朱俊良

(重慶交通大學 重慶 400074)

一、引言

根據交通部發(fā)布的《2019年交通運輸發(fā)展統(tǒng)計公報》[1]數據顯示，于2019年年末，我國公路橋梁數量已達到87.83萬座，共計6063.46萬米，相比2018年增加了2.68萬座(494.86萬米)，其中特大橋5716座(1033.23萬米)，大橋108344萬座(2923.75萬米)。在2015年我國公路路網中的危橋數量已經達到了7.6萬座[2]。由此可見我國橋梁養(yǎng)護工作任務艱巨，并將形成巨大的養(yǎng)護市場，但目前傳統(tǒng)的養(yǎng)護手段存在著諸多的弊端，因此檢測手段勢必將向新型的智能檢測手段發(fā)展。

二、傳統(tǒng)檢測

隨著社會經濟的飛速發(fā)展以及物流產業(yè)的興盛，交通運輸量也在不斷的增加，車輛載重也在不斷的增加，公路運輸對橋梁的承載能力和通行能力的要求越來越高，因此如何保證橋梁安全性、耐久性、使用性的問題已經成為橋梁工程界的挑戰(zhàn)性問題。目前最傳統(tǒng)的橋梁狀態(tài)數據采集的方法是建立在人工基礎之上的外觀檢查，現今的橋梁管理系統(tǒng)中表征橋梁結構狀況的數據一般都是來自人工外觀檢查、無損檢測、靜動力測試、歷史維修維護數據庫等。傳統(tǒng)的人工檢測是通過經驗豐富的橋梁檢測人員攜帶設備，直接或者借助機械設備親自抵達待檢查區(qū)域進行病害檢測并進行記錄，然后依據國家相關技術規(guī)程對橋梁技術狀況進行評定，該方法存在著諸多的不足。

(1)主觀性強：不同的檢查人員對相同構件依據同一規(guī)程均可能得出不同的等級評分。

(2)局限性大：面對現今橋梁結構日益復雜化，對于大長橋的檢測基本難以施展。

(3)效率低：需要裝卸腳手架等設備，費時費力。

(4)危險系數高：需要工作人員達到橋梁各個部位進行檢測，沒有安全保障。

(5)成本高：需要耗費大量的人力物力。

(6)需封閉交通：當橋檢車在進行作業(yè)時，需要占用車道甚至完全封閉交通。

三、智能機器人檢測

隨著交通建設理念逐漸從重建輕養(yǎng)向建養(yǎng)并重，由于傳統(tǒng)檢測方式效率低、難度大危險系數高及主觀性強等諸多缺點，近年來橋梁智能檢測機器人逐漸的被研發(fā)出來，并相繼開展了一些檢測工作。

(一)橋檢無人機

一種小型的無人駕駛飛機，它可以通過程序人員在計算機里輸入相關程序，使其安照事先規(guī)劃好的路徑進行自動飛行，也可以通過遠程遙控的方式飛行，或者將以上兩種能力結合，在半自主控制的條件下飛行。無人機可配備不同的高清攝像機，來適應攝影，地質，地理，氣象或農業(yè)文化和林業(yè)領域的多種繪圖應用。隨著近年來科技的發(fā)展，各方面的軟件和硬件設施性能都達到了空前的高度，越來越多的移動設備上的軟件允許運營商使用平板電腦或智能手機來遙控無人機。

無人機橋梁快速檢測系統(tǒng)主要由無人機、數據傳輸系統(tǒng)、任務荷載系統(tǒng)、地面站系統(tǒng)、其他設備等組成。無人機一般采用起降平穩(wěn)的多旋翼無人機，利于數據采集和觀測。數據傳輸系統(tǒng)用于系統(tǒng)控制信號、檢測數據的傳輸。地面站系統(tǒng)則用于實時監(jiān)控無人機飛行、檢查拍攝情況，利于及時糾正飛行軌跡、發(fā)現橋梁明顯病害。

(二)爬壁機器人

爬壁機器人是設計人員以壁虎為模型研究出來的仿生機器人，既可以在地面上快速行走，也能通過吸附功能在垂直避免或者天花板上進行作業(yè)。爬壁機器人目前主要用在民生或公共安全領域，如清晰玻璃幕墻、船體檢測和太空船外維修等。爬壁機器人的運用使得人們從繁重的工作之中解脫出來，極大的提高了工作效率，降低了工作成本。目前國內外已經相關的橋梁檢測爬壁機器人研發(fā)出來并用于橋梁裂縫的檢測。

(三)纜索機器人

纜索是斜拉橋和懸索橋的主要承重構件，其造價大約占全橋的25%～30%。當纜索中的鋼絲開始斷裂，纜索的強度也會很快達到強度極限，如果一根纜索突然斷裂，將很可能造成全橋遭到毀滅性破壞。另外，如果PE護套發(fā)生局部開裂，將使得纜索暴露在外界之中，出現不可避免的缺陷，影響整體性安全，因此纜索的定檢顯得格外重要，針對懸索橋主纜檢測難度大、效率低、安全性差，橋梁拉索多類型、大傾角、長距離等突出工程難題，纜索檢測機器人得到研發(fā)并應用，現有爬索機器人主要是索體外觀檢測，部分機器人在探索實現內部鋼絲斷裂檢測。

(四)水下檢測機器人

跨河橋梁的樁基水下部分常年經受水流沖刷和腐蝕物的侵蝕，這會導致樁徑表層的性能劣化。樁徑的直徑變化一定程度上反映了樁基的完整性，因此樁基檢測中基本采用樁徑檢查的方式對樁徑工作性能進行基本判定。常規(guī)檢測手段為潛水員潛入水下測量樁徑，這種方法不適合跨江和跨湖橋梁的樁基水下檢測。水下機器人利用球面波等探測技術，輔助高清攝像頭光學檢測技術，能夠快速、安全、定量地完成水下基礎的檢測。

四、總結與展望

以人工檢測為出發(fā)點的傳統(tǒng)檢測手段對于中小跨徑的橋梁比較合適，但對于大跨度橋梁檢測則存在著諸多的不足，尤其是面對特殊結構橋梁，如大跨高墩梁橋、斜拉橋、懸索橋、鋼管混凝土拱橋等，其檢測的局限性十分明顯，對于某些部位的檢測、對于橋梁的真正意義上的全面檢測基本難以實現。面對我國服役橋梁養(yǎng)護管理和橋梁資產保全增效的技術需求，提升橋梁機械化養(yǎng)護能力，構建符合我國國情的橋梁養(yǎng)護技術及裝備體系，以促進我國橋梁技術向“建養(yǎng)并重”轉型發(fā)展，因此采用智能檢測機器人進行檢測將是現在橋梁檢測的發(fā)展趨勢。