周志祥,周豐力,楚 璽

(1.深圳大學(xué) 土木與交通工程學(xué)院,廣東 深圳 518060; 2.重慶交通大學(xué) 山區(qū)橋梁與隧道工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,重慶 400074)

0 引 言

結(jié)構(gòu)健康檢(監(jiān))測(cè)是避免土木工程結(jié)構(gòu)發(fā)生坍塌的重大安全事故的有效措施之一。工程人員采用檢(監(jiān))測(cè)獲得的各項(xiàng)參數(shù)來(lái)評(píng)估結(jié)構(gòu)現(xiàn)有損傷程度,確定結(jié)構(gòu)在役性能,判定材料退化狀態(tài),最終評(píng)估結(jié)構(gòu)的安全性和使用壽命。結(jié)構(gòu)健康檢(監(jiān))測(cè)的評(píng)定結(jié)果對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)驗(yàn)證、損傷識(shí)別、施工安全、維護(hù)效率等至關(guān)重要[1-3]?，F(xiàn)有橋梁安全檢(監(jiān))測(cè)方法可分為以下3大類:

1)定期檢查,即借助專用橋檢車對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位做近距離人工檢查,其優(yōu)點(diǎn)是可信度高,缺點(diǎn)是費(fèi)用高,對(duì)橋上交通存在不利影響,檢測(cè)頻率低。

2)經(jīng)常性安全檢查,通常以人工目視檢查為主,要求每月不少于1次,其優(yōu)點(diǎn)是檢查頻次高、費(fèi)用低,缺點(diǎn)是缺乏客觀量化數(shù)據(jù),結(jié)論依賴巡檢人員主觀判斷,實(shí)效欠佳(發(fā)生坍塌事故橋梁中,既往經(jīng)常性安全檢查記錄為一、二類橋梁的案例常見(jiàn))。

3)長(zhǎng)期健康監(jiān)測(cè),通過(guò)在橋梁上安裝的系列傳感器獲得橋梁的作用輸入和結(jié)構(gòu)響應(yīng)輸出數(shù)據(jù),據(jù)此進(jìn)行橋梁健康狀況實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),其優(yōu)點(diǎn)是可長(zhǎng)期實(shí)施,在原數(shù)據(jù)可靠條件下結(jié)構(gòu)狀態(tài)監(jiān)測(cè)結(jié)論可信,但也存在3方面問(wèn)題:①長(zhǎng)期健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)費(fèi)用高,難以推廣應(yīng)用;②傳感器的有效壽命約5～10 a,遠(yuǎn)小于橋梁使用壽命,導(dǎo)致監(jiān)測(cè)系統(tǒng)長(zhǎng)期維護(hù)難、費(fèi)用高;③傳感器自身不可避免存在數(shù)據(jù)漂移問(wèn)題,且是安裝在長(zhǎng)期承受沖擊、振動(dòng)、疲勞和環(huán)境變化的橋梁上采集數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和可靠性難以保證[4-5]。

迄今,醫(yī)學(xué)界已研發(fā)出一系列高精尖儀器進(jìn)行人體健康狀況檢測(cè),不過(guò),檢測(cè)結(jié)果只是體檢當(dāng)日被檢測(cè)者的健康狀況,不能說(shuō)明體檢日以外其余時(shí)間的健康狀況。而國(guó)粹中醫(yī)僅通過(guò)望、聞、問(wèn)、切即可診斷人體健康狀態(tài),籍此人們可實(shí)時(shí)了解自身健康狀況。

