橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)是保障長大橋梁安全運行的“數(shù)據(jù)中樞”，是公路基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化的重要內(nèi)容，是推動公路橋梁養(yǎng)護管理高質(zhì)量發(fā)展的有效途徑。按照工作部署，2020年底，交通運輸部出臺了《關(guān)于進一步提升公路橋梁安全耐久水平的意見》，為做好相關(guān)工作，2021年上半年，相繼印發(fā)《公路長大橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)實施方案》《公路長大橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)試點建設(shè)技術(shù)指南》等文件，提出了2025年底前我國將實現(xiàn)跨江跨?？鐛{谷等長大橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)全面建立的目標(biāo)，明確了“安全第一、預(yù)防為主，明確責(zé)任、分級管理，突出重點、分步實施，單橋監(jiān)測、聯(lián)網(wǎng)運行”的原則。從監(jiān)測內(nèi)容、測點布設(shè)、監(jiān)測方法、監(jiān)測系統(tǒng)、監(jiān)測數(shù)據(jù)分析應(yīng)用等方面指導(dǎo)和規(guī)范橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)的建設(shè)、維護和應(yīng)用。
綜合考慮橋型、系統(tǒng)新改建等因素，交通部公路局在全國范圍內(nèi)挑選了下列11座大橋，開展結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)試點，著力防范化解公路長大橋梁運行安全風(fēng)險。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
1.九江長江大橋（江西）
2.江陰長江公路大橋（江蘇）
3.銅陵長江公路大橋（安徽）
4.太平湖特大橋（安徽）
5.壩陵河大橋（貴州）
6.大渡河特大橋（四川）
7.嘉紹跨海大橋（浙江）
8.遼河大橋（遼寧）
9.江順大橋（廣東）
10.宜昌長江公路大橋（湖北）
11.滹沱河特大橋（河北）
參與此次試點工程的橋梁來自十個省份，部分大橋是對運營多年的原有系統(tǒng)進行升級改造，其余部分大橋為首次運用結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)。按交通運輸部的部署，這批橋梁將于今年年底完成系統(tǒng)建設(shè)并陸續(xù)開始投入使用。為了解這項頗受關(guān)注項目的階段性進展情況，本刊對其中部分試點橋梁的管養(yǎng)單位進行了采訪。
籌備與布測
橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)是應(yīng)用現(xiàn)代傳感技術(shù)、系統(tǒng)集成與通訊技術(shù)、數(shù)據(jù)處理分析技術(shù)，結(jié)合風(fēng)險管理理論，通過監(jiān)測橋梁所受荷載作用與環(huán)境變化、結(jié)構(gòu)響應(yīng)信息，在綜合分析監(jiān)測及檢測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，評估橋梁結(jié)構(gòu)的工作性能和安全狀態(tài)。因其能為橋梁運營管理決策和養(yǎng)護維修提供依據(jù)，自問世以來，備受國內(nèi)管養(yǎng)單位的青睞。在過去的20年間，幾百座大跨徑橋梁陸續(xù)建成結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)。由于受多種因素的制約，我國不少橋梁的監(jiān)測系統(tǒng)運營狀況不甚理想，有的故障頻出，難以正常地履行監(jiān)測的職責(zé)；還有些系統(tǒng)“看起來很美”，但已被閑置，淪為擺設(shè)。有鑒于此，交通運輸部今年進行總體規(guī)劃，統(tǒng)一系統(tǒng)建設(shè)、維護標(biāo)準(zhǔn)等，并要求試點橋梁管養(yǎng)單位按照“一橋一策”的原則，制訂系統(tǒng)實施的具體方案。
