文/本刊記者 陳楠枰

中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司副總工程師、中國(guó)公路學(xué)會(huì)橋梁和結(jié)構(gòu)工程分會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)趙君黎（源清慧虹供圖）

作為“橋梁設(shè)計(jì)者”，中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司副總工程師、中國(guó)公路學(xué)會(huì)橋梁和結(jié)構(gòu)工程分會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)趙君黎長(zhǎng)年關(guān)注著橋梁為期逾百年的運(yùn)營(yíng)“生命”。健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是否能滿足橋梁設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)于正常使用、承載能力、疲勞和耐久多種極限狀態(tài)的設(shè)定，在近年來(lái)，逐漸被添加為他關(guān)注的新內(nèi)容。

起源與發(fā)展

“談到橋梁設(shè)計(jì)，傳統(tǒng)而言大致分為橋梁設(shè)計(jì)、橋梁施工以及橋梁運(yùn)營(yíng)和管養(yǎng)檢測(cè)三個(gè)維度，針對(duì)這一套設(shè)計(jì)，已經(jīng)有了設(shè)計(jì)規(guī)范和管理辦法。健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)則日漸興起于近些年間，它服務(wù)于橋梁的運(yùn)營(yíng)與管養(yǎng)，不僅要注意健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)本身的安全和可信，還要關(guān)注其獲取的橋梁信息是否可為管理者提供可用、可信的支持?！?月3日，2021中國(guó)山區(qū)橋梁與隧道結(jié)構(gòu)安全技術(shù)交流會(huì)上，趙君黎在發(fā)言中如是說(shuō)。

在他看來(lái)，結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)技術(shù)是“新工科”重要的學(xué)科分支，是傳統(tǒng)土木工程和信息科學(xué)技術(shù)相向發(fā)展而生的新融合技術(shù)，亦是橋梁長(zhǎng)期性能研究的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和應(yīng)用來(lái)源。

經(jīng)過(guò)約20年的研究與探索實(shí)踐，橋梁健康監(jiān)測(cè)技術(shù)快速發(fā)展，越來(lái)越在橋梁日常管理、安全評(píng)估及科學(xué)管養(yǎng)中發(fā)揮出重要作用。

技術(shù)發(fā)展的更迭和走向在業(yè)界有目共睹。趙君黎注意到，隨著橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)技術(shù)不斷發(fā)展，橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)除在大跨徑纜索承重橋梁中獲得廣泛應(yīng)用外，已開(kāi)始向量大面廣的常規(guī)跨徑橋梁延伸。

“另一種轉(zhuǎn)變還表現(xiàn)在從單橋監(jiān)測(cè)向橋群監(jiān)管的轉(zhuǎn)變上。”據(jù)趙君黎介紹，基于“資源集約、平臺(tái)同步、數(shù)據(jù)共享、應(yīng)急聯(lián)動(dòng)”的橋梁管養(yǎng)思路，借助先進(jìn)技術(shù)支撐與驅(qū)動(dòng)做集群式監(jiān)管，進(jìn)而建立數(shù)據(jù)中心，“建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化、平臺(tái)數(shù)字化和監(jiān)管網(wǎng)絡(luò)化已成為必然趨勢(shì)”。

從“數(shù)據(jù)制造”向“數(shù)據(jù)創(chuàng)造”轉(zhuǎn)變中，橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不僅須重視監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)，更須注重?cái)?shù)據(jù)的分析應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)專(zhuān)業(yè)化與信息化的高度融合，為橋梁管養(yǎng)提供數(shù)據(jù)支撐。

而隨著AI、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的飛速發(fā)展，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理應(yīng)用逐漸由“人工干預(yù)”向“智能決策”方向轉(zhuǎn)變，探索實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)診斷處理、在線自動(dòng)分析評(píng)估等功能已成大勢(shì)。

技術(shù)及應(yīng)用

在趙君黎看來(lái)，橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是橋梁監(jiān)管、養(yǎng)護(hù)、維修數(shù)字化、智能化的信息工具，獲取運(yùn)營(yíng)期橋梁各類(lèi)結(jié)構(gòu)、非結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的重要技術(shù)手段，其按需連續(xù)、實(shí)時(shí)在線（離線）獲取數(shù)據(jù)的功能，還將以數(shù)據(jù)支撐的定量分析、判斷結(jié)構(gòu)整體或局部（構(gòu)件）的服役狀態(tài)。

他指出，健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)具備數(shù)字檔案輔助決策、實(shí)時(shí)報(bào)警應(yīng)急管理、綜合評(píng)估指導(dǎo)養(yǎng)護(hù)、基礎(chǔ)研究反饋設(shè)計(jì)等功能。不僅建立全壽命周期“建、管、養(yǎng)、查、評(píng)、修、研”全過(guò)程信息化、數(shù)字化橋梁檔案，對(duì)橋梁運(yùn)營(yíng)異常狀況和結(jié)構(gòu)的異常響應(yīng)及時(shí)預(yù)警，還須綜合利用實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)信息和人工巡檢結(jié)果，評(píng)估橋梁結(jié)構(gòu)使用狀況、工作性能和發(fā)展規(guī)律、變化規(guī)律，為指導(dǎo)規(guī)范橋梁全壽命周期的養(yǎng)護(hù)行為提供數(shù)據(jù)支撐和科學(xué)依據(jù)。

