中交路橋科技是從事工程檢測監(jiān)測、城市安全監(jiān)測預(yù)警與評價、數(shù)字智能化研發(fā)為一體的復(fù)合型高新技術(shù)集團(tuán)企業(yè)。
中小跨徑橋梁是路網(wǎng)交通的基礎(chǔ)組成，具有數(shù)量大、分布廣、結(jié)構(gòu)共性強、管養(yǎng)預(yù)算有限等特點，其健康監(jiān)測不能照搬大型橋梁的復(fù)雜方案。如何在保證監(jiān)測效果的前提下，降低建設(shè)和運維成本，提升橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)的普適性和耐久性，成為當(dāng)前橋梁管養(yǎng)領(lǐng)域亟需解決的問題。中交路橋科技立足工程實際，以 “輕量化、低成本、長壽命、合規(guī)化、可落地” 為核心，形成一套適配中小跨徑橋梁的系統(tǒng)化監(jiān)測設(shè)計思路，兼顧結(jié)構(gòu)安全、技術(shù)可行與經(jīng)濟(jì)效益，為橋梁智慧管養(yǎng)提供可靠支撐。
1、設(shè)計原則
在設(shè)計中小跨徑橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)時，首要原則是抓住共性、突出重點。考慮到中小跨徑橋梁數(shù)量龐大，結(jié)構(gòu)形式相對統(tǒng)一，應(yīng)優(yōu)先選擇能夠反映橋梁整體受力狀態(tài)和結(jié)構(gòu)變化的共性監(jiān)測指標(biāo)，如動撓度、振動等，以最少的測點獲取最具代表性的數(shù)據(jù)。同時，針對當(dāng)前監(jiān)測設(shè)備成本偏高、使用壽命不足的痛點，必須對核心監(jiān)測設(shè)備進(jìn)行重新定義和優(yōu)化開發(fā)，在保障精度的前提下，顯著提升設(shè)備的耐久性并降低綜合成本。此外，設(shè)計方案還應(yīng)具備一定的前瞻性和可擴展性，在滿足當(dāng)前共性需求的基礎(chǔ)上，預(yù)留充足的預(yù)算空間，以便未來新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范出臺后能夠便捷地補充和完善監(jiān)測項目，確保系統(tǒng)與規(guī)范同步。
2、設(shè)計方案
基于上述原則，監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計從順橋向和橫橋向兩個方向展開，分別對應(yīng)不同的結(jié)構(gòu)響應(yīng)特征和監(jiān)測目標(biāo)。
（1）橫橋向：跨中動撓度全覆蓋監(jiān)測
重點關(guān)注橋梁跨中位置的橫向受力與變形，這是評估主梁橫向分布系數(shù)和整體受力均勻性的關(guān)鍵。橫橋向監(jiān)測的核心指標(biāo)是跨中動撓度?？蛇x設(shè)備包括毫米波雷達(dá)和視頻位移計。在設(shè)備能力允許的情況下，建議對所有主梁（如空心板、T梁和小箱梁）的跨中位置進(jìn)行全覆蓋監(jiān)測。為實現(xiàn)這一目標(biāo)，需要對傳統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行重新定義，開發(fā)寬視角雷達(dá)或?qū)捯晥鲆曨l位移計，以解決多梁體覆蓋難題，同時通過技術(shù)創(chuàng)新實現(xiàn)成本的大幅降低。
（2）順橋向：關(guān)鍵主梁多點動撓度抽樣監(jiān)測
側(cè)重于對典型構(gòu)件的縱向受力行為進(jìn)行抽樣分析，服務(wù)于精細(xì)化養(yǎng)護(hù)的數(shù)字化邏輯。設(shè)計方案中，可選擇其中一片具有代表性的主梁（空心板、T梁或小箱梁）進(jìn)行多點動撓度監(jiān)測，以掌握其沿橋縱向的變形規(guī)律。順橋向監(jiān)測的兩類主要可選設(shè)備包括基于光纖陣列的多點動撓度監(jiān)測解決方案和多點激光雷達(dá)。這兩類技術(shù)路線均需在設(shè)備長期耐久性、環(huán)境適應(yīng)性和成本控制方面進(jìn)行重新定義和優(yōu)化，以滿足大規(guī)模部署的需求。
3、數(shù)據(jù)分析
監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析與應(yīng)用是系統(tǒng)的價值所在。針對中小跨徑橋梁數(shù)量眾多的特點，需要借助人工智能軟件對海量監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行快速建模與篩查分類。通過設(shè)定合理的閾值（可參考傳統(tǒng)監(jiān)測方法或即將出臺的中小橋梁監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范），將大量橋梁分為正常狀態(tài)和異常狀態(tài)兩類。其中，正常運行橋梁可通過系統(tǒng)持續(xù)關(guān)注，異常橋梁則觸發(fā)現(xiàn)場人工檢測確認(rèn)，并進(jìn)行后續(xù)結(jié)構(gòu)評估。具體到建模層面，可分三類進(jìn)行精細(xì)化分析：
一是全橋建模，整合包括剛體位移在內(nèi)的各項補充監(jiān)測項目，反映橋梁整體行為；
二是順橋向建模，針對特定構(gòu)件的多點撓度數(shù)據(jù)，分析其縱向受力狀態(tài)；
三是橫橋向建模，利用每一片梁的跨中動撓度數(shù)據(jù)，表征橫向連接的健康狀態(tài)。當(dāng)前，跨中撓度數(shù)據(jù)在橫向聯(lián)系分析中常被忽視，導(dǎo)致靶標(biāo)布置不足。實際上，實現(xiàn)全覆蓋僅需增加少量靶標(biāo)成本，卻能極大提升對橋梁橫向受力狀態(tài)的識別能力。
綜上所述，中小跨徑橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)從共性需求出發(fā)，以低成本、高耐久設(shè)備為基礎(chǔ)，以橫縱雙向的動撓度監(jiān)測為核心，以人工智能驅(qū)動的數(shù)據(jù)分析為手段，構(gòu)建一套經(jīng)濟(jì)、可靠、可擴展的監(jiān)測體系。中交路橋科技以定制化設(shè)備、輕量化方案、智能化分析為抓手，構(gòu)建“感—傳—算—管”一體化監(jiān)測體系，既貼合當(dāng)下工程需求，又面向未來規(guī)范升級，為海量中小跨徑橋梁提供可復(fù)制、可推廣、可持續(xù)的智慧監(jiān)測解決方案，為提升我國公路橋梁管養(yǎng)的數(shù)字化、智能化水平提供堅實的技術(shù)支撐。