管養(yǎng)單位在為橋梁設(shè)立結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)之前，需要進行調(diào)研和準(zhǔn)備。“我們邀請監(jiān)測方案編制單位對九江大橋進行調(diào)研，調(diào)研內(nèi)容包括該橋的建設(shè)設(shè)計方案、橋梁加固改造方案、橋梁檢測報告以及現(xiàn)場勘查等。目的是為讓對方了解該橋的結(jié)構(gòu)特點，以便能夠有針對性地開展監(jiān)測方案設(shè)計。”負(fù)責(zé)九江長江大橋公路橋運營的江西贛鄂皖路橋投資有限公司的相關(guān)負(fù)責(zé)人如是說。
除了進行必要的分析和論證之外，有的單位未雨綢繆，在設(shè)計，施工階段就作了相應(yīng)的規(guī)劃，為在運營期設(shè)立結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)打下了基礎(chǔ)。據(jù)四川雅康高速公路有限責(zé)任公司（以下簡稱雅康高速）副總經(jīng)理吳斌介紹，早在大渡河特大橋施工過程中，根據(jù)大橋兩岸不同的地質(zhì)特點，項目團隊選擇了一些典型斷面，在雅安岸隧道錨內(nèi)預(yù)埋了圍巖壓力計，并于康定一側(cè)做了深孔位移監(jiān)測，對重點的地質(zhì)情況進行記錄。
壩陵河大橋的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)與橋梁幾乎同步建成，此次該橋按照交通運輸部的部署，需對原系統(tǒng)進行升級改造。貴州高速公路集團有限公司營運事業(yè)部安順中心（以下簡稱貴州高速安順中心）的一位負(fù)責(zé)人表示，他們前期開展的工作是，翻閱原監(jiān)測系統(tǒng)的圖紙，現(xiàn)場排查原系統(tǒng)現(xiàn)狀等。
除前期加緊籌備外，一些橋梁已開始了重點布測工作。
任何一套結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)均需根據(jù)橋型、材料、地理位置、環(huán)境氣候等因素定制，同時結(jié)合橋梁實際運營需求來確定不同的監(jiān)測內(nèi)容、選用相匹配的傳感器、確定關(guān)鍵監(jiān)測截面等。從表1可以看出，主梁撓度、支座位移、橋面溫濕度、吊索索力等為幾座試點橋梁重點監(jiān)測的參數(shù)指標(biāo)。銅陵長江公路大橋管理處的負(fù)責(zé)人指出，該橋的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)合結(jié)構(gòu)和風(fēng)險點布設(shè)測點，并根據(jù)大橋最新檢查結(jié)果，實現(xiàn)對結(jié)構(gòu)薄弱部位及關(guān)鍵部位的監(jiān)測。他們還委托實施單位，進行軟件系統(tǒng)的定制化開發(fā)，增加了一些個性化的功能，同時還優(yōu)化了人機操作的友善性。雅康高速的吳斌告訴記者，大渡河特大橋結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)的定制主要體現(xiàn)在三個方面：“一是系統(tǒng)總體架構(gòu)，采用兩級部署，除可在本橋橋址附近設(shè)置服務(wù)器，實現(xiàn)系統(tǒng)訪問外，還打通了與省級平臺的接口，監(jiān)測數(shù)據(jù)還與BIM管養(yǎng)平臺進行對接，為信息共享提供了示范。二是在功能方面，除了關(guān)注橋址環(huán)境、交通狀況、結(jié)構(gòu)響應(yīng)外，還在錨室、塔頂?shù)戎匾课徊紲y，充分保障橋梁運營安全。三是監(jiān)測內(nèi)容方面，側(cè)重于峽谷風(fēng)、強地震對大橋結(jié)構(gòu)安全的影響，加密了風(fēng)場環(huán)境監(jiān)測和結(jié)構(gòu)振動響應(yīng)監(jiān)測。”
圖1 系統(tǒng)升級改造中添置的傳感器
作為橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，傳感器的選擇較為引人注目。目前常用的傳感器類型包括光纖光柵應(yīng)變計、加速度計、溫濕度儀、傾角儀、超聲風(fēng)速儀等（見表1）。此前，一些管養(yǎng)單位一味追求購置價格昂貴、靈敏度高的傳感器，曾在業(yè)內(nèi)引起爭議。如今，試點橋梁的有關(guān)人員在物色傳感器時，則更加理性。貴州高速安順中心的相關(guān)負(fù)責(zé)人談道：“選擇傳感器重點考慮測量范圍、靈敏度、誤差、采樣頻率等技術(shù)參數(shù)要求，且必須滿足交通運輸部的指南要求。”在此基礎(chǔ)上，江蘇揚子江高速通道管理有限公司江陰大橋管理處副處長孫洪濱作了補充，他認(rèn)為還必須關(guān)注傳感器耐久性、可靠性和經(jīng)濟性，以便于日常養(yǎng)護中的及時維修和更換。
