城市桥梁检测项目理解及项目需求分析

第一节项目背景 2一、桥梁检测的必要性 2二、桥梁检测现状 2三、桥梁检测行业的市场空间和发展 8第二节桥梁检测技术的发展 10一、桥梁检测技术的发展趋势（无损伤检测技术研究） 10二、桥梁无损检测技术的研究现状与最新动态 13三、无损检测技术的研究现状 13四、无损检测技术的最新发展 14五、无损检测技术的展望 16六、无损检测技术的理论研究探索 16七、无损检测技术的工程应用探索 17八、桥梁检测的重要性 18第三节桥梁检测行业信息化发展 18一、桥梁检测行业信息化现状 18二、桥梁检测监测行业信息化研究进展 20第四节项目概况及需求分析 25一、项目概况 25二、桥梁检测目的 25三、检测内容 26四、标准要求 28五、提交文件形式 28六、提交书面文件内容 29七、检测规范依据 31八、定期检查安全文明施工目标 31九、定期检查桥梁评定 31十、仪器设备要求 32第一节项目背景一、桥梁检测的必要性随着我国交通事业的蓬勃发展，桥梁在长期的运营过程中不可避免的会产生结构性的损伤，从而使其结构承载能力和耐久性逐步降低，直至影响到桥梁的运营安全。造成桥梁结构性损伤的原因可能来源于人为因素，也可能是受自然因素影响。由桥梁结构型损伤而引发的桥梁维修、加固和改造工程，必须要建立在对桥梁整体结构检测的基础上。因此，在桥梁使用过程中，应对桥梁的整体结构进行检测。二、桥梁检测现状桥梁检测是通过一定的检测手段来了解桥梁的技术状况等级及病害发生部位、严重程度、产生原因等情况，并分析和评价既有病害对桥梁的影响，从而为桥梁维修加固提供可靠的技术数据和依据。桥梁检测技术主要包括桥梁检查和桥梁评价。1.桥梁检查目前，桥梁检查主要是通过人工目测或者采用一些仪器设备进行现场测试、荷载试验及其他辅助性试验来进行的。随着科技的发展，许多先进的仪器设备应用到桥梁检测中，使检测工作更为方便快捷和准确。借助于现代检测手段的无损检测技术（NondestructiveEvaluation，简称NDE），代表了桥梁检测技术的最新发展方向，也是桥梁健康与安全状况监测系统设计的关键。按照检测目的的不同，常用的检测方法有以下几种：（1）混凝土强度检测技术。混凝土强度的检测方法包括无破损检测和半破损检测。无破损检测方法有回弹法、超声波法、超声回弹综合法、射线吸收与散射法等。半破损检测方法主要有后装拔出法、钻芯法、BRE内部断裂法、Windsor探针贯入法。不同检测方法的检测原理、检测精度和检测技术要求都是不同的，实际检测时，应综合考虑各种因素选择1种或几种方法。目前常用的方法有回弹法、超声回弹综合法、后装拔出法、钻芯法。（2）混凝土缺陷检测技术。目前，对混凝土内部缺陷的存在、大小、位置和性质进行无破损检测的手段有超声脉冲法和射线法两大类，其中射线法因穿透能力有限、操作中需解决人体防护等问题，在我国使用较少。目前最有效的检测方法是超声脉冲穿透法和反射法。超声脉冲穿透法已较为成熟，普遍用于工程实践，许多国家都已编制了相应的技术规程。反射法则根据超声脉冲陷表面产生反射波的现象进行缺陷判断，由于它不必像穿透法那样在2个测试面上进行，因此对某些只能在1个测试面上检测的结构物（如桩基础、路面等）具有特殊意义，也取得了广泛的工程应用。对于混凝土外部缺陷，如桥面裂缝、空洞等，检测人员可直接用肉眼观察或用裂缝观测仪、皮尺等进行测量，而对于桥墩、桥塔以及梁体外部等人员难以直接到达的部位，检测工作非常困难。目前有1种基于摄影技术的检查桥梁表观毁伤的非接触测量系统，可以在远距离对损伤部位进行非接触检测。（3）钢筋位置、保护层厚度及钢筋锈蚀检测。钢筋位置、保护层厚度均可利用雷达或者钢筋位置探测仪（利用涡电流原理）检测。钢筋的腐蚀性质或物理性质的检测是判断钢筋腐蚀最直接的方法，但是由于钢筋混凝土是一种极为复杂的材料，量测钢筋腐蚀速度或腐蚀量并不容易，目前常见的检测方法有腐蚀电位法和量测瞬时腐蚀速率法。（4）钢材焊缝检测。一般采用超声波和射线法探伤。（5）索力测试。斜拉索是斜拉桥梁、塔和索体系中的重要组成部分，斜拉索索力大小直接影响桥梁上部结构的受力和变形状态。