受中醫(yī)面相學(xué)的啟迪,筆者提出了兼顧更加實(shí)效、經(jīng)濟(jì)、便捷、可信的橋梁安全狀態(tài)檢(監(jiān))測(cè)新理念——橋梁面相學(xué),即依據(jù)橋梁外觀形態(tài)變化來(lái)獲知結(jié)構(gòu)近期安全狀態(tài)的科學(xué)。首先,借助機(jī)器視覺(jué)實(shí)現(xiàn)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的“望”,以數(shù)字圖像的方式全息記錄橋梁結(jié)構(gòu)形態(tài)的變化狀況;然后,結(jié)合橋梁結(jié)構(gòu)先驗(yàn)知識(shí),進(jìn)行力學(xué)計(jì)算、AI分析;最終,實(shí)現(xiàn)對(duì)橋梁安全狀態(tài)的監(jiān)測(cè)。

1 橋梁面相學(xué)的理論基礎(chǔ)

混凝土立方體試件外部受壓過(guò)程與內(nèi)部損傷發(fā)展的關(guān)系如圖1:從開(kāi)始加載直至試件破壞的過(guò)程中,混凝土試件外觀形態(tài)隨著加載的不同階段發(fā)生不同速率的豎向壓縮和橫向膨脹變形,與此同時(shí),試件內(nèi)部經(jīng)歷無(wú)損→微裂縫產(chǎn)生→裂縫發(fā)展→裂縫貫通→試件破壞的過(guò)程,說(shuō)明結(jié)構(gòu)外觀形態(tài)變化與結(jié)構(gòu)內(nèi)部損傷存在內(nèi)在的關(guān)聯(lián)規(guī)律。換言之,通過(guò)對(duì)大量實(shí)踐/試驗(yàn)數(shù)據(jù)的研究,總結(jié)出外觀形態(tài)變化與結(jié)構(gòu)內(nèi)部狀態(tài)的關(guān)聯(lián)規(guī)律后,即可基于外觀形態(tài)的變化來(lái)推測(cè)結(jié)構(gòu)內(nèi)部的健康狀況[6-8],此乃橋梁面相學(xué)的理論基礎(chǔ)。

圖1 混凝土外部受壓對(duì)應(yīng)于內(nèi)部損傷Fig. 1 External compression of concrete corresponding to internal damage

經(jīng)典的結(jié)構(gòu)力學(xué)方程〔式(1)〕為橋梁面相學(xué)提供了理論依據(jù),假設(shè)作用力F不變,若結(jié)構(gòu)形態(tài)位移d發(fā)生變化,則剛度K即結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)隨之發(fā)生改變:

(1)

圖2為對(duì)兩跨連續(xù)板橋的有限元仿真分析。分析結(jié)果表明荷載作用、基礎(chǔ)沉降、支座缺失、結(jié)構(gòu)損傷均會(huì)導(dǎo)致橋面形態(tài)(位移云圖)發(fā)生變化[9-11]。

圖2 荷載作用和結(jié)構(gòu)損傷引起橋面形態(tài)變化Fig. 2 Changes in bridge deck morphology due to loading and structural damage

筆者團(tuán)隊(duì)試驗(yàn)對(duì)比了獲取橋梁結(jié)構(gòu)外觀形態(tài)及數(shù)字圖像的各種方法,包括使用激光雷達(dá)、數(shù)碼相機(jī)、無(wú)人機(jī)等裝備進(jìn)行掃描、拍攝或攝影等,研究結(jié)果表明:常規(guī)情況下選用數(shù)碼相機(jī)攝影來(lái)監(jiān)測(cè)橋梁安全狀態(tài)具有經(jīng)濟(jì)(無(wú)耗使用)、方便(非接觸式)、全息(圖像內(nèi)全部信息)、可信(圖像易辨真?zhèn)?、便維(小型非接觸設(shè)備)及先進(jìn)(吻合未來(lái)發(fā)展趨勢(shì))等優(yōu)勢(shì)[12]?，F(xiàn)代科技的高速發(fā)展,數(shù)字圖像采集硬件日趨高清、高速、遠(yuǎn)距、大視域、廉價(jià)和便捷,設(shè)想若干年后從衛(wèi)星獲得的圖像可廉價(jià)并清晰到能用來(lái)進(jìn)行常規(guī)大型結(jié)構(gòu)形態(tài)變化的識(shí)別,地球上的大型建筑結(jié)構(gòu)還需要專門的安全監(jiān)測(cè)嗎?