新老系統(tǒng)的交融與升級
搭建橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)是一項復(fù)雜的工程，雖然管養(yǎng)單位事先做足了“功課”，但在實施過程中，不可避免地面臨一些挑戰(zhàn)。九江長江大橋是公鐵兩用橋，在橋上施工以及系統(tǒng)后期運營時，還必須兼顧鐵路行車的安全。“這對系統(tǒng)建設(shè)過程中的設(shè)備安裝、布線工藝提出了更高的要求。面對這些困難，我們邀請技術(shù)單位提出多種施工組織方案，并且與鐵路管養(yǎng)部門專家進行多次溝通，對施工方案進行評估，以確保系統(tǒng)運行過程中設(shè)備安裝的穩(wěn)定性與可靠性。”江西贛鄂皖路橋投資有限公司的相關(guān)負(fù)責(zé)人向記者坦言。
銅陵長江大橋的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)已運營了十年，設(shè)備的故障率增高，更換設(shè)備及使新增設(shè)備順暢地融入原有系統(tǒng)為其升級改造工作的重點，也是一個難點。根據(jù)銅陵長江公路大橋管理處相關(guān)負(fù)責(zé)人的描述，他們在設(shè)計階段，經(jīng)過研究，按照分布趨勢數(shù)據(jù)采集傳輸方案，采用成熟技術(shù)產(chǎn)品和最新的基于工業(yè)以太網(wǎng)同步技術(shù)的信號采集設(shè)備，確保更換及新增設(shè)備數(shù)據(jù)采集與傳輸能夠順暢地融入原有系統(tǒng)。在更換設(shè)備數(shù)據(jù)繼承性的處理方面，對于原系統(tǒng)中仍發(fā)揮作用的設(shè)備，在更換過程中，首先將新設(shè)備與原設(shè)備并行運行一段時間，實現(xiàn)對新設(shè)備與原設(shè)備參數(shù)的集成；而對于完全喪失功能的設(shè)備，則采用數(shù)據(jù)分析判別方法，設(shè)法獲取新設(shè)備的輸入?yún)?shù)，在其運行一段時間后，結(jié)合歷史數(shù)據(jù)及新設(shè)備采集設(shè)備的數(shù)據(jù)開展分析，進一步校準(zhǔn)新增設(shè)備基準(zhǔn)輸入?yún)?shù)，實現(xiàn)對原有系統(tǒng)數(shù)據(jù)的繼承。
江陰大橋?qū)⒂瓉斫Y(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)的第四次升級改造，談及在設(shè)計階段遇到的一些技術(shù)難題，孫洪濱介紹，“例如計劃增加的主纜線形的監(jiān)測設(shè)備將影響大橋日常養(yǎng)護，主纜內(nèi)部溫濕度無法實現(xiàn)無損監(jiān)測，吊索斷絲監(jiān)測暫無經(jīng)濟有效的措施。此外，數(shù)百個測點的優(yōu)化也是一道技術(shù)難關(guān)，我們通過設(shè)計討論和專家評審的方式，最終找到一項成本較低的方案，可實現(xiàn)監(jiān)測最完善的指標(biāo)。而如何根據(jù)大橋結(jié)構(gòu)特征和病害記錄，選擇合理的監(jiān)測參數(shù)反映結(jié)構(gòu)損傷或退化過程以及結(jié)構(gòu)安全的狀態(tài)，同時能給出各監(jiān)測指標(biāo)的預(yù)警閾值體系，則是設(shè)計過程中需要深度挖掘與解決的技術(shù)難點。”在他眼中，要想讓這些問題迎刃而解，絕非易事。而如何保障系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集、傳輸和分析的長期穩(wěn)定性，成為一項更為艱巨的任務(wù)。
強化監(jiān)測防風(fēng)險