斜拉桥拉索索力测定方法有：电阻应变片测定法、拉索伸长量测定法、索拉力垂度关系测定法、张拉千斤顶测定法、压力传感器测定法、振动测定法。（6）索的腐蚀与断丝检测。近年来，缆索已广泛应用在大跨度桥梁和大型建筑结构领域，其中有悬索桥的主缆、吊索，斜拉桥的斜拉索，拱吊桥的吊索以及大型体育场馆、剧院、展厅的悬索和拉索等，这些缆索主要由高强度热镀锌钢丝制成。缆索是斜拉桥和悬索桥的重要组成部分，其造价约占全桥造价的25％～30％。缆索受到腐蚀会使桥梁处于非常危险的状态，虽然每一位设计者都考虑了缆索保护措施，但几乎所有的方法都不太成功。在现实桥梁的运营阶段，因为拉索的损伤而导致桥梁进行大规模的维修甚至最终破坏的例子比比皆是。国际桥梁专家在经过2年时间考察了世界范围内半数以上的斜拉桥后，认为除非桥梁缆索腐蚀得以阻止，否则，许多斜拉桥有突然垮掉的危险。对缆索损伤的无损检测方法主要包括：振动法、磁检测法、声学监测法、超声波检测法、布拉格光纤光栅监测法。（7）荷载试验。桥梁荷载试验的目的是对新建桥梁进行竣工验收和对运营桥梁进行承载力评定，通过检测梁的应力、挠度等，来检测桥梁整体受力性能是否满足设计和标准规范要求，是评定桥梁运营荷载等级最直接和最有效的办法。桥梁静载试验时，需要量测结构的反力、应变、位移、倾角和裂缝等物理量，常用的量测仪器有百分表、千分表、位移计、应变计（应变片）、应变仪、精密水准仪、经纬仪、全站仪、倾角仪和刻度放大镜等。动载试验量测动应变时可采用动态电阻应变仪并配以记录仪器；量测振动时可选用低频拾振器并配以低频测振放大器及记录仪器；量测动挠度时可选用电阻应变位移计并配以动态电阻应变仪及记录仪器。目前国内进行荷载试验时，一般在桥上安装大量的传感器和仪器，有时还需进行梁体打磨等一些表面处理工作，此外，大部分数据采集系统需要线路与传感器相连，既费时费力又操作复杂，而且进行荷载试验时一般需中断交通。日前，美国阿拉斯加州小河桥的荷载试验中采用了无线数据收集系统与激光雷达检测系统合并使用，可更快地测量出桥梁的具体载荷能力。这套数据收集系统可以在短短几秒钟内安装在特定测试点上，无需中心站与各传感器之间实物线路的连接。该系统也可与捆绑或焊接在桥梁上的传统应变片协调使用。作为备选方式，它还可以采用卡口式应变片，能在无任何表面准备工作的情况下，迅速投入应用，几乎在检测过程同时就可得到检测结果数据。挠度测试中，激光光束映在桥梁多个点上，计算出测点挠度，既不需要表面的准备工作，也无须在桥上安放具体的目标，其优点为易于安装，检测点多，不用进入被检桥梁内部。无线数据收集系统与激光雷达检测系统结合使用时，可以更快更准确地测量出桥梁的具体载荷能力。（8）其他特殊部件检测。如支座、伸缩缝、高强度螺栓及组合件力学性能试验，预应力筋用锚具、夹具和连接器检测，预应力孔道摩阻试验等，具体方法可参考相应的检测技术规程。为满足检测市场需求，我国研究开发了混凝土保护层测试仪、钢筋锈蚀测试仪、超声波检测仪等一批桥梁材质状况检测仪器设备及其测试分析方法和评价指标标准，静动态应力应变试验装置、检测数据无线传输设备、光纤传感器、弦式传感器等先进的检测仪器设备均已实现国产化。这些仪器设备不仅具有自主知识产权，而且性价比均明显优于国外同类产品。2.桥梁检测新技术（1）基于GPRS实现桥梁检测远程数据传输。早期的远程监测是利用专线或专用网络，将设备现场和控制中心连接起来，传感器采集到的状态信息按照一定的协议传送给控制中心。这种方式自成系统，数据传送快、安全，缺点是需要单独布设通信线路，当距离很远时，将大大增加工程的成本。随着互联网技术的不断发展、公用通信网络的进一步完善，利用GPRS来实现数据的远程传输已成为一种非常便捷的信息传递手段而应用于远程监测技术中。（2）神经网络在桥梁检测中的应用。在实际桥梁检测过程中，要随时知道桥梁的受力情况是很难做到的，不仅要耗费巨大的人力、物力，而且在测量过程中，由于测量人员在技术上的差异性以及在繁重工作下引发的疲劳性，必然会在检测结果中引入较大的人为误差。如果使用人工神经网络方法构造BP模型，在桥梁结构受力之间建立映射关系，在实际的桥梁检测过程中，只需要对部分桥索受力情况进行实地检测，通过BP模型的映射，就可以得到其余桥索受力值。