2 橋梁面相學(xué)的研究進(jìn)展

10余年來(lái),筆者團(tuán)隊(duì)利用各種新型設(shè)備,采用不同方法對(duì)多種模型橋進(jìn)行了檢(監(jiān))測(cè)試驗(yàn),如:用相機(jī)及激光記錄空心板橋和箱型梁加載全過(guò)程試驗(yàn)〔圖3(a)、(b)〕,用自動(dòng)攝影技術(shù)記錄組合梁全過(guò)程形態(tài)轉(zhuǎn)換試驗(yàn)〔圖3(c)〕,基于橋梁面相學(xué)理論的懸索橋試驗(yàn)〔圖3(d)〕[13-18]。

圖3 基于數(shù)字圖像的橋梁結(jié)構(gòu)承載-損傷-變形監(jiān)測(cè)試驗(yàn)Fig. 3 Bridge structure load-damage-deformation monitoring test based on digital images

針對(duì)不同加載水平下的多種結(jié)構(gòu)全息形態(tài),團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了數(shù)萬(wàn)次的圖像采集、處理及分析對(duì)比,并在實(shí)體橋梁上開(kāi)展了應(yīng)用研究(圖4),使橋梁面相學(xué)從概念到方法,從試驗(yàn)到認(rèn)知,從識(shí)別到診斷,從理論到實(shí)踐,從設(shè)備到應(yīng)用等各方面都得到了明顯的發(fā)展[19-23]。

圖4 橋梁面相學(xué)的實(shí)橋應(yīng)用Fig. 4 Application of bridge physiognomy in real bridges

2.1 橋梁動(dòng)靜影像全息性態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

筆者團(tuán)隊(duì)采用基于定點(diǎn)相機(jī)平轉(zhuǎn) + 豎轉(zhuǎn)的拍攝方法分區(qū)域采集長(zhǎng)大橋梁各部分結(jié)構(gòu)數(shù)字圖像,根據(jù)相機(jī)最大旋轉(zhuǎn)角與圖像分辨率、相鄰圖像旋轉(zhuǎn)角與圖像重疊度的關(guān)系,總結(jié)出長(zhǎng)大橋梁結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)時(shí)空序列圖像的處理技術(shù)[24-25],探討了基于模糊集理論的結(jié)構(gòu)模糊圖像增強(qiáng)的實(shí)現(xiàn)途徑[26],建立了利用結(jié)構(gòu)特征點(diǎn) + 自然紋理的橋梁結(jié)構(gòu)全場(chǎng)位移矢量構(gòu)造模型,探索了基于結(jié)構(gòu)表面全場(chǎng)位移矢量變化的結(jié)構(gòu)損傷位置及損傷程度的識(shí)別方法[27],構(gòu)造了成本低廉、視場(chǎng)非固定、視距可調(diào)節(jié)的橋梁圖像采集硬件系統(tǒng),開(kāi)展了單機(jī)定軸旋轉(zhuǎn)采集橋梁結(jié)構(gòu)圖像序列試驗(yàn),提出了由定點(diǎn)旋轉(zhuǎn)相機(jī)采集圖像獲得橋梁總體等效正射立面圖像的理論,該理論得到了試驗(yàn)驗(yàn)證(圖5)。

圖5 基于400 kN加載下的全場(chǎng)位移矢量變化的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別驗(yàn)證Fig. 5 Validation of structural damage identification based on full-field displacement vector variation under 400 kN loading

橋梁動(dòng)靜影像全息性態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已成功應(yīng)用于成都青龍場(chǎng)立交的吊桿拱橋安全監(jiān)測(cè),如圖6。