交通運輸部開展本次橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)試點的初衷，無疑旨在提升大橋的安全及耐久性。該系統(tǒng)對橋梁延壽所起的作用，各單位在應(yīng)用過程中也深有體會。銅陵長江大橋管理處的相關(guān)負(fù)責(zé)人認(rèn)為，其作用體現(xiàn)在以下幾方面：首先系統(tǒng)通過大數(shù)據(jù)技術(shù)對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行實時分析處理，實現(xiàn)系統(tǒng)界面動態(tài)數(shù)據(jù)展示功能，便于管養(yǎng)人員掌握橋梁最新運行狀態(tài)；其次，系統(tǒng)對不利環(huán)境參數(shù)及結(jié)構(gòu)異常響應(yīng)發(fā)出實時報警，提醒大橋管養(yǎng)人員及時發(fā)現(xiàn)異常情況，輔助應(yīng)急決策及災(zāi)后評估工作的實施；第三，系統(tǒng)建設(shè)秉持“全壽命周期”的理念，積累橋梁全壽命周期內(nèi)的全數(shù)據(jù)要素，并在此基礎(chǔ)上基于“預(yù)防性”養(yǎng)護理念開展分析評估，對結(jié)構(gòu)運營環(huán)境、結(jié)構(gòu)靜動力響應(yīng)數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析及專項分析工作，指導(dǎo)預(yù)防性養(yǎng)護；第四，通過數(shù)據(jù)分析，幫助管養(yǎng)人員充分掌握關(guān)鍵構(gòu)件安全性能與使用性能，實現(xiàn)對其運營狀態(tài)監(jiān)管。
那么，當(dāng)結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)大橋出現(xiàn)異常后，管養(yǎng)單位會采取什么養(yǎng)護措施呢？關(guān)于這個問題，孫洪濱給記者舉了一個例子：“依托江陰大橋結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)2005年升級改造后專門布置的梁端拉繩式位移計，我們對伸縮縫位移長期監(jiān)測數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，伸縮縫不僅在溫度作用下以天為周期進行來回運動，而且還在車輛及風(fēng)荷載的影響下，每分鐘產(chǎn)生厘米級的縱向位移，這一運動形態(tài)會造成大量的位移累積量，遠超設(shè)計值，而且無法通過人工檢查發(fā)現(xiàn)?；谏鲜龇治?，我們對大橋伸縮縫進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級，采用更耐磨的滑塊材料，同時增設(shè)梁端縱向阻尼器抑制車輛荷載沖擊等，大幅延長了伸縮縫使用壽命”。
圖2 對螺栓的監(jiān)測
對大跨徑鋼結(jié)構(gòu)橋梁而言，所使用的高強度螺栓容易受到溫度及材料蠕變等因素的影響，其預(yù)緊力會發(fā)生一些變化，故而對它的監(jiān)測始終是一道難關(guān)。據(jù)了解，浙江嘉紹大橋發(fā)展有限公司在全國率先采用高強螺栓電子監(jiān)測技術(shù)，并于今年啟動剛性鉸螺栓電子監(jiān)測系統(tǒng)。在嘉紹大橋關(guān)鍵構(gòu)件剛性鉸的固定端選取16個螺栓進行實時無損監(jiān)測，以此分析研判剛性鉸固定端約8000個螺栓的受力狀況，防止其脫落或斷裂等意外發(fā)生。
在本次橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)試點中，因多數(shù)試點橋梁的監(jiān)測系統(tǒng)運營多年，故對其升級改造成為主旋律。改造實施的方案通常會根據(jù)交通運輸部技術(shù)指南的要求，增設(shè)新的測點、添置傳感器，增加對一些新的參數(shù)指標(biāo)的監(jiān)測。按照雅康高速副總經(jīng)理吳斌的解釋，大渡河特大橋原結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)未充分考慮橋址地震烈度高、邊坡地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險突出、山區(qū)風(fēng)場環(huán)境復(fù)雜等特點，故在此次升級中，重點補充對地震、風(fēng)致振動、高陡邊坡穩(wěn)定性的監(jiān)測和智能分析，以期達到防控風(fēng)險的目的。孫洪濱強調(diào)，江陰長江公路大橋結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)升級改造項目的實施，可有效解決目前監(jiān)測系統(tǒng)中一些老、舊設(shè)備造成的監(jiān)測數(shù)據(jù)異常、缺失等問題。