橋梁檢測(cè)與監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展在橋梁養(yǎng)護(hù)中的重要性

唐昊

（湖南省株洲市市政工程維護(hù)中心，湖南 株洲 412000）

0 引言

橋梁作為我國交通道路的重要組成部分，總數(shù)已超百萬，在大量建設(shè)超大跨度難度的橋梁背后，越來越多的挑戰(zhàn)出現(xiàn)?，F(xiàn)階段橋梁建成發(fā)揮作用的過程中，保證橋梁的質(zhì)量和安全才是至關(guān)重要的，在橋梁檢測(cè)與監(jiān)測(cè)技術(shù)有序推進(jìn)過程中需要加強(qiáng)對(duì)橋梁實(shí)際承載狀況的分析，通過實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，能夠了解橋梁結(jié)構(gòu)的運(yùn)行狀況和存在的損傷情況，以便能夠加強(qiáng)橋梁的持續(xù)運(yùn)行效果。

1 橋梁檢測(cè)和常見的監(jiān)測(cè)技術(shù)

1.1 橋梁檢測(cè)

橋梁檢測(cè)工作是對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)狀況性能進(jìn)行檢測(cè)，要結(jié)合相關(guān)橋梁的信息對(duì)橋梁承載能力進(jìn)行有效判別，還需要對(duì)橋梁進(jìn)行靜力和動(dòng)力的荷載試驗(yàn)。針對(duì)橋梁的受力特點(diǎn)，要把檢測(cè)的重點(diǎn)放在橋梁數(shù)據(jù)集中部分，包括主梁連接位置、橋梁區(qū)域的裂縫位置，加強(qiáng)對(duì)橋梁安全的觀測(cè)，對(duì)橋梁內(nèi)部存在的缺陷問題，也要進(jìn)行相應(yīng)的監(jiān)測(cè)工作。橋梁在使用過程中其內(nèi)部結(jié)構(gòu)會(huì)受到空氣、水分、外力的影響，存在銹蝕、碎裂、中風(fēng)的現(xiàn)象，如果不采取相關(guān)的檢測(cè)技術(shù)，很難通過橋梁的外觀發(fā)現(xiàn)外觀方面的缺陷，所以需要在內(nèi)部結(jié)構(gòu)管理過程中，通過相應(yīng)的監(jiān)測(cè)技術(shù)找準(zhǔn)實(shí)際檢測(cè)的要點(diǎn)和方式，明確具體檢測(cè)的部位。首先，對(duì)橋梁上部進(jìn)行檢測(cè)，除對(duì)橋梁承重力的觀察之外，還要對(duì)于整個(gè)橋梁結(jié)構(gòu)存在的裂縫問題進(jìn)行通報(bào)，確保橋梁表面的混凝土不出現(xiàn)脫落和裂縫情況。其次，檢測(cè)橋梁支座是否存在腐蝕和受損情況，確保所有裝置的有序運(yùn)行。最后，對(duì)橋梁下部進(jìn)行檢測(cè)，明確橋臺(tái)橋墩、橋梁基地的穩(wěn)固性和耗損情況，檢測(cè)橋墩是否出現(xiàn)了裂縫、破損等相應(yīng)問題，是否在實(shí)際發(fā)展過程中存在異樣，對(duì)檢測(cè)過程中存在的問題，結(jié)合橋梁監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行有效的解決，并通過參考相應(yīng)有價(jià)值的數(shù)據(jù)和治理方式來解決存在的問題。

1.2 橋梁常見的監(jiān)測(cè)技術(shù)

1.2.1 回彈法

回彈法是橋梁實(shí)際工作開展過程中所使用的一種監(jiān)測(cè)技術(shù)方法，這種方法靈活、便捷，在實(shí)際工程檢測(cè)過程中也不會(huì)對(duì)工程結(jié)構(gòu)造成損傷。回彈法監(jiān)測(cè)技術(shù)的原理是設(shè)計(jì)出符合監(jiān)測(cè)區(qū)域的監(jiān)測(cè)工具，利用回彈機(jī)所選的區(qū)域從而完成混凝土測(cè)定，但使用過程中的精度不是很高。