（3）数字图像处理技术在桥梁检测中的应用。图像测量技术是近年来在测量领域中形成的新的测量技术。所谓图像测量就是测量被测对象时，把图像当作检测和传递信息的手段或载体加以利用的测量方法，其目的是从图像中提取有用的信号。这就避免了人工检测中存在的效率低、速度慢、重复可比性差、环境局限性大等弊端。而且，对于那些在检测人员所能触及到的范围以外的情况，通过传统方法量测，其难度和危险性是相当大的，且可能测不准。（4）光纤应变传感器测试系统在桥梁检测中的应用。在桥梁工程中常用的无损检测方法是应变片电测技术，但常规电阻应变片的测试结果受温度、湿度、导线长短等环境因素的影响很大。光纤传感器是近10多年来迅速发展的一种新型传感器，由于它不仅具有非导电性、体积小、抗电磁干扰强等优点，而且能实时对一维连续空间作多点测量，因而能对许多大型设备或物体（如发电机组、智能大厦等）进行实时多点监测。采用光纤传感器测试系统既大大降低了单点检测成本，又消除了检测盲区。（5）新型桥梁检测设备研制。新型桥梁检测设备研制主要有:新型桥梁检测车以及新型桥梁检测平台。这些先进的检测设备为桥梁工程检测提供了有力的技术支持三、桥梁检测行业的市场空间和发展1.政策支持（1）政策要求。2013年5月20号,交通运输部下发了《关于进一步加强公路桥梁养护管理的意见》，提出要建立桥梁养护工程师制度,组织桥梁养护工程师和专业的桥梁检测单位对所辖桥梁进行例行检查，并根据检查评估结果采取分类处置的制度。（2）信息化的要求。2013年9月16号，国务院下发了《关于加强城市基础设施建设的意见》,提出了要加强城市桥梁安全检测和加固改造，限期整改安全隐患，到2015年，力争完成对全国城市危桥加固改造，地级以上城市建成桥梁信息管理系统。2.检测需求暴增（1）新型城镇化速度加快和高速公路网的完善，更多的桥梁投入使用，带来检测评估和养护的需求。（2）高铁检测的潜在需求。高铁几乎是以桥代路,虽然现阶段有专门的工务部负责养护，且每个工务段都有专门的检控车间，但是由于我国高铁运营时间较短，桥梁服役时间不长，所以在高铁桥梁的整体健康状态的检测和养护方面，起步较晚,而且长期依靠人工作业，未来随着高铁运营里程的不断增加和桥梁服役时间的加长,桥梁整体的健康状态和安全评估及维修养护方面需求肯定会越来越大。（3）设备和方法的现代化。传统的检测方法很难做出可视化、无人化、实时在线的有效的检测。出现了超声波检测装置、混凝士保护层测试装置、钢筋锈蚀测试装置、检测数据无线传输设备、光纤传感器、弦式传感器等一批桥梁材质状况检测仪器设备及其测试分析方法和评价指标标准，用以检测和评估桥梁的健康状态。第二节桥梁检测技术的发展一、桥梁检测技术的发展趋势（无损伤检测技术研究）1.无损伤检测技术的形成和发展无损检测技术是指在不影响结构或构件性能的前提下，通过测定某些适当的物理量来判断结构或构件某些性能的检测方法。无损检测技术是多学科紧密结合的高技术产物，现代材料学和应用物理学的发展为无损检测技术奠定了理论基础，而现代电子技术和计算机科学的发展又为无损检测技术提供了现代化的测试工具。桥梁工程中无损检测技术的形成和发展与混凝土无损检测技术的发展密切相关。早在20世纪30年代初，人们就已开始探索和研究混凝土无损检测方法，并获得迅速发展。1930年首先出现了表面压痕法；1935年格里姆(G.Grimet)、艾德(J.M.Ide)用共振法测量混凝土的弹性模量；1949年加拿大的莱斯利(Leslie)和奇斯曼(Cheesman)、英国的琼斯(R.Jones)等运用超声脉冲法获得成功，这些研究为混凝土无损检测技术奠定了基础。随后，许多国家也相继开展了这方面的研究，并取得了丰硕的研究成果，从而形成了一个较为完整的混凝土无损检测体系。桥梁无损检测技术正是在此基础上发展而形成的，并在实际工程应用中得到了快速发展。20世纪80年代以来，这方面的研究工作方兴未艾，尤其值得注意的是，随着科学技术的发展，无损检测技术突破了原有的范畴，出现了许多新的测试方法，例如微波吸收、雷达扫描、红外热谱以及脉冲回波等新技术。