隨著國家經濟建設的快速發(fā)展,我國公路交通網絡日趨發(fā)達,斜拉橋工程的建設日新月異。這類大型橋梁的造價不菲,而且多建于干線要道,充分發(fā)揮作用和延長使用壽命的觀念使人們開始加強這些橋梁的維護工作,逐漸改變了以往那種“只修不管”、“重建輕養(yǎng)”的傳統(tǒng)思想,對橋梁營運期間的管理日益重視起來。許多大型橋梁都成立了橋梁養(yǎng)護、管理的專門機構,組織有關的管理人員和專業(yè)技術力量從事橋梁的日常保養(yǎng),并且收集了大量有關橋梁使用的寶貴資料。經過一段時間的實際使用,現代化的橋梁顯示出許多顯而易見的優(yōu)點,但也出現一些不曾預料的問題,特別是一些新型結構存在許多設計、施工沒有預料或者無法預見的現象。如何發(fā)現問題、尋找問題產生的原因,從而使橋梁檢測作為養(yǎng)護工作的重要內容目前已被社會各界所肯定,常規(guī)橋梁的檢驗方法也成為工程界的關注熱點。近年來經過各界的共同努力,許多新、大結構的檢驗與設計、施工、管理技術配套得以發(fā)展,并總結完善出一套適合此類結構特點的檢測分析方法,為科學化養(yǎng)護系統(tǒng)的探索奠定了基礎。
橋梁落成后檢測的目的,一是掌握結構確定性現象,即了解結構在一定條件下必然發(fā)生的現象,通過對這些現象的觀察,了解其發(fā)展規(guī)律,有效地對結構進行養(yǎng)管,達到使結構能充分發(fā)揮出高效的目標;另一是了解結構在自然條件下發(fā)生的隨機現象,即通過對隨機現象的捕捉及可能發(fā)展趨勢的分析研究,從而對設計構思、施工工藝中存在的不足進行揭示,這將對結構更進一層的探索提供極具意義的幫助。一座大型橋梁建成之后,其檢測工作可分成三個階段,第一階段是初期檢測,其目的是為了驗證大橋的設計構思和施工工藝是否達到了預期目的。第二階段是中期檢測,其目的是為了及時發(fā)現橋梁在營運中因外部原因造成的損壞,并謀求適當的補救措施。第三階段是末期檢測,其目的是預測橋梁的剩余壽命,并預報中止使用的可能時間。橋梁營運期間的長期、定期檢測是將結構使用的全過程進行動態(tài)方式的記錄,長期觀測結果的積累可以給出結構發(fā)展演變的全貌,這對結構的整體性能、受力、變形、破壞機理的揭示非常關鍵,同時對結構的使用壽命預測的探索也將十分有益。另外在對實橋的各種測試方法中,所獲得的原型觀測數據一般都具有不同的特征,實時的或非實時的、快變的或緩變的、模糊的或確定的、相互支持的或互補的,甚至也有可能是相互矛盾的,因此必須對大量的原始數據進行合理的支配和使用,把各種測試手段在空間或時間上冗余或互補的信息依據某種準則來進行合理的支配和使用,把各種測試手段在空間或時間上冗余或互補的信息依據某種準則來進行組合,以獲得被測對象的一致性解釋或描述。與檢測工作同步是使用計算機管理橋梁檢測分析,根據檢測、數據處理、計算分析的具體需求編輯計算、管理軟件,機算、手算相互驗證,最后聯網建庫,形成一套適應斜拉橋檢測分析工作的專用系統(tǒng)。這樣橋梁檢測工作將涉及到光學、電學、機械等多種測量方法,各種檢測方法搜集到大量的橋梁信息。在直接采集到的原始數據層上,還須進行一定的數據融合處理,以獲得對主體結構或構件確定性、隨機性現象的一定的認識,但目前對結構現象的這些認識與現象對構件之間的協(xié)調關系影響程度及對結構的整體性能影響的解決方面還存在著很大的距離。其原因在于當前采取的方法是在各種傳感器的原始測報上,未經預處理之前就進行數據的綜合和分析的像素級融合階段,當然這種融合的優(yōu)點是能夠保持盡可能的現場數據并能直接提供出細微信息,但原始信息的不確定性、不完全性、不穩(wěn)定性也非常突出,給分析評價工作造成困難。隨著銅陵長江大橋營運中期的檢測工作的開始,一是必須完善原始數據庫的建設工作,二是深入探索更高級別的融合方法,去處理包括原始數據校準、互聯、相關和識別等問題,目標是實現復合視野內的各種不同信息。進行數據的時間融合、空間融合,試圖對原始信息進行特征提取,然后對特征信息進行綜合分析和處理,一般來說提取的特征信息應是像素信息的充分表示量或充分統(tǒng)計量,因此原始信息樣本量及統(tǒng)計理論的選擇都將是非常關鍵的。經過大橋管理人員及檢測人員的共同協(xié)商,基本擬定出各種測量數據在橋梁中期檢測分析過程中的誤差評價、數據處理的方法,建立多傳感器數據間的相關性,從而進行分類、匯集和綜合,實現對結構進行恰如其分的評價。融合的目標就是將不同方式搜集到的不同類型的信息組合或綜合成一個整體,為橋梁評價提供可靠的依據,所信息的準確性、信息間的相關性都必須經過嚴格的數學處理才能得以使用,故橋梁中期檢測的工作不僅要抓緊實橋原型資料的采集,進一步完善橋梁數據庫的工作,更重要的是將已有的資料進行科學的綜合處理,充分利用多源數據的互補性和計算機智能性運算來提高分析結果的質量。當然實現這一目標將涉及數學、計算機學、自動控制理論、人工智能、管理科學等等方面的知識,定將會形成為一項專門學科。
橋梁檢測工作的開展雖然僅是一個開端,但動態(tài)化檢測在橋梁管理方面是必不可少的。由于國內在此方面開展的研究甚少,目前論及的內容有些僅僅是在進行嘗試的探討,有些甚至只是一些思路,難免管窺蠡測。隨著科技進步、特別是以計算機為主的電子測試技術的高速發(fā)展,希望今后橋梁檢測特別是斜拉橋的檢測工作將不斷完善并為工程的安全起到保證作用。