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      湖北日報:我國橋梁運維全面進入智能化時代

      來源:  作者:企業文化部審核   發布時間:2022-12-06   字體:【 【打印】

      湖北日報全媒記者 胡祎 通訊員 付麗

      閱讀提要

      從萬里長江第一橋——武漢長江大橋開始,湖北就與橋結下不解之緣。據不完全統計,全國現有橋梁約110多萬座,約有三成橋梁進入了維保期。橋越建越多,如何科學維護、延長使用壽命成為不得不面臨的問題。

      近日,中鐵大橋科學研究院副總經理侍剛向湖北日報全媒記者介紹說,一座大橋少則幾億元,多則近千億元,從建橋初期設置傳感器,維護中開展長期數字化監測,有針對性地開展橋體養護,不僅能節約大筆維修費,還能創造巨大的經濟價值。

      10年科研攻關,實現技術自主

      花費巨資建造的大橋,如何保持健康運行?在傳統思維里,每當橋梁已經顯現出病害的時候才會展開治療、維護,這種做法往往會產生封路等影響,并且病害會持續顯現。

      中鐵大橋局特種公司副總經理吳運宏表示,我國公路、鐵路橋梁保有量很大,但公路危橋多、耐久性差,橋梁事故時有發生,潛在安全、耐久性問題突出,平均橋齡不長,事故橋梁的實際使用壽命短,養修壓力日益加大。而以人工檢查、經驗決策、糾正式養護為特征的傳統管養方式,已越來越無法滿足現代橋梁提質、增效和降本的養護需求。

      因此,推動交通基礎設施康養產業技術變革和產業模式轉變的需求日益迫切。在業內,中鐵大橋局橋科院提出全壽命周期養護及健康監測理念。他們2012年獲批“橋梁結構健康與安全湖北省重點實驗室”,并于2015年成功申報“橋梁結構健康與安全國家重點實驗室”獲科技部批準。

      面對國外在巡檢機器人及智能檢測系統的壟斷,一批批中鐵大橋局科研人員一棒接著一棒干,先后歷時10年,在檢測設備、監測系統、修復技術上取得突破:自主研發了“高速鐵路高精度位移(沉降)自動實時監測技術”“基于物聯網技術的結構豎向位移測試系統”“橋梁梁底全自動檢測機器人”“拉索檢測機器人”橋梁巡檢水下機器人“大跨度懸索橋索夾螺桿超聲軸力測試系統”等系列檢測技術、監測系統和裝備,為智能檢測和施工監測提供了技術支持。

      大批城市橋隧實現“智慧康養”

      過去,日常巡檢、定期檢測一般依賴于技術人員現場爬上橋墩、纜索等部位采集、記錄數據,效率低且安全風險高?,F在,檢測人員僅需一部智能手機或無人機航拍即可完成數據采集、上傳。

      “橋梁健康的所有數據模板已經錄入系統當中?!敝需F大橋科學研究院健康監測中心工程師姚文凡介紹,檢測人員只需要在小程序中簡單勾選,就可以管理橋梁健康狀況。

      針對橋梁拉索、梁底等不好檢測的部位,中鐵大橋局創新研發及應用了巡檢無人機、纜索機器人、水下機器人等各種智能設備,智能管養橋梁超過1600座。新建設的大橋從施工階段就在橋梁內部植入傳感器,傳感器與后臺服務系統連接,能夠對橋梁的振動、是否變形、車輛荷載、風力荷載等多項健康指標實時監測。服務系統設置了三級指標報警,一旦橋梁健康狀況出現問題,系統就會報警。中鐵大橋局已建成武漢城市橋隧智慧管養平臺,實現武漢市800余座城市橋隧群智慧康養一體化應用。

      這其中,拉索檢測機器人及后臺監測系統是難中之難,此前長期被德國、俄羅斯等國家所掌握。目前,中鐵大橋局自主研發的“探索者”號橋梁拉索檢測機器人已經升級至第6代。與“前輩”相比,它的升能是全方位的:“身體”改用高強碳纖維構件;“眼睛”采用最先進的CCD技術和工業攝像鏡頭,在高速爬行中也能“看得清”毫米級的裂紋;“身軀”內安裝的電磁探傷無損檢測系統,對拉索內部鋼絲銹蝕的感知靈敏度提升了10倍。經過前期及時介入,許多橋梁病害會免于發生或能夠及時修復,保障橋梁安全。

      監測+預警:有效解決多個難題

      2015年5月24日下午,一輛超高超寬車途經某長江大橋(鋼箱梁斜拉橋)時刮蹭到上游的13根斜拉索,中鐵大橋局橋科院在該橋上布設的系統敏銳捕捉到了斜拉索被撞過程的特殊信號,并發出報警,及時觸發了管養單位處突工作,使結構損傷得以及時控制,并避免了事態的擴大化及不良的社會影響。最后通過快速監測數據分析,得出斜拉索索體及橋梁整體仍處于健康狀態的評估結果,為業主進一步決策提供了科學依據,節約了260萬元的斜拉索更換費用以及相關的間接成本。

      2018年,中鐵大橋局為武漢軍山長江大橋進行橋面改造提升,應用了自主研發的超高性能混凝土,有效解決了正交異形鋼橋面板易開裂這個世界性難題。2018年8月,某市三環線上的一座立交橋匝道橋監測數據顯示,支座發生較嚴重橫向位移,系統發出報警并通知技術人員現場檢查。技術人員結合溫度監測數據分析其原因為結構支撐邊界約束存在缺陷,在高溫環境下致使梁端發生超限變形,及時報警、及時處置,避免了安全事故。

      2020年4月,某長江大橋發生了小幅的異常振動,引起社會群體關注,該橋監測系統第一時間發出報警,并記錄下當時的實時影像,根據當時的外部環境和橋梁響應數據,有效判斷出這次異常振動是一起渦激振動事件。系統采集的數據不僅對判斷事件原因提供依據,也為事后評估橋梁健康狀態和進一步處置決策提供了可靠依據,避免了更多的經濟損失和惡劣影響。眾多案例表明,通過健康監測系統能夠及時預警,關注到我們平時“看不到的隱患”,為橋梁管理者提供高效有力的技術支撐。

      侍剛認為,該技術能夠提供交通基礎設施管養全產業鏈技術服務,推動交通基礎設施管養產業向綠色環保和資源節約型方向發展;延長交通基礎設施使用壽命,改善交通基礎設施康養的水平與效率,降低交通基礎設施康養成本;有效提高結構物的運營安全狀況,大大減少因為結構物損毀產生的重大交通安全事故;帶動養護管理、結構狀態恢復、維修加固等交通基礎設施后市場和后產業鏈的進一步發展。

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