圖6 橋梁動(dòng)靜影像全息性態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例Fig. 6 Application of holographic monitoring system for dynamic and static images of bridges

監(jiān)測(cè)設(shè)備安裝在距橋梁約200 m處樓房窗臺(tái)上,實(shí)時(shí)獲取作用于橋梁上車輛的車型、車速、位置及環(huán)境溫濕度(作用輸入),從而得到橋梁結(jié)構(gòu)的動(dòng)+ 靜形態(tài)(響應(yīng)輸出),即為分析橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)的原始數(shù)據(jù)。目前,該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)正應(yīng)用于深圳市松福大道沙井河大橋(主孔跨徑182 m下承式鋼管混凝土系桿拱橋)上并進(jìn)行進(jìn)一步完善。

2.2 WWWQ-G橋梁安全巡檢車

針對(duì)常規(guī)橋梁的檢測(cè),筆者團(tuán)隊(duì)[28]提出采用WWWQ-G橋梁安全巡檢車來(lái)替代現(xiàn)有的橋梁人工巡檢,其中:W——望,在巡檢車上安裝激光雷達(dá)、全景相機(jī),獲取橋面及以上結(jié)構(gòu)圖像數(shù)據(jù);W——聞,在巡檢車上安裝聲音傳感器,采集巡檢車過(guò)橋的聲音時(shí)空數(shù)據(jù);W——問(wèn),橋梁日常運(yùn)營(yíng)維護(hù)及大事件記錄管理數(shù)據(jù)庫(kù);Q——切,在車軸上安裝振動(dòng)傳感器,采集巡檢車過(guò)橋的振動(dòng)信號(hào)時(shí)空數(shù)據(jù);G——調(diào)控荷載,對(duì)巡檢車采用空載-重載或常振-強(qiáng)振調(diào)控對(duì)比荷載,以期及時(shí)診斷橋梁結(jié)構(gòu)的安全狀態(tài)。WWWQ-G橋梁安全巡檢車克服了人工巡檢片面、主觀且無(wú)量化數(shù)據(jù)的缺陷,顯著提高了巡檢結(jié)論的科學(xué)性和準(zhǔn)確性。并且,一輛車即可完成轄區(qū)內(nèi)成百上千座橋梁的巡檢,可節(jié)省約80%橋梁巡檢人力成本。

具體檢測(cè)步驟如下:

Step 1安裝攝像頭、傳感器(圖7)。用WWWQ-G橋梁安全巡檢車對(duì)橋梁狀態(tài)進(jìn)行全面量化的數(shù)據(jù)采集。

圖7 WWWQ-G橋梁安全巡檢車Fig. 7 WWWQ-G bridge safety inspection vehicle

Step 2基于歷次橋梁WWWQ-G巡檢數(shù)據(jù),結(jié)合AI技術(shù)進(jìn)行對(duì)比分析,可相對(duì)準(zhǔn)確地診斷橋梁結(jié)構(gòu)當(dāng)前的安全狀態(tài)。

筆者團(tuán)隊(duì)采用安裝了聲音和振動(dòng)傳感器的模型小車對(duì)室內(nèi)模型橋梁進(jìn)行結(jié)構(gòu)狀態(tài)檢測(cè)試驗(yàn)〔圖8(a)〕,筆者在室外道路上開(kāi)展試驗(yàn)以進(jìn)行原理驗(yàn)證〔圖8(b)〕[29-32]。

圖8 WWWQ-G橋梁安全巡檢車的試驗(yàn)研究Fig. 8 Experimental study of WWWQ-G bridge safety inspection vehicle