随着无损检测技术的日臻成熟，许多国家开始了这类检测方法的标准工作，如美国的ASTM、英国的BSI均颁布了有关标准，这些工作对无损检测技术的工程应用起到了良好的促进作用。进入20世纪90年代，随着现代传感与通信技术的发展，无损检测技术更是出现了前所未有的发展势态，先后涌现出一大批新的检测方法和检测手段，使无损检测技术向着智能化、快速化、系统化的方向发展。2.桥梁无损检测技术的内涵随着桥梁技术的飞速发展，对既有结构损伤的评定，已越来越依赖于仪器对结构进行检测为手段。作为一种检测技术，无损检测主要用于结构安全直接有关的宏观力学性能及宏观缺陷的测试方面，在桥梁工程中的应用，主要与下面几个方面息息相关:①桥梁自身材料和结构方面的特性；②合理选取反映桥梁整体或局部的某些性能的物理量，并确定相互之间的函数关系；③检测方法的改进和检测仪器的更新。无损检测技术在桥梁检测中的应用十分广泛，总体上可以概括为基于整体的结构状况识别和基于局部的构件损伤识别。桥梁是一个由多种材料，不同结构组合而成的大型综合系统，系统各个成分的重要性、应力状态、易损性不一，刚度、动力特性也相差甚远，所以造成桥梁检测的范围十分广泛、复杂，如何对如此众多的检测项目进行合理分类，是值得研究的问题。对此，一些学者已经进行了大量有益的研究和探索，提出了神经网络法、层次分析法等作为分类标准进行探讨。识别桥梁的损伤，我们应该关注的是对结构功能产生严重影响的那些损伤，从这一意义出发，将桥梁的损伤归结为材料损伤和结构受力损伤两大主要的损伤形式是合适的。钢筋和混凝土是目前桥梁工程中最主要的两种结构材料，桥梁的工作性质和受力状况决定了桥梁的损伤形成和发展，反映到材料方面则主要表现为疲劳损伤和钢筋锈蚀。混凝土是一种多相复合材料，内部结构较为复杂。混凝土构件在投入使用前，其内部就已经有微裂缝存在，这种微裂缝首先在较大骨料颗粒与砂浆或水泥的接触面形成，主要是由于混凝土凝结和硬化过程中水泥的干缩而引起的。对钢筋而言，使用前同样存在缺陷由于冶炼时杂质的存在不仅在微观上破坏钢材的连续性，而且在一定条件下会成为导致钢材锈蚀的阳极是钢材产生电化腐蚀的直接根源。另外，混凝土梁的主筋有时是由几根钢筋焊接而成，这也会制造出有利于损伤产生和发展的薄弱环节，如焊缝中的微裂缝、焊接过程中的残余应力等。当结构受力时，这些部位将导致应力集中而首先出现破坏，是桥梁损伤产生的根源。从结构受力的角度分析，桥梁投入使用后，要经历使用荷载、超常荷载、偶发荷载(如飓风、地震等)的作用，特别是竖向荷载的重复作用，还会经受各种环境因素，如日照、温差、冻融循环、风霜雨雪等，将会导致桥梁构件的抗力退化，特别是疲劳退化和主筋腐蚀引起的强度退化，从而导致结构受力损伤，形成裂缝。此外，由于结构基础沉降及构件预应力损失所引起的应力重分布，结构环境中不确定性因素的影响等原因，使损伤机理的分析日益多元化、微元化。特别是近年来，随着人们对大型悬挂体系结构中风致振动、温度应力等因素的日益关注，更是加剧了这一趋势的发展。二、桥梁无损检测技术的研究现状与最新动态无损检测技术在桥梁工程中的应用，经历了相当长的一段时期，虽然桥梁结构的安全性问题日益突出，但先进无损检测技术的应用并未受到应有的重视。一些经常性的桥梁检测项目依然沿用桥梁常规检测中的基本技术。传统的无损检测技术也只是作为外观检测中的补充手段，而且，几乎未用什么先进的无损检测技术。历史上曾用于土木结构的无损检测技术不外乎以下几种:涡流仪、磁试验、透入试验、X射线试验和超声波试验。三、无损检测技术的研究现状传统的桥梁检测方法主要依赖于动静载试验和检测人员的现场目检，辅以混凝土硬度实验、超声波探测、腐蚀作用实验等多种检测手段。观察法是桥梁检测中最古老的方法，主要依赖于专家的感性和定性的经验分析，常会因为专家的主观意愿而有失客观，不能完全正确评判结构的损伤状况。静载试验是一种经常被采用的桥梁检测方法，由试验测得的挠度和应变，辅以检测人员的现场目测，来综合评判桥梁的现时状况。裂纹的探测是桥梁检测中一个重要的方面，常用的方法有:液体渗透、磁分子、涡流仪、超声波和声发射等。