1.2.2 取芯法

取芯法是實(shí)際橋梁工程監(jiān)測(cè)環(huán)節(jié)重要的一項(xiàng)技術(shù)，不同于其他技術(shù)，雖然橋梁工程進(jìn)行檢測(cè)技術(shù)能夠?qū)蛄哼M(jìn)行直觀性的檢測(cè)，但是取芯工程對(duì)于橋梁混凝土結(jié)構(gòu)造成的傷害也不是很大，所以取芯法的監(jiān)測(cè)過程中要加強(qiáng)對(duì)于結(jié)構(gòu)的維護(hù)和加固。在實(shí)際橋梁工程檢測(cè)過程中，要合理的運(yùn)用工作原理，明確鉆孔取樣的方式，并取出相應(yīng)的樣本，從而檢測(cè)出橋梁混凝土的強(qiáng)度值。

1.2.3 電磁效應(yīng)法

電磁效應(yīng)法是對(duì)橋梁的預(yù)應(yīng)力進(jìn)行評(píng)判，這種監(jiān)測(cè)方法在實(shí)際運(yùn)用過程中主要分為磁粉檢測(cè)、渦流檢測(cè)和側(cè)漏檢測(cè)三種，實(shí)際運(yùn)行的原理相同，不同的是實(shí)際操作還存在極大的差異，如果橋梁發(fā)生預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的變化，那么橋梁內(nèi)部的結(jié)構(gòu)也會(huì)隨之改變，要利用電磁效應(yīng)對(duì)橋梁工程的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的通磁量進(jìn)行檢測(cè)，不僅要確定預(yù)應(yīng)力和通磁材料之間的具體關(guān)系，還有結(jié)合橋梁結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力值進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷，雖然電磁效應(yīng)檢測(cè)反應(yīng)過程較為簡單，但抗干擾性較差。

1.2.4 超聲波檢測(cè)法

這也是當(dāng)前橋梁工程預(yù)應(yīng)力監(jiān)測(cè)過程中普遍使用的方法，超聲波檢測(cè)法的工作原理是結(jié)合超聲波對(duì)橋梁內(nèi)部的傳導(dǎo)規(guī)律進(jìn)行判斷，明確混凝土構(gòu)件中的預(yù)應(yīng)力水平。超聲波監(jiān)測(cè)運(yùn)用過程中，能夠有效利用超聲波，對(duì)橋梁工程預(yù)應(yīng)力構(gòu)件進(jìn)行檢測(cè)，不需要與工程預(yù)應(yīng)力構(gòu)件進(jìn)行接觸。在橋梁工超聲波檢測(cè)技術(shù)開展過程中，能夠有效利用超聲波檢測(cè)法，對(duì)橋梁預(yù)應(yīng)力的構(gòu)件進(jìn)行分析，了解實(shí)際工程的狀況，并不斷完善檢測(cè)技術(shù)來加強(qiáng)橋梁養(yǎng)護(hù)工作的有序推進(jìn)和落實(shí)。

2 橋梁檢測(cè)和監(jiān)測(cè)技術(shù)在實(shí)際養(yǎng)護(hù)工作開展過程中的重要性

橋梁養(yǎng)護(hù)工作是為保證橋梁質(zhì)量屬于穩(wěn)定的狀態(tài)，橋梁檢測(cè)和監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用就是為橋梁的質(zhì)量和安全評(píng)估做分析，結(jié)合目前橋梁存在問題病害程度的分析，在一定程度上能夠確保橋梁運(yùn)行的可靠性。

2.1 利用外觀檢測(cè)，對(duì)橋梁病害進(jìn)行監(jiān)測(cè)

