橋梁檢測與監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展在橋梁養(yǎng)護中的重要性

唐昊

（湖南省株洲市市政工程維護中心，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)。現(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，在橋梁檢測與監(jiān)測技術(shù)有序推進過程中需要加強對橋梁實際承載狀況的分析，通過實時的監(jiān)測，能夠了解橋梁結(jié)構(gòu)的運行狀況和存在的損傷情況，以便能夠加強橋梁的持續(xù)運行效果。

1 橋梁檢測和常見的監(jiān)測技術(shù)

1.1 橋梁檢測

橋梁檢測工作是對橋梁結(jié)構(gòu)狀況性能進行檢測，要結(jié)合相關(guān)橋梁的信息對橋梁承載能力進行有效判別，還需要對橋梁進行靜力和動力的荷載試驗。針對橋梁的受力特點，要把檢測的重點放在橋梁數(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，加強對橋梁安全的觀測，對橋梁內(nèi)部存在的缺陷問題，也要進行相應(yīng)的監(jiān)測工作。橋梁在使用過程中其內(nèi)部結(jié)構(gòu)會受到空氣、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)測技術(shù)找準實際檢測的要點和方式，明確具體檢測的部位。首先，對橋梁上部進行檢測，除對橋梁承重力的觀察之外，還要對于整個橋梁結(jié)構(gòu)存在的裂縫問題進行通報，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行。最后，對橋梁下部進行檢測，明確橋臺橋墩、橋梁基地的穩(wěn)固性和耗損情況，檢測橋墩是否出現(xiàn)了裂縫、破損等相應(yīng)問題，是否在實際發(fā)展過程中存在異樣，對檢測過程中存在的問題，結(jié)合橋梁監(jiān)測技術(shù)進行有效的解決，并通過參考相應(yīng)有價值的數(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)測技術(shù)

1.2.1 回彈法

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

1.2.2 取芯法

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

1.2.3 電磁效應(yīng)法

電磁效應(yīng)法是對橋梁的預(yù)應(yīng)力進行評判，這種監(jiān)測方法在實際運用過程中主要分為磁粉檢測、渦流檢測和側(cè)漏檢測三種，實際運行的原理相同，不同的是實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)也會隨之改變，要利用電磁效應(yīng)對橋梁工程的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的通磁量進行檢測，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)力值進行準確的判斷，雖然電磁效應(yīng)檢測反應(yīng)過程較為簡單，但抗干擾性較差。

1.2.4 超聲波檢測法

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

2 橋梁檢測和監(jiān)測技術(shù)在實際養(yǎng)護工作開展過程中的重要性

橋梁養(yǎng)護工作是為保證橋梁質(zhì)量屬于穩(wěn)定的狀態(tài)，橋梁檢測和監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用就是為橋梁的質(zhì)量和安全評估做分析，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行的可靠性。

2.1 利用外觀檢測，對橋梁病害進行監(jiān)測

橋梁建設(shè)使用鋼筋是存在堿性混凝土中，一旦混凝土碳化達到鋼筋，那么鋼筋就會失去保護力，在一定環(huán)境因素下鋼筋發(fā)生腐蝕，對橋梁就會產(chǎn)生安全威脅。通過這些外觀性的監(jiān)測，能夠?qū)蛄寒a(chǎn)生的安全隱患問題進行有效的治理。例如某橋梁存在嚴重損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檢查出來，能夠及時采取有效的方式來進行解決，針對上述問題可以采取裂縫封閉的方式進行解決，極大程度地使橋梁的養(yǎng)護效果得到提升。