探测钢桥体积缺陷一般用X射线摄像法，检测混凝土桥的总体技术是荷载试验和模态分析，其局部检测技术有超声波、冲击反射、磁电阻抗、锈蚀势能、远红外热像、地面渗透雷达、X射线摄像和声发射等。四、无损检测技术的最新发展近年来，致力于桥梁检测，研究人员提出了许多成功的方法对桥梁进行非破坏性评估。一些新的方法被广泛应用于桥梁检测，如利用相干激光雷达测试桥梁下部结构的挠度，利用全息干涉仪和激光斑纹测量桥体表面的变形状态，利用双波长远红外成像检测桥梁混凝土层的损伤，利用磁漏摄动检测钢索、钢梁和混凝土内部的钢筋等等。随着振动实验模态分析技术的发展，运用振动测试数据进行结构动力模型修正理论得到了充分的发展，为桥梁结构的安全检测开辟了新的途径。基于振动模态分析技术，人们研究发现，结构的动力响应是整体状态的一种度量，当结构的质量、刚度和阻尼特性发生变化时，选用结构振动模态作为权数，对结构损伤前后的模态变化量进行加权处理，从而实现对单元损伤的识别和有效定位。最近，美国联邦公路总署对公路桥梁无损检测技术提出了一个比较大的研究与开发计划，涉及到许多新技术和研究课题。已经启动的研究项目有:1.先进的桥面板检测系统，包括双带远红外热成像系统（利用两种不同的红外波长同时观测桥面板，检测裸露混凝土和沥青覆盖的混凝土中的剥落）、地面渗透雷达（采用脉冲雷达、人工光栅技术、先进的信号处理与成像方法，在桥梁车道中以交通速度运行、成像并提供桥面板内部的二维和三维图像）等。2.先进的桥梁测试和健康监测系统，包括全桥监测系统的无线电发送、用精确的差分式全球定位系统（GPS）测量桥梁变形、用TRIP钢（这种钢具有特殊的化学成分，其在晶体结构中经受与应变峰值成比例的恒定变化，其从非磁性变化为磁性）传感器对桥梁超载进行测量和监测等。3.先进的疲劳裂纹探测和评估磁铁，包括检测桥梁裂纹用的新型超声波和磁分析仪系统、热成像系统、便携式声发射系统、无线应变测量系统、微波探测和定量分析、无源疲劳荷载测量设备和电磁—声发射传感器等。4.先进的锈蚀探测和评估技术，包括磁漏探测技术、探测先张法压浆空隙的冲击—反射系统、埋入式锈蚀微传感器及以磁为基础的测量系统。5.用强迫振动响应法定量评估桥梁下部结构、用激光振动计测量斜拉索索力及量化的无损检测方法。此外，该研究计划还包括许多探索性研究，如声发射技术的基础性研究，磁力控制传感器的研究，光纤和其他微传感器的研究，用微波技术对疲劳裂纹进行探测和定量分析的研究等等。这些研究工作必将为桥梁无损检测技术开拓新的发展空间，推动无损检测技术的飞跃。五、无损检测技术的展望无损检测技术随着科学技术的发展而发展，是先进科学技术的结晶。无损检测技术促进了工业以致整个经济的发展，从某种意义上讲，无损检测技术水平可以作为衡量一个国家工业和经济的发展程度，以及科学技术发展水平高低的标志之一。六、无损检测技术的理论研究探索无损检测方法必须建立在被检测的某些性能与适当的物理量之间相互关系的基础之上。一般采用两种方法，一是建立在大量试验基础之上的归纳法，即是用回归分析方法确定检测性能与要评价量之间的经验关系。这种方法不仅工作量巨大，受限制的客观因素多，而且常有一定的主观盲目性，主要用于无损检测技术的初期的理论研究。另一种是以基础科学的基本原理为依据的演绎法，以要评价量与物理量之间的理论联系为基础进行逻辑推理，从理论上确定其间的相互关系，然后再作适当的试验验证。这种方法已经被认为是无损检测技术理论研究方向极具前途的方向，我们应该给予高度的重视。另外，由于科学技术的发展，学科交叉的现象日益普遍，特别是将一些高新技术的最新研究成果应用于无损检测技术的研究，必将推动该技术的飞速发展，这也是值得我们关注的一个方向。总之，无损检测技术是多学科综合的一门应用技术，是建立在基础学科的基础之上的，只有从基础理论中不断吸收养分，才能不断完善和发展。无损检测技术的研究，应善于把基础理论与工程实践结合起来，建立起理论研究与工程应用联系的桥梁，完善现有的方法和开辟新的途径。七、无损检测技术的工程应用探索无损检测技术的工程应用取决于现有检测手段和检测仪器的更新。近年来，在对原有检测方法进一步完善的同时，又出现了综合法，许多学者认为，综合法可以从不同的检测参数中获取较多的信息，并可清除部分不利因素的影响，因而误差较小，是今后检测强度方法的主要研究方向。