隨著我國橋梁建設的發展,橋梁的檢(jiǎn)測技術也在日新月異,一些(xiē)新的技術也在引入(rù)橋梁檢測行(háng)業。對於橋梁檢測工程師朋友們來講,未來的橋梁檢測會是怎樣的呢?
一、橋梁定期監測
隨著(zhe)技術的發展未來的橋梁定期檢測會實現全自動高精度檢測,並利(lì)用人工智能。雖(suī)然目前一些智能檢測設備如爬(pá)索機器人、無人機、水下(xià)機器人以及攀爬機(jī)器人已經在橋梁檢測領域中開展了大量的研究以(yǐ)及示範應用,但距離(lí)大規模應用還有很長的一段時間。目前大量的橋梁常規檢測仍然主要依靠人工來進行檢(jiǎn)測(cè),檢測工程師苦不堪言;此外人工檢測的(de)質量主要依靠檢測人員(yuán)的責任心以及專業經(jīng)驗,這也是製約橋梁檢測質量的關(guān)鍵因素。隨著人工智能、大數據、橋梁等技術的發(fā)展,智慧橋梁以及橋梁智慧管(guǎn)養等概念也是行業內很火的詞語。這(zhè)些理念的重要支撐需要科學、客觀、準確的基礎數據的(de)支撐,這就需要橋梁檢測,包括日常檢測、定期檢測、特殊檢(jiǎn)測等(děng)均需要實現自動化、智能化。
橋梁定期檢測需要對橋梁各部(bù)件進行詳細的檢測(cè),這就需要檢測人員接近橋(qiáo)梁構件,對於(yú)一些複雜的橋梁可能(néng)很難實現。采用智能(néng)化的檢測設備就需要(yào)搭載平台作為載體,由於橋梁結(jié)構形式的多樣化,未來可能就會(huì)有水下機器人(rén)、各式各樣的如附壁式(shì)機器人、攀爬式機(jī)器(qì)人、橋上行走式甚至組合式機器人(rén)以及無人機等平台。
橋(qiáo)梁外觀檢測目(mù)前采用無人機以及遠程攝像等(děng)設備,其適用性受限主要(yào)原因是由於圖像設備的精度以及病害的識別技術還達不到要求的精度(dù)。隨著太赫茲波(bō)成像、量子成像技術以(yǐ)及激光(guāng)雷達成像等3D成(chéng)像新技術的發展,未(wèi)來將會在橋梁檢測外觀(guān)檢測中大規模應用。基於量子物理原理製造的相機不僅在性能上超(chāo)越經典相機,而且能夠實現傳統相機無法實現(xiàn)的功能。在2020年12月宣布中國科學技術大學潘建偉、陸朝陽等組成的研究團隊與中科院上海微係統所、國家並行計算機工程技(jì)術(shù)研究中心合作,構建了76個光子(zǐ)100個模式的量子計算原型機“九章”。“九章”計算機使得我國成(chéng)功達到了量(liàng)子計算(suàn)研究的第一(yī)個裏程碑,隨著量子關鍵關鍵(jiàn)成像的技術的研究,將會推動一輪的成像技術的革(gé)命。
未來的橋梁檢測將會(huì)出現各種機器人、無人機、水下機器人等平台搭載微型的量子相機、太赫茲波相機等袖珍相(xiàng)機,在空(kōng)中、沿著(zhe)結構以及在橋梁水下按照設定的路線或智能規(guī)劃巡航路線對橋梁(liáng)進行全方位的檢測。這樣就會避免人工檢(jiǎn)測由於責任心、經驗等所致的漏檢問題,這些高(gāo)科技(jì)設備就會全麵、準確記錄(lù)橋梁所有構件(jiàn)的病害情況。智能檢測(cè)係統通過(guò)人工智能AI評(píng)定係統對橋梁進行準確技術狀況評價,AI智能檢測係統可以(yǐ)相關(guān)規範、專家經驗、結構(gòu)的評估技術可以高度通過神經網(wǎng)絡技(jì)術、深度學習等實現對病害準確評級。
