桥梁检测与监测技术及数字化发展方向的对策探讨

马思航

摘要 桥梁的安全运营，离不开检测和监测技术的运用，需通过对桥梁实施现场检测，并实时监测其损伤及动力状况，全面掌控桥梁承载力，确保桥梁安全运营。基于此，文章论述了当前桥梁检测与监测技术存在的理念观念、标准体系、方法以及数据分析等问题，提出了桥梁监测智慧化、数字化发展的具体建议，预测了桥梁检测与监测技术的发展趋势，旨在明确该项技术的发展方向，并实现广泛的推广应用。

关键词 公路桥梁工程；检测技术；监测智慧化；数字化发展方向

中图分类号 TU17文献标识码 A文章编号 2096-8949（2023）14-0014-03

0 引言

为满足经济社会发展需求，我国建有数量众多的桥梁，随着桥梁运行时间的增加，不可避免地出现健康及安全问题。当前，桥梁检测与监测技术在理念、标准、装备及数据分析等方面存在诸多问题。基于此，该文分析了桥梁检测与监测技术的现状及问题，总结了该技术未来发展趋势及研究方向，旨在降低检测成本、提高检测精度、缩短检测时间，实现广泛的推广应用。

1 桥梁检测与监测技术存在问题

1.1 理念观念问题

现阶段，设计的桥梁并未将养护需求综合考虑在内，这就增加了桥梁检测与养护的难度，全局性理念并未贯彻于桥梁设计过程。为便于检修桥梁，提高工作效率，在建造桥梁时通常应设计检修通道。现实中，仅有大型和特大型桥梁才有这类设计，中小型桥梁的设计没有考虑易检测性，并未匹配设计检修通道[1]。

1.2 标准体系问题

经济社会的快速发展，极大地推动了工程项目的建设，但现行的工程建设标准内部不完整、条例不清晰，不易落地执行，已经远远落后于工程实践。桥梁检测与监测标准体系不完整的表现如下：

（1）对于新型的钢－混合结构的检测与监测，缺乏相应标准。

（2）对于发生病害的桥梁，缺乏检测标准。

（3）针对预应力不足的检测项目，检测标准不完整。

（4）不具备无人机检测技术标准。

（5）对于系统检测、质量评定等，缺乏相应的技术标准。

（6）对于检测系统数据库管理，缺乏相应的标准。

（7）对于报警阈值的设定与状态评估，缺乏相应的标准[2-3]。

1.3 方法及装备问题

要准确评估桥梁的健康状况，需要采用科学的检测与监测方法，且合理有效地使用所需设备。现阶段，对桥梁实施近距离观测，主要使用桥检车，同时还要配合使用无人机。实际检测过程中，桥检车通常会占道工作，一方面导致路面交通堵塞，另一方面会影响路面行车安全。使用无人机开展桥梁检测，不便于开展实际操作，其续航性有待提升，过程中还会产生噪声，从而整体上会影响检测效果。针对桥梁无损检测，所用方法并不能完全解决上述问题，有些项目无法实现常规检测。如检测桥梁缆索腐蚀断丝情况时，只有采用开窗法，才能全面观测到其内部状况，但此方法破坏了桥梁缆索护套。此外，检测混凝土预应力、孔道压浆密实度等，在检测方法及检测装备方面，并没有重大突破[4]。

评估桥梁的承载力，通常会采用现场试验法。该方法会消耗较大的时间与人工成本，且影响路面交通，检测成本较高。尽管采用了信息化手段，录入检测数据，但可操作性较低，很难有效提高检测工作效率。当前所使用的桥梁健康监测系统，应用了网络通信技术，完整存储检测数据。随着5G网络技术的广泛应用，有利于极大地提升监测系统的各项性能，但系统传感器的使用年限往往小于桥梁运行年限，由此影响检测数据的收集，而且监测设施的安装并未形成统一的行业标准，这是桥梁检测行业存在的突出问题[5]。

1.4 数据分析问题

桥梁健康监测系统广泛收集桥梁外形和预应力变化信息数据，在分析处理后进行科学评估，由此全面掌握桥梁运营性能。

数据通信、信息传感及存储等技术的快速发展及广泛应用，有效地提升了桥梁检测与监测的数据收集能力。但由于目前数据分析领域还缺乏先进技术，导致数据收集与数据分析无法做到步调一致，两者能力不能充分匹配。耦合数据分离是数据处理中面临的主要难题，但并未得到有效解决，且数据处理自动化水平较低[6]。

2 提升智慧化、数字化方向发展的建议

2.1 理念与观念创新突破

城市发展过程中，需要建设各类新型桥梁，为实现新旧桥梁的高效运营，并提高管理水平，应不断创新管理理念，打造并应用城市桥梁资产管理系统。市政管理部门通过该系统，可全面掌握桥梁设计、建设及运营相关数据，并对桥梁的健康状况实现全过程的检测分析，图1为桥梁资产管理系统。

2.2 标准体系的完善

通过制订并完善桥梁结构检测标准体系，顺利开展桥梁检测工作，确保各项工作严格按照標准正常推进，有效提升桥梁检测与监测水平。桥梁检测与监测工作的专业度高，包含的内容较为广泛，为充分满足桥梁检测工程的实际需要，必须持续完善桥梁检测标准，提升行业水平。