对于缺陷检测技术，大多是以波动传播为基础。波形接收信号分析技术和脉冲回波技术的发展是无损检测技术值得注意的方向，已经出现了许多新的方法，如雷达波、红外热谱、激光、超声波等方式。一般认为，这类依靠远程(非接触)辐射传递信息的高速检测技术，在工程应用中是一个极具前途的研究方向。随着测试方法和电子技术的发展，无损检测仪器也发展到一个新的水平。近年来，高灵敏传感系统(如红外、微波、射线等系统)的不断出现，使无损检测技术的传感系统向多元化、智能化的方向发展，使检测仪器向专用化、小型化、一体化、集约化的方向发展。检测仪器的研究是无损检测技术发展的基础，如何将电子技术与检测技术紧密结合起来，也是值得我们关注的问题。八、桥梁检测的重要性桥梁的安全问题日益突出，为无损检测技术的发展提出了更高的要求，无损检测技术应着眼于未来，作为一项系统工程来规划。应该将无损检测纳入新桥设计的一部分，着眼于开发廉价、快速的桥梁自检测系统，该系统应该包括多模式多路传感器，特别是光纤传感器，能够不受人为因素干扰定量给出裂纹(缝)的信息，把检测的灵敏度和服务中断与实际接收、临界预警等联系起来，利用无线遥测技术，既能记录局域数据并连续传送数据，又能同时运用无线技术把数据传送到监测中心去。可以预见，现代传感技术和无线遥测技术的结合应用将为桥梁结构创造出杰出的无损自检测系统，最终使无损检测技术融入桥梁健康监测系统之中，使之与现代意义上的桥梁管理系统(BMS)、智能监测与评估系统有机的统一起来。学科交叉现象日益普遍，一些高新技术的最新研究成果应用于桥梁无损检测技术的研究，必将推动桥梁检测技术的飞速发展。第三节桥梁检测行业信息化发展一、桥梁检测行业信息化现状在利用高新技术对传统检测方法、检测设备、检测软件进行革命性升级这一方面，我国起步较慢。国内早期开发的桥梁检测信息化系统，主要针对少数特大桥梁展开，且多以监测功能为主。XX大桥上安装的带有研究性质的结构状态监测系统，其目的是为了摸索大型桥梁健康监测的经验。XX公路大桥健康监测系统，主要是监测加劲梁的位移、吊索索力、锚跨主缆索股索力以及主缆、加劲梁、吊索的振动加速度等。XX大桥健康监测系统，主要是进行温度、风速风向、地震及船舶撞击、墩位沉降以及恒载几何线形、结构振动、主桁杆件应力、支座位移等监测。由于投资大，重复性不强，上述系统无法在各类桥梁中大面积推广使用。另一类桥梁信息化管理系统，主要是用于满足日常巡检和养护信息管理的平台，这类平台功能相对简单，通常只对桥梁的主要信息进行规整，对复杂的检测信息只进行原始的保存，无法提供分析和展示功能。许多珍贵的信息都以纸质形式存储在档案管理场所，既不便于保管，也不便于再次翻阅查看，导致这些资料虽然价值连城，却无法很好利用。桥梁管养单位无法从这些资料中有效地挖掘数据，找寻规律，导致在作出管养决策时，信息了解不全面，决策依据有限，从而影响决策的质量和效率。同时，因为自然灾害、鼠虫破坏而造成纸质档案资料损毁的案例不计其数，每当需要进行旧桥评估、加固项目时，常常找不到可用作依据的原始数据。而且纸质资料的保管需要大量的人力物力，投入大，效果却不好。在桥梁检测手段上，对于普通桥梁而言，更多的是采用传统的人工主导的方法进行检测。在传统检测工作中，视觉观察这一方法占据较大比重，大量时间和精力耗费在检测数据重复性的记录上，无信息化手段，人力和时间成本很高。因为无法进行现场快速计算，人工记录会导致一些检测项目无法在第一时间得到计算分析结果，延误检测的最佳时机。如今，信息化已成為各行各业提升工作效率和工作质量的主要手段之一，运用信息技术改革桥梁检测监测工作，改善桥梁检测信息收集、分析、存储的模式，将是近期不可改变的趋势。二、桥梁检测监测行业信息化研究进展1.桥梁检测监测信息化技术的发展，主要围绕传统工作模式中最尖锐的矛盾问题展开：（1）传统桥梁检测工作中人工记录信息主观性强、效率低、无法进行即时分析与处理；（2）传统桥梁健康监测系统通用性欠缺、常规桥梁适用性低、系统臃肿等；（3）检测、监测数据二次利用困难，其价值未得到有效和及时挖掘；（4）检测、监测信息得不到有效保存。