系統(tǒng)升級改造后將增加269項監(jiān)測指標(biāo)，主要包括結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫濕度、鋼結(jié)構(gòu)溫度、地震監(jiān)測、支座位移、塔頂水平振動、引橋鋼桁架應(yīng)變等10類，提升了系統(tǒng)的感知維度與多源性，完善了其監(jiān)測指標(biāo)體系，為結(jié)構(gòu)異常報警、預(yù)警和狀態(tài)評估提供了更為豐富的多源數(shù)據(jù)支撐。同時，其系統(tǒng)平臺的升級可有效提升監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸效率，也將增強多源數(shù)據(jù)融合分析能力和展示功能，還可根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果直接給出初步的管養(yǎng)措施。另外，記者獲悉， 嘉紹大橋在原有67座航標(biāo)的基礎(chǔ)上，安裝虛擬電子圍欄，探索解決水上安全預(yù)警難題；他們還升級視頻監(jiān)控系統(tǒng)，充分利用橋上222路高清攝像機，每30分鐘進行一次電子巡邏，實現(xiàn)橋面24小時實時監(jiān)管。
維養(yǎng)有道
長大橋梁一般身處復(fù)雜的環(huán)境條件，而結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)所采用的設(shè)備和元件，比較“嬌氣”，極易受到外界因素的干擾，會影響到系統(tǒng)所采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，故而對其進行日常維護與保養(yǎng)至關(guān)重要。“與大橋主體結(jié)構(gòu)不同，監(jiān)測系統(tǒng)的故障具有偶發(fā)性和零散性的特點。因此，對壩陵河大橋的傳感器、數(shù)據(jù)采集與傳輸設(shè)備、供配電及電力監(jiān)控設(shè)備、計算機及通信設(shè)備等的維護，主要依靠日常性的預(yù)防性檢查，內(nèi)容則主要涉及維修更換故障設(shè)備和線路、對監(jiān)測系統(tǒng)各設(shè)備的清潔保養(yǎng)及系統(tǒng)運行維護，并按季度、年、特殊事件出具相應(yīng)的數(shù)據(jù)報告。”貴州高速安順中心的相關(guān)負(fù)責(zé)人與記者分享了他們系統(tǒng)維養(yǎng)的方法。
而江陰大橋管理處則選擇專業(yè)維護單位，對該橋健康監(jiān)測系統(tǒng)運行情況實施遠程巡查、日常養(yǎng)護、應(yīng)急保障和數(shù)據(jù)分析等工作。“原則上，遠程巡查頻率每周至少1次；日常養(yǎng)護包括軟件和硬件兩部分，主要側(cè)重于維護數(shù)據(jù)采集軟件、傳輸軟件等，確保系統(tǒng)軟件正常工作，還對系統(tǒng)的硬件進行現(xiàn)場檢查，全年不少于12次，檢查系統(tǒng)設(shè)備及配件的完好率、運行狀況和設(shè)備性能等，并定期進行數(shù)據(jù)備份；在大風(fēng)、地震、擁堵等特殊情況下，開展應(yīng)急監(jiān)測與系統(tǒng)硬軟件應(yīng)急檢查，確保系統(tǒng)正常運營，對重要設(shè)備故障及時搶修；我們每個月對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析，并編制年度維護工作報告，并對失效的軟件或硬件，提出解決方案。”孫洪濱進一步作出解釋。
記者在采訪中了解到，目前多數(shù)試點橋梁的管養(yǎng)單位，對其結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)均實施自行維養(yǎng),讓養(yǎng)護工作人員盡快熟練使用系統(tǒng),成為一門“必修課”。貴州高速安順中心的相關(guān)負(fù)責(zé)人表示,監(jiān)測系統(tǒng)實施單位將編制《系統(tǒng)硬件手冊》《系統(tǒng)軟件手冊》,并在系統(tǒng)通過集成調(diào)試,移交給他們之前,對其軟件操作和現(xiàn)場系統(tǒng)維護人員進行系統(tǒng)使用、維護及信息解讀的集中技術(shù)培訓(xùn)。除通用流程外,有的管養(yǎng)單位還會建立討論群，針對系統(tǒng)日常管養(yǎng)的應(yīng)用過程中出現(xiàn)的疑問，讓養(yǎng)護人員及時溝通，商討解決之策。而隨著監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用，也給養(yǎng)護企業(yè)的管理方面帶來一些積極的變化。