橋梁建設(shè)使用鋼筋是存在堿性混凝土中，一旦混凝土碳化達(dá)到鋼筋，那么鋼筋就會(huì)失去保護(hù)力，在一定環(huán)境因素下鋼筋發(fā)生腐蝕，對(duì)橋梁就會(huì)產(chǎn)生安全威脅。通過這些外觀性的監(jiān)測(cè)，能夠?qū)蛄寒a(chǎn)生的安全隱患問題進(jìn)行有效的治理。例如某橋梁存在嚴(yán)重?fù)p壞情況及伸縮縫橡膠老化的問題，這些問題都可以通過外觀檢測(cè)檢查出來，能夠及時(shí)采取有效的方式來進(jìn)行解決，針對(duì)上述問題可以采取裂縫封閉的方式進(jìn)行解決，極大程度地使橋梁的養(yǎng)護(hù)效果得到提升。

2.2 利用荷載試驗(yàn)檢測(cè)橋梁性能

要了解橋梁實(shí)際的使用情況，可以根據(jù)橋梁的受力狀態(tài)，利用荷載試驗(yàn)檢測(cè)橋梁性能，分為瞬時(shí)試驗(yàn)和長期試驗(yàn)，對(duì)橋梁性能進(jìn)行評(píng)估，加強(qiáng)橋梁的養(yǎng)護(hù)。例如廣東市昌崗東立交橋利用靜態(tài)數(shù)據(jù)采集，可以在實(shí)際檢測(cè)過程中基于設(shè)計(jì)要求明確整個(gè)橋梁性能的監(jiān)測(cè)，通過動(dòng)靜荷載試驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，在實(shí)際監(jiān)測(cè)過程中相關(guān)監(jiān)測(cè)工作表明橋梁的剛度較小，通過相關(guān)荷載試驗(yàn)?zāi)軌蚣訌?qiáng)橋梁的養(yǎng)護(hù)工作，并且采取限載、限高等方式來有效進(jìn)行橋梁工作的管控，加強(qiáng)對(duì)橋梁的保護(hù)。

3 基于橋梁養(yǎng)護(hù)基礎(chǔ)上橋梁檢測(cè)與監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展問題

3.1 橋梁養(yǎng)護(hù)階段存在的問題

實(shí)際設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)的精細(xì)化，并且在設(shè)計(jì)階段要充分的重視橋梁的養(yǎng)護(hù)工作，明確以橋梁養(yǎng)護(hù)為前提下展開一修一建，這反映出當(dāng)下我國橋梁設(shè)計(jì)時(shí)形成的設(shè)計(jì)理念。橋梁檢測(cè)環(huán)節(jié)基于橋梁養(yǎng)護(hù)階段的考量，要做到橋梁設(shè)計(jì)的全局理念，要在特大型橋梁建設(shè)環(huán)節(jié)建立專門的檢測(cè)和檢修渠道，并且在實(shí)際橋梁建設(shè)過程中，要確保監(jiān)測(cè)工作能有序進(jìn)行。目前部分區(qū)域沒有辦法進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)和檢測(cè)工作，如果橋梁檢測(cè)工作開展過程中想要合理運(yùn)行，還面臨著諸多問題，一方面在實(shí)際工作開展過程中存在占道影響交通的情況，另一方面也增加了實(shí)際養(yǎng)護(hù)工作開展的困難性，增加監(jiān)測(cè)工作的投入力度，不利于監(jiān)測(cè)工作的長效發(fā)展，而且使得工作開展存在極大的安全隱患。