2.2 利用荷載試驗檢測橋梁性能

要了解橋梁實際的使用情況，可以根據(jù)橋梁的受力狀態(tài)，利用荷載試驗檢測橋梁性能，分為瞬時試驗和長期試驗，對橋梁性能進行評估，加強橋梁的養(yǎng)護。例如廣東市昌崗東立交橋利用靜態(tài)數(shù)據(jù)采集，可以在實際檢測過程中基于設(shè)計要求明確整個橋梁性能的監(jiān)測，通過動靜荷載試驗，根據(jù)實驗結(jié)果來看，在實際監(jiān)測過程中相關(guān)監(jiān)測工作表明橋梁的剛度較小，通過相關(guān)荷載試驗?zāi)軌蚣訌姌蛄旱酿B(yǎng)護工作，并且采取限載、限高等方式來有效進行橋梁工作的管控，加強對橋梁的保護。

3 基于橋梁養(yǎng)護基礎(chǔ)上橋梁檢測與監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展問題

3.1 橋梁養(yǎng)護階段存在的問題

實際設(shè)計環(huán)節(jié)強調(diào)結(jié)構(gòu)的精細化，并且在設(shè)計階段要充分的重視橋梁的養(yǎng)護工作，明確以橋梁養(yǎng)護為前提下展開一修一建，這反映出當(dāng)下我國橋梁設(shè)計時形成的設(shè)計理念。橋梁檢測環(huán)節(jié)基于橋梁養(yǎng)護階段的考量，要做到橋梁設(shè)計的全局理念，要在特大型橋梁建設(shè)環(huán)節(jié)建立專門的檢測和檢修渠道，并且在實際橋梁建設(shè)過程中，要確保監(jiān)測工作能有序進行。目前部分區(qū)域沒有辦法進行有效的監(jiān)測和檢測工作，如果橋梁檢測工作開展過程中想要合理運行，還面臨著諸多問題，一方面在實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際養(yǎng)護工作開展的困難性，增加監(jiān)測工作的投入力度，不利于監(jiān)測工作的長效發(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)備運用過程中存在的問題

為保證橋梁養(yǎng)護工作的有序進行，關(guān)于橋梁的檢測和監(jiān)測技術(shù)的完善環(huán)節(jié)及設(shè)備的運用至關(guān)重要，尤其是無人機在實際操作中，雖然操作便捷，但續(xù)航能力和噪音測試等方面還存在著極大問題，需要進行有效的解決。相關(guān)監(jiān)測工作有序進行的同時，還存在著無損監(jiān)測方面手段不夠完善的情況。目前對橋梁各部分開展無損檢測工作，主要是對橋梁纜索進行實時監(jiān)測、對于橋梁內(nèi)部進行有效監(jiān)督。但目前在橋梁養(yǎng)護工作和監(jiān)測技術(shù)的開展和落實下，部分混凝土的實際預(yù)應(yīng)力監(jiān)測等相應(yīng)的較難監(jiān)測的問題難以取得有效的進展，除此之外，現(xiàn)場試驗也是對橋梁承載能力的有效評價，目前傳統(tǒng)的荷載方式費時、費力，交通成本較大。在實際試驗過程中，雖然錄入信息環(huán)節(jié)實現(xiàn)信息的有效化和實效化，但是實際操作的效率較低、不夠便捷，沒有辦法推動橋梁檢測工作的推進。橋梁檢測環(huán)節(jié)，如果現(xiàn)場試驗開展環(huán)節(jié)遭遇諸多因素影響，就會導(dǎo)致實際工作效率較低。雖然現(xiàn)行的健康系統(tǒng)在通訊儲存上面已經(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)計年限的問題。在橋梁結(jié)構(gòu)運行過程中，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)測缺乏相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準等問題，這都對實際工作存在一定的影響。