“技術(shù)的進步必將推動管養(yǎng)模式的創(chuàng)新,例如原有橋面低速巡查的內(nèi)容,可結(jié)合結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)的視頻攝像機進行視頻巡檢,減少人工作業(yè)；而針對地震突發(fā)狀況，通過結(jié)構(gòu)響應(yīng)監(jiān)測數(shù)據(jù)，及時查看是否存在結(jié)構(gòu)損傷，為地震后橋梁的安全評估和恢復(fù)交通提供依據(jù)。我們將與技術(shù)服務(wù)單位建立聯(lián)合巡查機制，進一步優(yōu)化大橋管理模式。”雅康高速的吳斌給出中肯的評價。
期盼系統(tǒng)日臻完善
按照業(yè)內(nèi)一些人士的觀點，作為橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)中的核心環(huán)節(jié)，目前數(shù)據(jù)的挖掘工作總體較為薄弱，致使采集的海量數(shù)據(jù)堆積。對于這種說法，有的管養(yǎng)單位表示確有苦衷。“結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)的傳感器為‘點式’分布，雖然采集的數(shù)據(jù)連續(xù)，但大數(shù)據(jù)快速分析依然存在困難，很難在海量數(shù)據(jù)中迅速地尋找不同響應(yīng)之間的相關(guān)性。”江陰大橋管理處孫洪濱的語氣中有些無奈。而江西贛鄂皖路橋投資有限公司的相關(guān)負(fù)責(zé)人指出，當(dāng)前橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)普遍存在的問題是，在實施過程中重設(shè)計輕施工、重傳感器輕后端、重實施輕維護、重數(shù)據(jù)采集輕分析。他們會根據(jù)《公路長大橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)試點建設(shè)技術(shù)指南》中的要求把好質(zhì)量關(guān)，尤其在數(shù)據(jù)挖掘工作方面，將針對九江大橋的結(jié)構(gòu)特點，擬采用大數(shù)據(jù)、人工智能等方法開展數(shù)據(jù)分析。結(jié)合大渡河特大橋健康監(jiān)測系統(tǒng)的特點，吳斌告訴記者，其系統(tǒng)具備監(jiān)測數(shù)據(jù)在線分析功能，可提取一些關(guān)鍵指標(biāo)，形成日報表；對于長期的變化趨勢和地震、大風(fēng)天氣下的異常分析，主要通過數(shù)據(jù)分析報告加以補充。后期可結(jié)合邊坡、除濕、巡檢系統(tǒng)的檢監(jiān)測數(shù)據(jù)進行整合，將監(jiān)測信息、日常管養(yǎng)流程和特殊事件下的應(yīng)急管理進行關(guān)聯(lián)，提高數(shù)據(jù)應(yīng)用價值。他還建議，管養(yǎng)單位可有條件地開發(fā)數(shù)據(jù)接口，供研究機構(gòu)和高校分析，更好地挖掘數(shù)據(jù)的價值。
根據(jù)《公路長大橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)試點建設(shè)技術(shù)指南》，此次試點工程系統(tǒng)升級改造中的軟件采集和數(shù)據(jù)存儲的格式均按交通運輸部制定的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)加以實施，銅陵長江公路大橋管理處的相關(guān)負(fù)責(zé)人認(rèn)為，此舉有利于實現(xiàn)橋梁監(jiān)測平臺之間的互聯(lián)互通及區(qū)域化一體監(jiān)管，避免了數(shù)據(jù)孤島的出現(xiàn)。同時針對同類型橋梁采用大數(shù)據(jù)手段，開展類比、相關(guān)性分析及專項研究等項工作，從而掌握某類橋梁運行特點，為大橋設(shè)計、管養(yǎng)提供第一手?jǐn)?shù)據(jù)支撐。此外，按交通運輸部的要求，此次列入試點工程的大橋監(jiān)測系統(tǒng)將來必須和省部級平臺聯(lián)網(wǎng)，因此他們在已有系統(tǒng)基礎(chǔ)上引用RPC（遠程過程調(diào)用協(xié)議）技術(shù)，開發(fā)數(shù)據(jù)接口軟件，實現(xiàn)該軟件與原系統(tǒng)的一體化融合。
