浅析桥梁检测未来的发展趋势

朱俊良

(重庆交通大学 重庆 400074)

一、引言

根据交通部发布的《2019年交通运输发展统计公报》[1]数据显示，于2019年年末，我国公路桥梁数量已达到87.83万座，共计6063.46万米，相比2018年增加了2.68万座(494.86万米)，其中特大桥5716座(1033.23万米)，大桥108344万座(2923.75万米)。在2015年我国公路路网中的危桥数量已经达到了7.6万座[2]。由此可见我国桥梁养护工作任务艰巨，并将形成巨大的养护市场，但目前传统的养护手段存在着诸多的弊端，因此检测手段势必将向新型的智能检测手段发展。

二、传统检测

随着社会经济的飞速发展以及物流产业的兴盛，交通运输量也在不断的增加，车辆载重也在不断的增加，公路运输对桥梁的承载能力和通行能力的要求越来越高，因此如何保证桥梁安全性、耐久性、使用性的问题已经成为桥梁工程界的挑战性问题。目前最传统的桥梁状态数据采集的方法是建立在人工基础之上的外观检查，现今的桥梁管理系统中表征桥梁结构状况的数据一般都是来自人工外观检查、无损检测、静动力测试、历史维修维护数据库等。传统的人工检测是通过经验丰富的桥梁检测人员携带设备，直接或者借助机械设备亲自抵达待检查区域进行病害检测并进行记录，然后依据国家相关技术规程对桥梁技术状况进行评定，该方法存在着诸多的不足。

(1)主观性强：不同的检查人员对相同构件依据同一规程均可能得出不同的等级评分。

(2)局限性大：面对现今桥梁结构日益复杂化，对于大长桥的检测基本难以施展。

(3)效率低：需要装卸脚手架等设备，费时费力。

(4)危险系数高：需要工作人员达到桥梁各个部位进行检测，没有安全保障。

(5)成本高：需要耗费大量的人力物力。

(6)需封闭交通：当桥检车在进行作业时，需要占用车道甚至完全封闭交通。

三、智能机器人检测

随着交通建设理念逐渐从重建轻养向建养并重，由于传统检测方式效率低、难度大危险系数高及主观性强等诸多缺点，近年来桥梁智能检测机器人逐渐的被研发出来，并相继开展了一些检测工作。

(一)桥检无人机

一种小型的无人驾驶飞机，它可以通过程序人员在计算机里输入相关程序，使其安照事先规划好的路径进行自动飞行，也可以通过远程遥控的方式飞行，或者将以上两种能力结合，在半自主控制的条件下飞行。无人机可配备不同的高清摄像机，来适应摄影，地质，地理，气象或农业文化和林业领域的多种绘图应用。随着近年来科技的发展，各方面的软件和硬件设施性能都达到了空前的高度，越来越多的移动设备上的软件允许运营商使用平板电脑或智能手机来遥控无人机。

无人机桥梁快速检测系统主要由无人机、数据传输系统、任务荷载系统、地面站系统、其他设备等组成。无人机一般采用起降平稳的多旋翼无人机，利于数据采集和观测。数据传输系统用于系统控制信号、检测数据的传输。地面站系统则用于实时监控无人机飞行、检查拍摄情况，利于及时纠正飞行轨迹、发现桥梁明显病害。

(二)爬壁机器人

爬壁机器人是设计人员以壁虎为模型研究出来的仿生机器人，既可以在地面上快速行走，也能通过吸附功能在垂直避免或者天花板上进行作业。爬壁机器人目前主要用在民生或公共安全领域，如清晰玻璃幕墙、船体检测和太空船外维修等。爬壁机器人的运用使得人们从繁重的工作之中解脱出来，极大的提高了工作效率，降低了工作成本。目前国内外已经相关的桥梁检测爬壁机器人研发出来并用于桥梁裂缝的检测。

(三)缆索机器人

缆索是斜拉桥和悬索桥的主要承重构件，其造价大约占全桥的25%～30%。当缆索中的钢丝开始断裂，缆索的强度也会很快达到强度极限，如果一根缆索突然断裂，将很可能造成全桥遭到毁灭性破坏。另外，如果PE护套发生局部开裂，将使得缆索暴露在外界之中，出现不可避免的缺陷，影响整体性安全，因此缆索的定检显得格外重要，针对悬索桥主缆检测难度大、效率低、安全性差，桥梁拉索多类型、大倾角、长距离等突出工程难题，缆索检测机器人得到研发并应用，现有爬索机器人主要是索体外观检测，部分机器人在探索实现内部钢丝断裂检测。

(四)水下检测机器人

跨河桥梁的桩基水下部分常年经受水流冲刷和腐蚀物的侵蚀，这会导致桩径表层的性能劣化。桩径的直径变化一定程度上反映了桩基的完整性，因此桩基检测中基本采用桩径检查的方式对桩径工作性能进行基本判定。常规检测手段为潜水员潜入水下测量桩径，这种方法不适合跨江和跨湖桥梁的桩基水下检测。水下机器人利用球面波等探测技术，辅助高清摄像头光学检测技术，能够快速、安全、定量地完成水下基础的检测。

四、总结与展望

以人工检测为出发点的传统检测手段对于中小跨径的桥梁比较合适，但对于大跨度桥梁检测则存在着诸多的不足，尤其是面对特殊结构桥梁，如大跨高墩梁桥、斜拉桥、悬索桥、钢管混凝土拱桥等，其检测的局限性十分明显，对于某些部位的检测、对于桥梁的真正意义上的全面检测基本难以实现。面对我国服役桥梁养护管理和桥梁资产保全增效的技术需求，提升桥梁机械化养护能力，构建符合我国国情的桥梁养护技术及装备体系，以促进我国桥梁技术向“建养并重”转型发展，因此采用智能检测机器人进行检测将是现在桥梁检测的发展趋势。