针对上述问题，目前行业运用信息技术，开发出各类桥梁检测、健康监测产品，并提出了多种针对检测、监测数据分析利用的模型和方法，并运用云技术对数据进行存储与管理。2.桥梁检测软件需求研究与开发城市桥梁和公路桥梁的检测分别依据《城市桥梁检测与评定技术规范》和《公路桥梁技术状况评定标准》两本规范。这些规范对检测方法、术语、构件分类、病害描述与评定、技术状况或等级评定进行了详细描述。检测工作同时也要满足质量管理体系中关于信息记录、运用、存储管理的细项要求。因此，所开发的桥梁智能检测软件需在满足规范与管理体系要求的前提下，实现如下功能：（1）保证信息输入的规范性和全面性：信息录入需满足城市桥梁与公路桥梁的规范规定。据《城市桥梁检测与评定技术规范》和《公路桥梁技术状况评定标准》对桥型分类、构件分类、评定标准均有不同的描述与要求。所开发的桥梁检测软件应根据检测项目的不同，引导使用者使用正确的文字和语句记录检测信息；同时软件应能识别检测信息是否记录完整，并及时作出提示。（2）保障信息录入的高效性：目前的桥梁检测软件基本依托各类平板电脑或智能手机进行开发，其搭载的触摸屏是一种高效的手持式设备信息交互窗口，可在同一区域完成信息的交互，已被人们广泛接受。但是手持式设备为满足轻便的要求，屏幕大小有限，因此需要软件针对操作流程进行深度优化，有选择地呈现关键的交互信息，在提升使用人员专注度的同时，引导其完成正确的操作流程。（3）实现检测信息的即时分析与良好展示：信息化录入最大的优势之一是可以完成即时分析与结果展示，这主要体现在三个方面：①数据的统计与分析；②检测数据的可视化展示；③检测报告的自动编写。统计与分析方便使用者在现场第一时间把握桥梁整体技术状况；桥梁病害信息的可视化能帮助使用者更直观地把握桥梁病害整体分布情况与位置，提高后期设计、养护、维修人员的工作效率；报告的自动编写则会大幅提升检测这项劳动密集型工作的效率，将技术人员从重复工作中解放出来。（4）满足管理体系中对原始数据的各项要求：检测软件需能对检测人、记录人、仪器设备、检测时间、环境情况信息进行如实记录，实现原始记录的溯源性。为防止数据被篡改、伪造，需设置相应的防范措施，这是桥梁检测软件区别于其他商业软件的重要功能。（5）软件载体应具备良好兼容性：软件依托的硬件平台和系统需经过仔细选择，应结合业务开展需要，尽可能兼容更多常用工程软件，在保证数据交互的同时降低总体投入成本。

2.桥梁检测软件案例分析XX交通科学研究院有限公司基于上述要求，开发了初代桥梁智能检测APP（以下简称APP）。

APP基于Windows系统触摸框架开发，提供了更好的界面交互性，也使运行硬件能兼容传统的各类工程软件。在检测开始前，需选取项目适用的规范、桥型，定义结构主要参数。软件B根据录入参数的不同（病害位置、参数、照片等），变换下方输入键盘的内容，提高输入效率和规范性。通过锁定功能，快捷记录检测人、时间、设备等关键参数，对原始数据进行保存，结合与云服务器自动同步功能，防止原始记录的随意篡改。基于表格的数据输入方法效率高、内容全面，适用于工作量较大、项目周期短的项目应用。通过自动统计分析计算，可即时输入满足质量管理体系的检测报告。目前，APP已成功运用于广西、四川、贵州、重庆的各类项目，检测桥梁超过400座，实现了检测效率的质变提升。该APP仍是基于传统的表格操作界面，为ANSYS等各类工程软件，提供了最快捷、底层的交互方式，但是交互不直观，对数据的表现能力有限。本文认为，未来桥梁检测软件的需求研发，应从图形交互方面着手，从2D或3D模型上对结构模型进行操作，直观记录和表现桥梁病害信息，为技术人员提供更有效的结构分析和评判条件。将信息记录及展示与结构模型结合，也能使BIM技术落地发挥实际功效，大量新旧桥梁的检测业务将保证BIM技术在公路交通领域的有效推行。3.信息技术与桥梁检测数据的运用和管理目前桥梁检测数据的管理主要方式有3类，其发展源于各自业务工作的需求：（1）针对少数特大桥梁的健康监测系统，其针对单座桥梁进行全方位监测、分析和管理，满足对重要桥梁的全面管理的需求；（2）针对养护和巡检工作的管理系统，虽然功能较少，数据的交互和拓展不强，却满足了管养单位关于成本控制、日常工作要求方面的需求；（3）其他检测数据记录在纸质媒介上，如人工撰写的检测原始记录和检测报告，为养护决策提供的有效信息极其有限，是信息技术未普及的时代产物。