为推动桥梁检测与监测行业实现规范化发展，现已制订并执行各项标准及技术规程，主要涉及钢混桥梁养护、质量检验、快速荷载试验、健康监测报警阈值以及数据处理等内容[7]。

2.3 实现重点技术突破

现阶段，开展桥梁检测活动，主要采用人工方式进行近距离检测，或者是将专业检测设备安装到桥梁某个部位，实现接触式检测。这种传统的检测方式需要投入巨大的人财物资源，且具有较高的风险性。此外，由于桥梁的某些重点部位较为隐蔽，无法实现全面检测，这就会出现桥梁的检测结果合格，但桥梁实际上受到较大损伤，其承载力已严重不足。所以，应不断创新桥梁检测技术，综合运用新兴网络通信技术，设计新型非接触性检测技术，实现自动化检测，完整检测桥梁的隐蔽和难检部位，提高检测效果。利用计算机深度学习功能，开发病害识别技术，准确识别并快速收集桥梁病害数据。例如磁致伸缩导波具有无损性，据此设计拉吊索断丝检测技术，可精准评估断丝截面受损状况[8]。位移测量技术综合了多项技术研发成果，其检测频率更高，检测结果更为精准，如图2所示。实践证明，高效检测桥梁状况，提升桥梁评估结果的准确性，离不开重点技术的重大突破。

实时监测桥梁状态，所用传感器的使用年限较短，由于点状分布于桥梁表面，无法体现桥梁的整体损伤情况，而且在检测实施和结果评估等方面缺乏统一标准。此外，还存在两方面的问题。其一，桥梁检测数据量大，当前的数据处理手段落后，自动化程度较低，针对耦合数据的处理，无法做到有效分离；其二，当前的桥梁检测结果评估仅是面向桥梁的部分构件，还未实现对桥梁的整体评估，桥梁健康预警能力有待提升，评估指标内容有待完善。为此，应采取如下措施：

（1）重点设计开发使用寿命长、造价低且便于安装的新型传感器。

（2）推广运用分布式传感器，收集桥梁检测数据，从而掌握桥梁的整体运行状况，同时不断完善数据收集标准。

（3）要求合理布置传感器，并确保稳定运行。

（4）广泛采用云计算、人工智能等新技术，实现自动处理检测数据，提高智能化程度。

（5）由于桥梁检测数据众多，需通过深度神经网络技术，快速收集相关数据，确保数据完整详细，通过对比各项数据，掌握异常情况并及时处理。

综上，通过研制并应用新型传感器，不断完善监测管理制度，有效提升桥梁检测的自动化和智能化水平，通过各项技术的创新发展，以推动桥梁检测技术的数字化发展[9]。

2.4 准确把握技术趋势

现阶段，桥梁的安全运行、增加使用寿命，并确保其功能的充分实现，已是桥梁工程领域面临的主要难题。过去的桥梁工程技术主要侧重于建设环节，现已逐步转变为建设和保养双向并举[10]。当今社会对桥梁的内部结构、使用寿命等方面提出了更高要求，桥梁检测与监测技术出现了以下特征：

（1）深入化：针对桥梁结构损伤机理的研究，由过去的微观、短期、单因素，不断向宏观、长期、多因素耦合方向深入发展。

（2）集成化：集成化趋势主要体现在3方面。一是在桥梁检测及养护机械越来越小、专业化程度更高；二是桥梁健康监测系统中所需的传感器、数据收集及传输设备的集成化程度将越来越高；三是通过运用BIM平台，可对桥梁建设、检测、监测及养护的全过程数据实现全面集成[11]。

（3）标准化：一方面要求桥梁检测、监测和养护质量及评估方式实现标准化，另一方面要求数据收集、传输、分析及处理实现标准化。

（4）智能化：由于桥梁检测数据不断积累，结合云计算、人工智能等新技术的不断发展及广泛应用，桥梁智能化管养已引起重点关注，并成为主要发展趋势。通过采用各项智能化技术，可提前识别桥梁病害、评估检测数据、排序安全风险，并且还能提高养护资金利用效率，准确预测桥梁使用寿命。

3 结语

综上所述，经济社会的快速发展，极大地推动了我国桥梁工程的发展，新旧桥梁的健康及安全运行面临巨大的难题，亦为桥梁检测技术的创新发展提供了良好机遇。该文分析了桥梁检测与监测技术出现的各类问题，给出了解决问题的建议，并论述了主要发展趋势。通过综合运用大数据、人工智能等新技术，可预测桥梁检测与监测的发展趋势：

（1）传统的检测方法对桥梁造成损伤，今后将向无损检测发展。

（2）由过去的人工接触式检测，转变为智能化检测。

（3）改变过去的人工收集数据方式，实现自动化收集。

（4）由定期监测，转变为实时监测。

（5）不再需要现场实测，可运用智能化手段，实现感知检测。

（6）临时性的检测设备将被淘汰，更多地使用预埋传感设备，实现长期性检测。

（7）运用大数据分析技术，评估检测数据。

参考文献

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