2018年5月—2019年6月,團(tuán)隊(duì)使用自主研發(fā)的車載相機(jī)WWWQ-G橋梁安全巡檢車對(duì)重慶市北碚區(qū)文星灣大橋進(jìn)行每月一次的安全巡檢。巡檢車以20 km/h時(shí)速在橋上行駛并連續(xù)拍攝橋面照片,經(jīng)對(duì)橋面數(shù)字圖像進(jìn)行系列分析處理后,獲得橋面空間幾何形態(tài)的三維數(shù)字重構(gòu)(圖9),通過(guò)對(duì)歷次數(shù)字化橋面空間幾何形態(tài)進(jìn)行疊差分析,得到了橋面形態(tài)全息時(shí)空變化數(shù)據(jù)。相較于常規(guī)人工巡檢,WWWQ-G橋梁安全巡檢車獲得的檢測(cè)結(jié)果精度更高。

圖9 WWWQ-G橋梁安全巡檢車在文星灣大橋監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用Fig. 9 Application of WWWQ-G bridge safety inspection vehicle in monitoring Wenxingwan Bridge

2.3 常規(guī)跨徑橋梁的安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

針對(duì)現(xiàn)有常規(guī)跨徑橋梁安全監(jiān)測(cè)的不足,筆者團(tuán)隊(duì)研發(fā)了主梁全息變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[33]、墩-梁連接狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[34]、橋面偏載監(jiān)視與預(yù)警引導(dǎo)系統(tǒng)[35]。目前,這3種監(jiān)測(cè)系統(tǒng)正在深圳市福龍路香環(huán)立交橋和深圳市愛(ài)國(guó)路高架橋局部區(qū)段進(jìn)行安裝調(diào)試和試點(diǎn)應(yīng)用。

2.3.1 主梁全息變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

針對(duì)量大面廣的常規(guī)跨徑橋梁安全監(jiān)測(cè),團(tuán)隊(duì)研發(fā)了用普通攝像頭對(duì)橋梁上多個(gè)標(biāo)靶點(diǎn)動(dòng)靜位移進(jìn)行精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)。圖10為在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)對(duì)距攝像頭10～35 m的懸索橋模型多個(gè)標(biāo)靶點(diǎn)的動(dòng)靜位移開(kāi)展監(jiān)測(cè)試驗(yàn)及所獲得的較高精度的監(jiān)測(cè)結(jié)果。圖11為采用橋墩攝像頭監(jiān)測(cè)斜對(duì)主梁輪廓線全息動(dòng)靜形態(tài)變化。

圖10 基于普通攝像頭的懸索橋模型安全監(jiān)測(cè)試驗(yàn)Fig. 10 Safety monitoring experiment of suspension bridge model based on ordinary camera

圖11 橋墩攝像頭監(jiān)測(cè)主梁Fig. 11 Pier camera monitoring the main beam

2.3.2 墩-梁連接狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

圖12為常規(guī)跨徑簡(jiǎn)支梁橋墩-梁連接處位移監(jiān)測(cè)原理示意,由圖可見(jiàn)主梁受彎失效、橋墩偏壓變形、基礎(chǔ)超限沉降等均可在墩-梁連接部位的相對(duì)變位中得到明確的反映。

圖12 墩-梁位移監(jiān)測(cè)原理Fig. 12 Principle of pier-beam displacement monitoring

為此,筆者在墩頂上方主梁外伸翼緣安置攝像頭,從機(jī)器視覺(jué)來(lái)監(jiān)測(cè)簡(jiǎn)支主梁與橋墩連接相對(duì)位移。同時(shí),在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)開(kāi)展了簡(jiǎn)支T形梁橋墩-梁連接足尺模型(圖13)的多種墩-梁相對(duì)變位監(jiān)測(cè)的試驗(yàn)研究。

圖13 墩-梁結(jié)合部位模型Fig. 13 Model of pier-beam joint

2.3.3 橋面偏載監(jiān)視與預(yù)警引導(dǎo)系統(tǒng)