信息化飞速发展，使桥梁检测数据的运用和管理提高到了新的层次，为此，新开发的数据平台应达到以下要求：①对于各类桥型的通用性：不应重复投入大量资金建立只适用于单一项目的管理系统，所开发的数据平台应能兼容特大桥梁的监测与常规中小跨径桥梁的检测信息管理，统一系统框架、界面、功能，避免重复的建设。②新增项目的可拓展性：通过制定标准化的数据库，降低新增项目接入数据平台的成本，为平台的大规模推广打下必要基础。③打通数据交互渠道：一方面，打通硬件设备与数据平台的交互；另一方面，数据平台应能快速检索和分析平台中的各类检测信息，打破“数据孤岛”。④检测数据的可视化交互：与BIM技术相结合，实现在3D结构模型上对检测信息的可视化展示。⑤数据分析：实现对桥梁技术状况的分析与评定、实现对病害随时间发展的追踪，实现对实时监测信息的预警；分析评定应向自动化、智能化的方向发展。⑥应逐步覆盖桥梁全寿命周期的管理，将勘察、设计、施工、管养、维修加固等各环节纳入其中，形成管理闭环。第四节项目概况及需求分析（根据项目实际情况参照以下内容编写）一、项目概况1.项目名称：2.项目地址：3.项目实施规模及范围：4.检测范围：（1）桥面系：桥面铺装、伸缩装置、排水系统、防撞墙、栏杆、桥头搭板、人行道等；（2）上部结构：主梁、主桁架、主拱圈、横梁、横向联系、主节点、挂梁、连接件等；（3）下部结构：支座、盖梁、墩身、台身、台帽、基础、挡墙、侧墙、护坡、河床冲刷情况等；（4）附属设施：声屏障设施、标志标牌、雨水收集口及绿化等。二、桥梁检测目的1.了解桥梁结构技术状况、整体性能和安全性；2.了解桥梁主体、活动部件及附属结构损伤部位程度和原因；3.提出是否需进行桥梁荷载试验和分析评估建议（未做荷载试验部分）；4.检算和测试评定桥梁承载能力并了解其动力性能；5.为制定养护维修加固措施提供依据和建议；6.对今后的桥梁管理养护提出合理化建议。三、检测内容（一）桥梁外观检查内容1.对照桥梁资料卡的基本情况，现场校核桥梁的基本数据；2.检测桥梁损坏情况，判断损坏原因，对桥梁进行技术状况评定。（二）桥梁结构检测内容1.查阅历次检测报告和上次定期检查中提出的建议；2.根据定期检查中桥梁状况评定结果，进行梁体线性、墩柱沉降及结构构件的检测。其中，检查每个支座，检测确定支座的安装准确性、变形压缩活动位移量、垫石、螺栓的完好性；检测结构裂缝的长度、宽度、深度、走向检测，并进行图示表述；100%拉索的索力检测，锚头打开检查积水及锈蚀情况；焊缝、栓接情况检测；拱桥实际拱轴线、拱圈（或拱肋）尺寸测量；混凝土强度、钢筋布置、保护层厚度、钢筋锈蚀度、碳化深度每跨梁各项不少于2处、每桥墩各项不少于1处；钢箱梁涂装厚度检测每跨每板面（腹板、翼板、底板）不少于6处；检测钢结构是否有裂纹、穿孔、硬伤、硬弯、歪扭等；对钢箱梁所有焊缝进行表观检查，检测钢结构锈蚀程度；对钢箱梁所有焊缝进行100%无损探伤检测，具体包括焊缝的超声波探伤、磁粉和射线探伤；3.天桥：对钢结构、铝合金底板、腹板、翼板测厚检查，检测锈蚀程度；检测钢结构、铝合金涂装厚度，每跨每板面（腹板、翼板、底板）不少于5处，每处测3点；对钢结构、铝合金所有焊缝进行表观检查，检测锈蚀程度；抽取表面状况不佳的焊缝进行100%无损超声波和磁粉探伤检测，抽检焊缝比例不少于30%，若抽检情况较差应适当增加检测比例；检测钢结构、铝合金是否有裂纹、穿孔、鼓包、硬伤、硬弯、歪扭等；检测裂缝的长度、宽度、深度、走向；支座安装准确性、变形压缩活动位移量、垫石、螺栓的完好性检测；检测混凝土强度、钢筋布置、保护层厚度、钢筋锈蚀度、碳化深度每桥墩各项不少于1处；栏杆水平推力验算；根据上述工作检测天桥损坏情况，判断损坏原因，进行技术状况评定。4.结构检测应有现场记录，应按规范填写状态评定表、结构缺陷记录表、特殊构件信息表和照片记录表，并应符合下列规定：（1）列出评价单元所有的损坏情况，