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二、橋梁承載能力評估
目前橋梁承載能力主要是依靠橋梁結構承(chéng)載能(néng)力檢算(suàn)以及橋梁荷載試驗來是實(shí)現(xiàn)橋梁結構承載能力的評估。結構承載能力檢算的依據是(shì)橋梁結構幾(jǐ)何(hé)線(xiàn)型、結構缺陷以及材質狀況以及動(dòng)力(lì)性能檢測的結果,因此其未來發展也會依靠(kào)自動化(huà)檢測技術進(jìn)行智能化的檢測。未來的場景是通過自動化3D成像技術可以實現橋梁線型、外(wài)觀(guān)檢測,橋梁材質檢測可以通過機器人手臂控(kòng)製各(gè)種材質試驗設備(bèi)對橋梁材質如(rú)回彈強度、碳化深度、鏽蝕電位等實現(xiàn)自動化檢測。而橋梁結構(gòu)動力特性(xìng)可以通(tōng)過車載(zǎi)智能化設備搭載振(zhèn)動測試係統在(zài)正常(cháng)行車條件(jiàn)下對橋梁結構動力特性進行測試分析。
對於傳統的橋梁荷載試驗可能費時費力、成(chéng)本較(jiào)高(gāo),許多專家學者也在(zài)進行各種橋梁(liáng)荷載試驗的快速試(shì)驗方法研究。未(wèi)來橋梁荷載(zǎi)試驗會(huì)會利用各種先進的測量技術如高精度成像、毫米波變形測(cè)量等首先實現(xiàn)橋梁快速荷載試驗。如采用無人機搭載(zǎi)高精度毫米波雷達變形測量來實現大跨徑、超(chāo)大跨徑高精度測量問題(這(zhè)需要(yào)在調高無人機慣(guàn)導定位精度的基礎上)。在技術發展到一定程度,橋梁荷載荷載試驗可能會出現 類似(sì)道路快速檢測(cè)車一樣的試驗檢測車,檢測車搭載各種類型的高精度傳感器,實現對橋梁的快速荷(hé)載試驗。采(cǎi)用橋梁試驗檢測車在橋梁通(tōng)行時(shí)可以(yǐ)實現對橋梁荷載試驗需要(yào)的各種參數進行快(kuài)速準確的測量,而不需要在橋梁布設其它設備。
三、橋梁(liáng)結構監測
橋梁結(jié)構監測近20年來一(yī)直是(shì)國內外研究的熱點,但橋梁結構(gòu)監測係統(tǒng)的運行效果也一直是製(zhì)約其發展的因素。橋梁健康監測係統實施的主要目的(de)是通過對(duì)反映橋(qiáo)梁健康狀況的各種參數進行分析來實現對橋梁健康(kāng)狀(zhuàng)況的評(píng)估。橋梁監測參數的準確可靠是實現(xiàn)其監測目的的關鍵因素,因此新技術發展可能會出現各(gè)種高精度傳感器(qì)會應用到橋梁監測係統。有的(de)學者嚐試將(jiāng)遙感衛星變形測量應用到橋梁健(jiàn)康監測中,但由於遙感衛星有一定的尋訪周期(最短的可能也要(yào)幾天)、測試(shì)精度、不同幹涉圖像所對應的橋梁荷載狀況不同等是影響其應用的主(zhǔ)要因(yīn)素。隨著遙感衛星數量增多,未來能否像利用GPS定(dìng)位係統一樣,同時利用多顆遙感衛星來進行實時監測呢?同(tóng)時獲取多顆遙感衛星的實時(shí)影像,利用影像數據進行變形數據提取和車輛分布狀況的分析。此外毫米波雷(léi)達技術、太赫茲波雷達、激光雷達以及量子傳感器等(děng)新技術未來可能都會在橋梁健康監測中應用。