為避免含寬橋面窄支承梁橋的獨(dú)柱墩橋梁在嚴(yán)重超偏載下發(fā)生無(wú)預(yù)兆的瞬間側(cè)翻事故,從源頭上杜絕橋梁上多輛重車超偏載情況的發(fā)生,筆者提出了一種寬橋面窄支承梁橋防側(cè)翻及突發(fā)障礙的監(jiān)視與預(yù)警引導(dǎo)系統(tǒng)。通過(guò)攝像頭獲取車輛在橋面上行駛的位置信息,智能識(shí)別侵入橋面設(shè)定偏載預(yù)警區(qū)內(nèi)的大貨車數(shù)量,當(dāng)設(shè)定偏載預(yù)警區(qū)內(nèi)大貨車數(shù)量超過(guò)安全閾值時(shí),設(shè)置在橋面兩側(cè)的聲光報(bào)警器即發(fā)生報(bào)警并語(yǔ)音提示引導(dǎo)大貨車迅速駛離重車偏載預(yù)警區(qū)回歸正道,如圖14。同時(shí),該系統(tǒng)還可依據(jù)監(jiān)控視頻信息對(duì)橋上故障停車及車輛掉落異物等情況進(jìn)行橋面突發(fā)異常狀態(tài)識(shí)別,通過(guò)設(shè)置在橋面兩側(cè)聲光報(bào)警器對(duì)橋上車輛提出相應(yīng)的引導(dǎo)行駛路線。

圖14 橋面偏載監(jiān)視與預(yù)警引導(dǎo)系統(tǒng)Fig. 14 Bridge bias load monitoring and early warning guidance system

2.4 拉索性態(tài)遠(yuǎn)距全域視頻檢測(cè)系統(tǒng)

為了更經(jīng)濟(jì)便捷地檢(監(jiān))測(cè)大型斜拉橋拉索狀態(tài),有效解決纜索承重橋梁非接觸視覺(jué)測(cè)量的測(cè)試精度低、視域范圍窄及結(jié)構(gòu)關(guān)鍵性能信息缺失的技術(shù)難題,杜鵬[36]、簡(jiǎn)傳熠[37]、邵帥[38]開(kāi)展了基于遠(yuǎn)距離機(jī)器視覺(jué)的橋梁拉索動(dòng)靜形態(tài)與力學(xué)性態(tài)的關(guān)聯(lián)機(jī)制研究,提出了融合全視域-多視域數(shù)字圖像的監(jiān)測(cè)方法,解析了定點(diǎn)旋轉(zhuǎn)測(cè)量裝置獲取的大型橋梁影像序列的時(shí)空關(guān)聯(lián)信息及時(shí)空序列圖像特性,實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜場(chǎng)景下監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)模糊形態(tài)學(xué)信息的強(qiáng)化與冗余信息的弱化,根據(jù)可視化大規(guī)模全息形態(tài)特征參數(shù)及信號(hào)特性,提出了表征拉索損傷狀態(tài)的信號(hào)統(tǒng)計(jì)平穩(wěn)性指標(biāo)和動(dòng)力學(xué)響應(yīng)指標(biāo),明晰了拉索全息形態(tài)特征參數(shù)與損傷狀態(tài)特性間的關(guān)聯(lián)機(jī)制,并開(kāi)展了室內(nèi)模型拉索全息形態(tài)特征參數(shù)測(cè)試試驗(yàn)研究(圖15)。

圖15 室內(nèi)模型拉索全息形態(tài)特征參數(shù)測(cè)試試驗(yàn)Fig. 15 Experiment on testing holographic morphological characteristic parameters of indoor model bracing cable

筆者團(tuán)隊(duì)對(duì)某一模型拉索進(jìn)行了試驗(yàn)及有限元分析。圖16為基于視頻分析獲得的1束七絲鋼絞線(在某處切斷1絲)動(dòng)力學(xué)響應(yīng)指標(biāo)(CDR-i) 沿長(zhǎng)度方向的有限元分析結(jié)果?？梢?jiàn),鋼絞線局部損傷部位CDR-i存在明顯的異常表現(xiàn)〔圖15(c)〕,而其余全長(zhǎng)均無(wú)明顯差異,表明全息監(jiān)測(cè)能夠?qū)崿F(xiàn)結(jié)構(gòu)局部損傷識(shí)別。