3.2 方法工具和設(shè)備運(yùn)用過程中存在的問題

為保證橋梁養(yǎng)護(hù)工作的有序進(jìn)行，關(guān)于橋梁的檢測(cè)和監(jiān)測(cè)技術(shù)的完善環(huán)節(jié)及設(shè)備的運(yùn)用至關(guān)重要，尤其是無人機(jī)在實(shí)際操作中，雖然操作便捷，但續(xù)航能力和噪音測(cè)試等方面還存在著極大問題，需要進(jìn)行有效的解決。相關(guān)監(jiān)測(cè)工作有序進(jìn)行的同時(shí)，還存在著無損監(jiān)測(cè)方面手段不夠完善的情況。目前對(duì)橋梁各部分開展無損檢測(cè)工作，主要是對(duì)橋梁纜索進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、對(duì)于橋梁內(nèi)部進(jìn)行有效監(jiān)督。但目前在橋梁養(yǎng)護(hù)工作和監(jiān)測(cè)技術(shù)的開展和落實(shí)下，部分混凝土的實(shí)際預(yù)應(yīng)力監(jiān)測(cè)等相應(yīng)的較難監(jiān)測(cè)的問題難以取得有效的進(jìn)展，除此之外，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)也是對(duì)橋梁承載能力的有效評(píng)價(jià)，目前傳統(tǒng)的荷載方式費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，交通成本較大。在實(shí)際試驗(yàn)過程中，雖然錄入信息環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)信息的有效化和實(shí)效化，但是實(shí)際操作的效率較低、不夠便捷，沒有辦法推動(dòng)橋梁檢測(cè)工作的推進(jìn)。橋梁檢測(cè)環(huán)節(jié)，如果現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)開展環(huán)節(jié)遭遇諸多因素影響，就會(huì)導(dǎo)致實(shí)際工作效率較低。雖然現(xiàn)行的健康系統(tǒng)在通訊儲(chǔ)存上面已經(jīng)滿足了當(dāng)下發(fā)展的需求，并明確了未來這一方向的應(yīng)用和提升性能的方法，但是數(shù)據(jù)的采集和獲取方面存在傳感器使用壽命小于橋梁設(shè)計(jì)年限的問題。在橋梁結(jié)構(gòu)運(yùn)行過程中，結(jié)構(gòu)損傷之間的邏輯性和聯(lián)系性較弱，存在系統(tǒng)監(jiān)測(cè)缺乏相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等問題，這都對(duì)實(shí)際工作存在一定的影響。

4 橋梁養(yǎng)護(hù)中檢測(cè)與監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展建議

4.1 準(zhǔn)確把握技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

想要保證橋梁使用的安全性和耐久性，在橋梁工程設(shè)計(jì)技術(shù)發(fā)展過程中，要將建設(shè)與發(fā)展進(jìn)行有效的轉(zhuǎn)型。善于應(yīng)用相關(guān)技術(shù)來有效推動(dòng)橋梁養(yǎng)護(hù)監(jiān)測(cè)技術(shù)的開展和落實(shí)。目前的橋梁檢測(cè)和檢測(cè)工作已經(jīng)形成了新的趨勢(shì)，為加強(qiáng)對(duì)橋梁的養(yǎng)護(hù)以及對(duì)橋梁病害問題進(jìn)行深入性的分析，建立起了深入化、集成化、標(biāo)準(zhǔn)化和智能化的模式。首先對(duì)橋梁的結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入化的分析，逐步從微觀、宏觀、短期、長期等多種因素下不斷地探究橋梁發(fā)展的方向和橋梁建設(shè)的思路。與此同時(shí)，要建立起橋梁管理的標(biāo)準(zhǔn)化，不是傳統(tǒng)意義上的檢測(cè)和監(jiān)測(cè)工作，還需要對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)互聯(lián)、互通信息標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)行管理。智能化也是目前橋梁檢測(cè)工作開展的重要環(huán)節(jié)，結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析，明確大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)的進(jìn)步對(duì)橋梁養(yǎng)護(hù)工作推行智能化的發(fā)展，并在橋梁建設(shè)的同時(shí)，以橋梁養(yǎng)護(hù)工作有序開展為前提，建立起橋梁養(yǎng)護(hù)工作的智能化發(fā)展，對(duì)結(jié)構(gòu)病害早期識(shí)別、推式演繹、評(píng)測(cè)評(píng)分、自動(dòng)排序等，對(duì)橋梁最終壽命制定有效預(yù)測(cè)方案。