“此外，健康監(jiān)測(cè)技術(shù)還應(yīng)以數(shù)據(jù)要素價(jià)值轉(zhuǎn)化為核心，解決各橋‘?dāng)?shù)據(jù)孤島、數(shù)據(jù)壁壘’問(wèn)題，匯聚智庫(kù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、價(jià)值共創(chuàng)。此外，還應(yīng)能開(kāi)展深層次、專(zhuān)業(yè)性的數(shù)據(jù)分析和理論研究，達(dá)到驗(yàn)證、反哺、提升橋梁教育教學(xué)、科學(xué)研究、理論方法、工程建設(shè)、管理養(yǎng)護(hù)的科學(xué)技術(shù)水平?！壁w君黎表示。

實(shí)際上，在橋梁管養(yǎng)過(guò)程中，橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)技術(shù)已經(jīng)得到一定推廣和應(yīng)用。既可服務(wù)于突發(fā)事件的應(yīng)急管理，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)損傷成因分析，并基于監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)科學(xué)指導(dǎo)養(yǎng)護(hù)，還有望協(xié)同試驗(yàn)檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)快速評(píng)定，驗(yàn)證橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和指導(dǎo)評(píng)估評(píng)定，效果可喜。

挑戰(zhàn)與建議

誠(chéng)然，趙君黎亦關(guān)注到了當(dāng)前國(guó)內(nèi)橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展所面臨的問(wèn)題與挑戰(zhàn)。

在他看來(lái)，這些挑戰(zhàn)主要表現(xiàn)在七個(gè)方面。即系統(tǒng)構(gòu)件不完善，橋梁監(jiān)測(cè)未成網(wǎng)；資金投入待提高，專(zhuān)業(yè)人員待補(bǔ)充；標(biāo)準(zhǔn)體系不健全，實(shí)施運(yùn)維待規(guī)范；基礎(chǔ)理論待提升，設(shè)備研發(fā)需加強(qiáng)；數(shù)據(jù)應(yīng)用不深入，數(shù)據(jù)共享待提升；對(duì)設(shè)計(jì)理解不一致；橋梁需要的參數(shù)和監(jiān)測(cè)提供參數(shù)不一致。

正所謂“發(fā)展中的問(wèn)題，發(fā)展中解決”，趙君黎建議，行業(yè)主管部門(mén)應(yīng)主導(dǎo)建立完善權(quán)威的標(biāo)準(zhǔn)體系，規(guī)范監(jiān)測(cè)實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)，并著手建立高效協(xié)同的國(guó)家級(jí)、行業(yè)級(jí)監(jiān)測(cè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)，監(jiān)督行業(yè)橋梁數(shù)據(jù)互聯(lián)互通，協(xié)同產(chǎn)學(xué)研資源構(gòu)建生態(tài)圈，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，最終實(shí)現(xiàn)以橋梁數(shù)據(jù)資產(chǎn)為橋梁科學(xué)智慧管養(yǎng)賦能。

“在構(gòu)件完整體系、拓展監(jiān)測(cè)范圍方面，還應(yīng)加快實(shí)現(xiàn)跨江、跨海、跨湖、跨峽谷等特殊結(jié)構(gòu)橋梁的運(yùn)行監(jiān)測(cè)系統(tǒng)全面覆蓋，同時(shí)逐步建設(shè)起常規(guī)跨徑重要公路橋梁的運(yùn)行監(jiān)測(cè)預(yù)警體系。”趙君黎表示。

同時(shí)，他提出，將監(jiān)測(cè)系統(tǒng)納入管養(yǎng)制度體系，對(duì)標(biāo)機(jī)電系統(tǒng)對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)監(jiān)管，提高維養(yǎng)資金標(biāo)準(zhǔn)，制訂設(shè)計(jì)取費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，并加強(qiáng)復(fù)合人才隊(duì)伍建設(shè)?！靶畔r(shí)代，我們還應(yīng)提升傳統(tǒng)土木行業(yè)百年耐久與信息技術(shù)疊加、融合、更新的協(xié)同認(rèn)知?！?/p>

加強(qiáng)基礎(chǔ)研究、突破核心技術(shù)亦是解決技術(shù)瓶頸的關(guān)鍵所在。趙君黎指出，產(chǎn)學(xué)研機(jī)構(gòu)在基礎(chǔ)研究上當(dāng)分工協(xié)作，提升橋梁監(jiān)測(cè)行業(yè)數(shù)據(jù)規(guī)律的認(rèn)知，加強(qiáng)橋梁長(zhǎng)期性能退化機(jī)理研究，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)分析自動(dòng)評(píng)估智能化。

“與此同步，我們還需研發(fā)適合橋梁長(zhǎng)期性能監(jiān)測(cè)的傳感器及對(duì)應(yīng)的采傳控設(shè)備，著重加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新，以高新技術(shù)融合促進(jìn)橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展?！壁w君黎說(shuō)。

趙君黎觀摩瀘州市交通運(yùn)行監(jiān)測(cè)與應(yīng)急指揮系統(tǒng)（源清慧虹供圖）