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变“频繁大修”为“智慧养护”中国桥梁运维进入智能化时代。
楚汉日报全媒体记者胡伟通讯员丽芙
从长江第一桥——武汉长江大桥开始，湖北就与大桥结下了不解之缘。据不完全统计，我国现有桥梁110多万座，其中约30%已进入维修期。随着越来越多的桥梁被修建，如何科学地维护和延长其使用寿命成为我们不得不面对的问题。
近日，中铁桥梁研究院副总经理石刚告诉湖北日报全媒体记者，一座桥的造价从几亿元到近千亿元不等。从建桥初期就设置传感器，维护时进行长期数字化监测。对桥梁进行有针对性的维护，不仅可以节省大量的维护成本，还可以创造巨大的经济价值。
10年科研实现技术独立。
如何让耗资巨大建成的桥梁保持健康？在传统思维中，每当桥梁出现了病害就会进行处理和维修，往往会导致道路封闭等影响，病害会不断出现。
中铁大桥局特种公司副总经理吴运红说，中国公路铁路桥数量多，但危路多，耐久性差，桥梁事故时有发生。安全隐患和耐久性问题突出，平均桥龄不长。事故桥梁的实际使用寿命较短，维修压力越来越大。然而，以人工检查、经验决策和纠正性维修为特征的传统维修方法已经越来越不能满足现代桥梁提高质量、提高效率、降低成本的维修要求。
因此，推动交通基础设施的技术改造和产业模式转型日益迫切。在业内，中铁大桥局桥梁研究所提出了全寿命周期维护和健康监测的概念。2012年获批“湖北省桥梁结构健康与安全重点实验室”，2015年成功申报国家科技部批准的“桥梁结构健康与安全国家重点实验室”。
面对国外巡检机器人和智能检测系统的垄断，中铁大桥局一批又一批的科研人员10年如一日的努力。检测设备、监测系统和修复技术取得突破:自主研发了高速铁路位移(沉降)高精度自动实时监测技术、基于物联网技术的结构垂直位移检测系统、桥梁梁底全自动检测机器人、缆索检测机器人、桥梁检测水下机器人、大跨度悬索桥缆索夹紧螺钉超声波轴力检测系统等一系列检测技术、监测系统和设备，为智能化检测和施工监控提供了技术支撑。
大量城市桥梁和隧道实现“智慧健康”
以往的例行检查和定期检查一般依靠技术人员爬上桥墩、电缆等部位采集记录数据，效率低，安全风险大。现在，检查人员只需要一部智能手机或无人机航拍，就可以完成数据采集和上传。
"桥梁健康的所有数据模板都已输入系统."中国铁道科学研究院健康监测中心工程师姚表示，检测人员只需通过检查小程序就可以管理桥梁的健康状况。
针对桥梁缆索、梁底等难以检测的部位，中铁大桥局创新研发应用了各种智能设备，如巡检无人机、缆索机器人、水下机器人等。，并智能管理和维护1600多座桥梁。新桥从施工阶段就植入传感器，传感器与后台服务系统连接，可以实时监测桥梁的振动、变形、车辆荷载、风荷载等健康指标。服务系统设置了三级指示器报警，一旦桥梁健康出现问题，系统就会报警。中铁大桥局建设了武汉城市桥梁隧道智能管理维护平台，实现了武汉800多座城市桥梁隧道的智慧、健康、维护一体化应用。
其中电缆探测机器人和后台监控系统难度较大，德国、俄罗斯等国早就掌握。目前，中铁大桥局自主研发的“探索者”桥梁缆索检测机器人已升级至第6代。与“前辈”相比，它的能量提升是全方位的:“车身”换成了高强度的碳纤维部件；“天眼”采用最先进的CCD技术和工业摄像镜头，在高速爬行中也能“看清楚”毫米级的裂缝；安装在“机体”内的电磁探伤无损检测系统，将电缆内部钢丝腐蚀的感知灵敏度提高了10倍。经过早期干预，很多桥梁病害都会得到及时避免或修复，保证桥梁的安全。
监测+预警:有效解决多重问题
2015年5月24日下午，一辆超宽车辆在通过一座长江大桥(钢箱梁斜拉桥)时，刮擦上游13根斜拉索。中铁大桥局桥梁研究所搭建的系统敏锐地捕捉到了斜拉索碰撞过程的特殊信号，并发出警报，及时触发了管养单位的应急工作，使结构损伤得到及时控制，避免了事态的扩大和不良社会影响。最终通过快速监测数据分析，得出索体和桥梁整体仍处于健康状态的评估结果，为业主进一步决策提供了科学依据，节省了260万元的换索费用和相关间接费用。
2018年，中铁大桥局对武汉军山长江大桥桥面进行升级改造，应用自主研发的超高性能混凝土，有效解决了正交异形钢桥桥面易开裂的世界性难题。2018年8月，某市三环某立交桥匝道桥监测数据显示，支架发生严重侧向位移，系统发出报警，通知技术人员现场检查。根据温度监测数据，技术人员分析原因是结构支撑边界约束有缺陷，导致梁端在高温环境下超限，及时报警处置，避免了安全事故的发生。
2020年4月，一座长江大桥发生了微小的异常振动，引起了社会群体的关注。桥梁监控系统第一时间报警，并记录了当时的实时图像。根据当时的外部环境和桥梁响应数据，有效判断该异常振动为涡激振动事件。系统采集的数据不仅为判断事件原因提供了依据，也为事后评估桥梁的健康状况和进一步的处置决策提供了可靠的依据，从而避免了更多的经济损失和不良影响。很多案例表明，健康监测系统能够及时预警，关注我们平时看不到的隐患，为桥梁管理者提供高效有力的技术支持。
石刚认为，该技术可为交通基础设施管理与支撑全产业链提供技术服务，推动交通基础设施管理与支撑产业向绿色环保、资源节约方向发展；延长交通基础设施使用寿命，提高交通基础设施修复水平和效率，降低交通基础设施修复成本；提高有效结构物的运营安全性，大幅减少因结构物损坏造成的重大交通安全事故；带动养护管理、结构状态恢复、维修加固等交通基础设施后市场、后产业链的进一步发展。
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