4.2 實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破

橋梁檢測(cè)環(huán)節(jié)大量的近距離、人工觀測(cè)或是接觸性的儀器檢測(cè)需要投入的風(fēng)險(xiǎn)和資金力度較高，對(duì)部分隱藏部分難以起到有效的監(jiān)察，這就導(dǎo)致在橋梁養(yǎng)護(hù)工作過程中，雖然橋梁檢測(cè)合格，但實(shí)際承載能力受損，應(yīng)實(shí)際的發(fā)展需求，要加強(qiáng)對(duì)非接觸性表現(xiàn)的關(guān)注。病害檢測(cè)方面需要提升隱藏部位、難檢部位的檢測(cè)能力和檢測(cè)效率。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，目前關(guān)于橋梁檢測(cè)技術(shù)發(fā)展環(huán)節(jié)提升病害識(shí)別技術(shù)，可以通過BIM 技術(shù)（見圖1），借助計(jì)算機(jī)視覺自動(dòng)提取變化的特征，明確橋梁實(shí)際運(yùn)行過程中存在病害的類別，并建立起有效的分析方案，包括在實(shí)際研發(fā)過程中通過深度學(xué)習(xí)病害識(shí)別技術(shù)，能夠基于計(jì)算機(jī)視覺自動(dòng)提取病害的特征。對(duì)突發(fā)事件和安全問題進(jìn)行有效的評(píng)估和預(yù)測(cè)，在一定程度上縮短試驗(yàn)的成本，同時(shí)為工作開展提供有效的支持。通過不斷突破現(xiàn)有的技術(shù)瓶頸，才能不斷加強(qiáng)對(duì)橋梁檢測(cè)工作的效率，能夠有效地對(duì)橋梁狀態(tài)進(jìn)行預(yù)估。

橋梁狀態(tài)監(jiān)測(cè)方面，目前傳導(dǎo)器普遍壽命較低，點(diǎn)式布置的傳導(dǎo)器難以反映實(shí)際橋梁的壽命?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)施過程中要建立起維護(hù)和分析評(píng)定機(jī)制，對(duì)海量的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，自動(dòng)化處理能力要不斷的提高，在耦合數(shù)據(jù)分離環(huán)節(jié)還存在一些問題，在分析評(píng)估過程中沒有建立起相應(yīng)的預(yù)警機(jī)制，評(píng)估指標(biāo)也需要進(jìn)一步優(yōu)化，還要進(jìn)一步加強(qiáng)耐久性、生產(chǎn)成本低的傳感器的研發(fā)，同時(shí)推廣分布式的傳感器，加強(qiáng)傳感器對(duì)于結(jié)構(gòu)全局狀態(tài)的捕捉，并建立起健全的傳感器采集標(biāo)準(zhǔn)。通過數(shù)據(jù)處理和狀態(tài)評(píng)估，借助當(dāng)前的智能技術(shù)，如云技術(shù)、人工智能，才能加強(qiáng)對(duì)數(shù)據(jù)的自動(dòng)化和智能化的管理，并在實(shí)際數(shù)據(jù)研發(fā)過程中，對(duì)橋梁養(yǎng)護(hù)工作的開展提供相應(yīng)的參考。希望借此能夠?qū)蛄簩?shí)際的健康狀況進(jìn)行分析，明確目前橋梁實(shí)際的運(yùn)行情況，通過橋梁檢測(cè)技術(shù)，起到橋梁養(yǎng)護(hù)和維護(hù)作用。

5 結(jié)語

綜上所述，隨著我國橋梁不斷的建設(shè)和發(fā)展，關(guān)于橋梁的健康和安全，引發(fā)人們的廣泛關(guān)注，但較大的存量使橋梁的健康與安全遇到了新的挑戰(zhàn)，當(dāng)然，也為橋梁檢測(cè)和監(jiān)測(cè)技術(shù)、實(shí)踐創(chuàng)新工作的有序開展提供了很大的機(jī)遇。本文詳細(xì)地對(duì)當(dāng)前橋梁檢測(cè)和監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀進(jìn)行了梳理，同時(shí)指出在目前可能突破的發(fā)展方式和方法基礎(chǔ)上，結(jié)合當(dāng)下人工智能等相應(yīng)技術(shù)的普及，利用目前橋梁檢測(cè)和監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展過程中重要的技術(shù)突破，明確目前監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展方向，將當(dāng)下的發(fā)展趨勢(shì)從監(jiān)測(cè)技術(shù)方面進(jìn)行有效分析，借此推動(dòng)我國橋梁檢測(cè)和監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展，更好地提升橋梁的養(yǎng)護(hù)水平。