīng)積極探索、努力發(fā)展各種新型檢測(cè)技術(shù)，不斷更新和完善新方法。同時(shí)也應(yīng)注意到，新技術(shù)的發(fā)展和使用應(yīng)符合以下規(guī)定以保證這些技術(shù)方法的可靠性和準(zhǔn)確性。

1)通過(guò)相關(guān)技術(shù)鑒定。

2)與成熟的方法進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。

3)制定相應(yīng)的檢測(cè)實(shí)施細(xì)則。

4)相關(guān)檢測(cè)系統(tǒng)軟件需進(jìn)行軟件產(chǎn)品認(rèn)證。

通過(guò)以上手段保障和確定新技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。并通過(guò)合理選擇檢測(cè)方法，規(guī)范實(shí)施與操作，才能夠提高檢測(cè)數(shù)據(jù)和結(jié)論的可靠性，更好的服務(wù)在役橋梁結(jié)構(gòu)檢測(cè)，使之安全可靠的服務(wù)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。