中交路橋科技是從事工程檢測(cè)監(jiān)測(cè)、城市安全監(jiān)測(cè)預(yù)警與評(píng)價(jià)、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(qiáng)、管養(yǎng)預(yù)算有限等特點(diǎn)，其健康監(jiān)測(cè)不能照搬大型橋梁的復(fù)雜方案。如何在保證監(jiān)測(cè)效果的前提下，降低建設(shè)和運(yùn)維成本，提升橋梁健康監(jiān)測(cè)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(wèn)題。中交路橋科技立足工程實(shí)際，以 “輕量化、低成本、長(zhǎng)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(cè)設(shè)計(jì)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(jì)原則
在設(shè)計(jì)中小跨徑橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)時(shí)，首要原則是抓住共性、突出重點(diǎn)。考慮到中小跨徑橋梁數(shù)量龐大，結(jié)構(gòu)形式相對(duì)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(cè)指標(biāo)，如動(dòng)撓度、振動(dòng)等，以最少的測(cè)點(diǎn)獲取最具代表性的數(shù)據(jù)。同時(shí)，針對(duì)當(dāng)前監(jiān)測(cè)設(shè)備成本偏高、使用壽命不足的痛點(diǎn)，必須對(duì)核心監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行重新定義和優(yōu)化開(kāi)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(jì)方案還應(yīng)具備一定的前瞻性和可擴(kuò)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(lái)新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范出臺(tái)后能夠便捷地補(bǔ)充和完善監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，確保系統(tǒng)與規(guī)范同步。
2、設(shè)計(jì)方案
基于上述原則，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)從順橋向和橫橋向兩個(gè)方向展開(kāi)，分別對(duì)應(yīng)不同的結(jié)構(gòu)響應(yīng)特征和監(jiān)測(cè)目標(biāo)。
（1）橫橋向：跨中動(dòng)撓度全覆蓋監(jiān)測(cè)
重點(diǎn)關(guān)注橋梁跨中位置的橫向受力與變形，這是評(píng)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(cè)的核心指標(biāo)是跨中動(dòng)撓度?？蛇x設(shè)備包括毫米波雷達(dá)和視頻位移計(jì)。在設(shè)備能力允許的情況下，建議對(duì)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(cè)。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，需要對(duì)傳統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行重新定義，開(kāi)發(fā)寬視角雷達(dá)或?qū)捯晥?chǎng)視頻位移計(jì)，以解決多梁體覆蓋難題，同時(shí)通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)成本的大幅降低。
（2）順橋向：關(guān)鍵主梁多點(diǎn)動(dòng)撓度抽樣監(jiān)測(cè)
側(cè)重于對(duì)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(jì)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(diǎn)動(dòng)撓度監(jiān)測(cè)，以掌握其沿橋縱向的變形規(guī)律。順橋向監(jiān)測(cè)的兩類主要可選設(shè)備包括基于光纖陣列的多點(diǎn)動(dòng)撓度監(jiān)測(cè)解決方案和多點(diǎn)激光雷達(dá)。這兩類技術(shù)路線均需在設(shè)備長(zhǎng)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(cè)數(shù)據(jù)的分析與應(yīng)用是系統(tǒng)的價(jià)值所在。針對(duì)中小跨徑橋梁數(shù)量眾多的特點(diǎn)，需要借助人工智能軟件對(duì)海量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行快速建模與篩查分類。通過(guò)設(shè)定合理的閾值（可參考傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)方法或即將出臺(tái)的中小橋梁監(jiān)測(cè)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(yùn)行橋梁可通過(guò)系統(tǒng)持續(xù)關(guān)注，異常橋梁則觸發(fā)現(xiàn)場(chǎng)人工檢測(cè)確認(rèn)，并進(jìn)行后續(xù)結(jié)構(gòu)評(píng)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(xiàng)補(bǔ)充監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，反映橋梁整體行為；
二是順橋向建模，針對(duì)特定構(gòu)件的多點(diǎn)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(dòng)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(shí)際上，實(shí)現(xiàn)全覆蓋僅需增加少量靶標(biāo)成本，卻能極大提升對(duì)橋梁橫向受力狀態(tài)的識(shí)別能力。
綜上所述，中小跨徑橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(dòng)撓度監(jiān)測(cè)為核心，以人工智能驅(qū)動(dòng)的數(shù)據(jù)分析為手段，構(gòu)建一套經(jīng)濟(jì)、可靠、可擴(kuò)展的監(jiān)測(cè)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(cè)體系，既貼合當(dāng)下工程需求，又面向未來(lái)規(guī)范升級(jí)，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(cè)解決方案，為提升我國(guó)公路橋梁管養(yǎng)的數(shù)字化、智能化水平提供堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支撐。