圖3 調(diào)研試點橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)
對于橋梁養(yǎng)護而言，結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)只是一個輔助工具，無法解決養(yǎng)護中的所有問題，需結(jié)合橋梁傳統(tǒng)檢查檢測手段，共同發(fā)揮作用。利用無人機結(jié)合計算機視覺技術(shù)的智能檢測方法可有效提高檢測效率，對養(yǎng)護人員無法達到或不容易檢測之處可進行及時的檢查。結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測能實時監(jiān)測結(jié)構(gòu)的安全狀況，但仍有很大的提升空間。通過橋梁結(jié)構(gòu)模型的力學(xué)分析可以將檢測與監(jiān)測技術(shù)加以結(jié)合，建立監(jiān)測和養(yǎng)護一體化的系統(tǒng)框架，從橋梁構(gòu)件的層面，將實時監(jiān)測數(shù)據(jù)分析結(jié)果與結(jié)構(gòu)定期檢測進行對比驗證，將檢（監(jiān)）測數(shù)據(jù)融合進行結(jié)構(gòu)的安全評估分析，可有效提高橋梁養(yǎng)護質(zhì)量。”江西贛鄂皖路橋投資有限公司的相關(guān)負(fù)責(zé)人發(fā)表他的見解。大渡河特大橋通車剛滿3年，目前日常管養(yǎng)中出現(xiàn)的問題，主要為橋面欄桿、鋪裝層上的表面病害，尚未影響結(jié)構(gòu)。對于表觀的監(jiān)測，吳斌提出應(yīng)加強機器視覺識別技術(shù)的應(yīng)用。他還呼吁管養(yǎng)單位開發(fā)檢監(jiān)測手機APP，將健康監(jiān)測系統(tǒng)與日常巡查流程進行智能化關(guān)聯(lián)。看來，結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)只有與日常巡查、智能檢測相結(jié)合，才能形成對橋梁狀況的綜合評估，更好地服務(wù)于養(yǎng)護決策。
開展橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的主要目的，在于實施掌握結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的病變及損傷情況，提前采取預(yù)防措施，進行預(yù)防性養(yǎng)護，或科學(xué)地予以處治。事實上，我國的橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)仍處于初級階段，尚無法準(zhǔn)確識別損傷發(fā)生的位置。而交通運輸部開展長大橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)工程建設(shè)，側(cè)重于在結(jié)構(gòu)出現(xiàn)異常響應(yīng)或災(zāi)害侵襲時，輔助養(yǎng)護人員采取對策，提升橋梁的安全性能。按照規(guī)劃，此次試點工程結(jié)束后，未來幾年，全國有幾百座橋梁將設(shè)立結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)。記者在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，目前國內(nèi)具有較高水平的監(jiān)測系統(tǒng)服務(wù)商屈指可數(shù)，面對未來如此龐大的市場需求，如何保障大橋監(jiān)測系統(tǒng)的建設(shè)、運營與維護質(zhì)量，是一個值得重視的問題。此外，如何使新舊系統(tǒng)能夠順暢對接、如何解決專業(yè)技術(shù)人員的不足，都將是管養(yǎng)單位所面臨的難題。我們期望所有新建的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)能夠得到“健康”呵護，在大橋運營中發(fā)揮積極的作用。
(本文得到江西贛鄂皖路橋投資有限公司、四川雅康高速公路有限責(zé)任公司、貴州高速公路集團有限公司營運事業(yè)部安順中心、銅陵長江公路大橋管理處、江蘇揚子江高速通道管理有限公司江陰大橋管理處的大力支持，在此致謝！同時感謝交通運輸部公路局養(yǎng)護保通處對本文的指導(dǎo)與建議！)
本文刊載 / 《大橋養(yǎng)護與運營》雜志
2021年 第4期 總第16期
本刊記者 / 陳暉
美編 / 趙雯
責(zé)編 / 陳暉
審校 / 李天穎 裴小吟 廖玲