圖16 模型索損傷識(shí)別分析Fig. 16 Model cable damage identification analysis

拉索性態(tài)遠(yuǎn)距全域視頻檢測(cè)系統(tǒng)在李家沱大橋索力測(cè)試中的應(yīng)用(圖17)驗(yàn)證了該系統(tǒng)的實(shí)用性。

圖17 拉索性態(tài)遠(yuǎn)距全域視頻檢測(cè)系統(tǒng)用于李家沱大橋索力測(cè)試Fig. 17 Application of a long-range, global video inspection system for tension cable state behavior in Lijiatuo Bridge cable tension test

3 結(jié) 語(yǔ)

基于中醫(yī)望、聞、問(wèn)、切的診治方法,提出了橋梁面相學(xué)理論,詳細(xì)闡述了橋梁面相學(xué)理論基礎(chǔ),總結(jié)了基于橋梁面相學(xué)理論研究開(kāi)發(fā)的幾種檢(監(jiān))測(cè)系統(tǒng),介紹了各檢(監(jiān))測(cè)系統(tǒng)在實(shí)橋中的應(yīng)用案例。檢(監(jiān))測(cè)系統(tǒng)包括:

1)橋梁動(dòng)靜影像全息性態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng),一種全息、經(jīng)濟(jì)、方便且準(zhǔn)確獲取橋梁結(jié)構(gòu)形態(tài)數(shù)據(jù)的數(shù)字圖像監(jiān)測(cè)方法。憑借視場(chǎng)非固定、視距可調(diào)節(jié)等特點(diǎn),實(shí)現(xiàn)了對(duì)結(jié)構(gòu)全息動(dòng)力形態(tài)特征參數(shù)的可視化提取,拓寬了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的視覺(jué)感知能力,將常規(guī)結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性模型分析轉(zhuǎn)變?yōu)榛跈C(jī)器視覺(jué)的特性可視化分析。

2)WWWQ-G橋梁安全巡檢車,基于機(jī)器視覺(jué)、機(jī)器聽(tīng)/嗅覺(jué)、運(yùn)維記錄及機(jī)器感覺(jué)來(lái)獲得橋梁結(jié)構(gòu)的WWWQ數(shù)據(jù),通過(guò)軟件和硬件對(duì)原始數(shù)據(jù)噪聲進(jìn)行剔除,最終實(shí)現(xiàn)對(duì)橋梁損傷的量化分析。

3)常規(guī)跨徑橋梁的安全監(jiān)測(cè)新系統(tǒng),以主梁、墩-梁、橋面為監(jiān)測(cè)目標(biāo),利用布設(shè)的攝像頭獲取不同車輛荷載過(guò)橋的圖像數(shù)據(jù),通過(guò)對(duì)目標(biāo)結(jié)構(gòu)相對(duì)變位進(jìn)行量化分析,并對(duì)比現(xiàn)有變形數(shù)據(jù),最終實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)部件連接狀態(tài)的預(yù)警。

4)拉索性態(tài)遠(yuǎn)距全域視頻檢測(cè)系統(tǒng),利用全視域-多視域拉索形態(tài)時(shí)空序列數(shù)據(jù)與拉索力學(xué)性態(tài)特征的關(guān)聯(lián)機(jī)制,對(duì)拉索性態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行基于全息形態(tài)特征參數(shù)的拉索狀態(tài)多參數(shù)融合識(shí)別,實(shí)現(xiàn)了各種因素影響下物理引導(dǎo)與數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的拉索數(shù)字孿生與損傷的系統(tǒng)測(cè)量誤差的識(shí)別。