4 橋梁養(yǎng)護中檢測與監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展建議

4.1 準確把握技術(shù)發(fā)展趨勢

想要保證橋梁使用的安全性和耐久性，在橋梁工程設(shè)計技術(shù)發(fā)展過程中，要將建設(shè)與發(fā)展進行有效的轉(zhuǎn)型。善于應(yīng)用相關(guān)技術(shù)來有效推動橋梁養(yǎng)護監(jiān)測技術(shù)的開展和落實。目前的橋梁檢測和檢測工作已經(jīng)形成了新的趨勢，為加強對橋梁的養(yǎng)護以及對橋梁病害問題進行深入性的分析，建立起了深入化、集成化、標(biāo)準化和智能化的模式。首先對橋梁的結(jié)構(gòu)進行深入化的分析，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，要建立起橋梁管理的標(biāo)準化，不是傳統(tǒng)意義上的檢測和監(jiān)測工作，還需要對相關(guān)數(shù)據(jù)互聯(lián)、互通信息標(biāo)準化進行管理。智能化也是目前橋梁檢測工作開展的重要環(huán)節(jié)，結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析，明確大數(shù)據(jù)、云計算、機器學(xué)習(xí)等技術(shù)的進步對橋梁養(yǎng)護工作推行智能化的發(fā)展，并在橋梁建設(shè)的同時，以橋梁養(yǎng)護工作有序開展為前提，建立起橋梁養(yǎng)護工作的智能化發(fā)展，對結(jié)構(gòu)病害早期識別、推式演繹、評測評分、自動排序等，對橋梁最終壽命制定有效預(yù)測方案。

4.2 實現(xiàn)技術(shù)突破

橋梁檢測環(huán)節(jié)大量的近距離、人工觀測或是接觸性的儀器檢測需要投入的風(fēng)險和資金力度較高，對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)護工作過程中，雖然橋梁檢測合格，但實際承載能力受損，應(yīng)實際的發(fā)展需求，要加強對非接觸性表現(xiàn)的關(guān)注。病害檢測方面需要提升隱藏部位、難檢部位的檢測能力和檢測效率。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，目前關(guān)于橋梁檢測技術(shù)發(fā)展環(huán)節(jié)提升病害識別技術(shù)，可以通過BIM 技術(shù)（見圖1），借助計算機視覺自動提取變化的特征，明確橋梁實際運行過程中存在病害的類別，并建立起有效的分析方案，包括在實際研發(fā)過程中通過深度學(xué)習(xí)病害識別技術(shù)，能夠基于計算機視覺自動提取病害的特征。對突發(fā)事件和安全問題進行有效的評估和預(yù)測，在一定程度上縮短試驗的成本，同時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，才能不斷加強對橋梁檢測工作的效率，能夠有效地對橋梁狀態(tài)進行預(yù)估。

橋梁狀態(tài)監(jiān)測方面，目前傳導(dǎo)器普遍壽命較低，點式布置的傳導(dǎo)器難以反映實際橋梁的壽命。現(xiàn)場實施過程中要建立起維護和分析評定機制，對海量的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行處理，自動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，在分析評估過程中沒有建立起相應(yīng)的預(yù)警機制，評估指標(biāo)也需要進一步優(yōu)化，還要進一步加強耐久性、生產(chǎn)成本低的傳感器的研發(fā)，同時推廣分布式的傳感器，加強傳感器對于結(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。通過數(shù)據(jù)處理和狀態(tài)評估，借助當(dāng)前的智能技術(shù)，如云技術(shù)、人工智能，才能加強對數(shù)據(jù)的自動化和智能化的管理，并在實際數(shù)據(jù)研發(fā)過程中，對橋梁養(yǎng)護工作的開展提供相應(yīng)的參考。希望借此能夠?qū)蛄簩嶋H的健康狀況進行分析，明確目前橋梁實際的運行情況，通過橋梁檢測技術(shù)，起到橋梁養(yǎng)護和維護作用。

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，也為橋梁檢測和監(jiān)測技術(shù)、實踐創(chuàng)新工作的有序開展提供了很大的機遇。本文詳細地對當(dāng)前橋梁檢測和監(jiān)測技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀進行了梳理，同時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，利用目前橋梁檢測和監(jiān)測技術(shù)發(fā)展過程中重要的技術(shù)突破，明確目前監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展方向，將當(dāng)下的發(fā)展趨勢從監(jiān)測技術(shù)方面進行有效分析，借此推動我國橋梁檢測和監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展，更好地提升橋梁的養(yǎng)護水平。