中交路橋科技是從事工程檢測(cè)監(jiān)測(cè)、城市安全監(jiān)測(cè)預(yù)警與評(píng)價(jià)、數(shù)字智能化研發(fā)為一體的復(fù)合型高新技術(shù)集團(tuán)企業(yè)。
實(shí)際工程希望檢測(cè)結(jié)果的表達(dá)形式是直接給出結(jié)構(gòu)的使用壽命，能夠預(yù)測(cè)、報(bào)警橋梁今后的狀況。橋梁構(gòu)件的剩余強(qiáng)度應(yīng)該怎樣測(cè)得，整體結(jié)構(gòu)的壽命應(yīng)怎樣去預(yù)測(cè)，解決這問(wèn)題是橋梁檢測(cè)的主要目的。經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的經(jīng)驗(yàn)積累，人們了解到僅以經(jīng)典力學(xué)、數(shù)學(xué)的精確方法，去對(duì)待目前可認(rèn)為是具有彌漫性的、非定量化的結(jié)構(gòu)使用壽命預(yù)測(cè)工作，看來(lái)是不夠的。我們的目的不應(yīng)是去了解每一個(gè)個(gè)體，也就是每一個(gè)實(shí)測(cè)部位的狀態(tài)，而是去了解由這些大量的個(gè)體所合成的總體所呈現(xiàn)出來(lái)的狀態(tài)，有效地將這些隨機(jī)現(xiàn)象的規(guī)律性尋找出來(lái)，按照抽象、概括、綜合和推理的思路去尋找新的解決問(wèn)題的途徑。
目前國(guó)內(nèi)外已有不少橋梁的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)入了實(shí)用階段，并作了一些壽命預(yù)測(cè)，但用于混凝土斜拉橋的系統(tǒng)則不多見(jiàn)。圍繞水泥混凝土結(jié)構(gòu)的檢測(cè)系統(tǒng)還有以下幾個(gè)問(wèn)題需要解決，因?yàn)槭占瘻?zhǔn)確的原始數(shù)據(jù)是預(yù)測(cè)、報(bào)警的保證。
1．混凝土結(jié)構(gòu)尺寸一般比較大，如混凝土梁的斷面、梁高通常都遠(yuǎn)大于同樣功能的鋼結(jié)構(gòu)，所以在橋梁使用時(shí)混凝土的有關(guān)參數(shù)變化相對(duì)較小，信號(hào)反映不靈敏，像力學(xué)參數(shù)應(yīng)力、應(yīng)變、撓度、位移均比鋼結(jié)構(gòu)要小得多。這就對(duì)采集信號(hào)的儀器設(shè)備有更高一些的要求；以保證采集的成功率。由于混凝土的信號(hào)微弱，難免會(huì)出現(xiàn)干擾因素過(guò)大，淹沒(méi)了有效信號(hào)，如何判斷采集信號(hào)是否真實(shí)是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。采集的信號(hào)如果不加以判別，等到最后系統(tǒng)給出不合理的結(jié)論再回頭疊找，麻煩就更多了。人工現(xiàn)場(chǎng)采集問(wèn)題不大，可以邊采邊讀，數(shù)據(jù)不理想，立即重來(lái)。但儀器采集是大批量的，必須進(jìn)行自動(dòng)判讀。儀器采集信號(hào)的自動(dòng)判讀目前還沒(méi)有統(tǒng)一的方法，也沒(méi)有絕對(duì)準(zhǔn)確的理論，這要根據(jù)采集信號(hào)的具體特點(diǎn)分別對(duì)待。
2．通過(guò)誤差分析提高原型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的精度。原型觀測(cè)數(shù)據(jù)的誤差影響因素包括被測(cè)對(duì)象自身缺陷引起的誤差、測(cè)量原理及方法造成的誤差、測(cè)量裝置的誤差、人為誤差、環(huán)境誤差以及誤差之間關(guān)系的相關(guān)關(guān)系分析和相關(guān)系數(shù)、隨機(jī)誤差合成、已定系統(tǒng)誤差的合成、未定系統(tǒng)誤差的合成、系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差的合成、函數(shù)誤差等等，要消除這些影響除了進(jìn)行常規(guī)的誤差分析之外，還作了一些特殊處理。像溫度修正，把不同時(shí)期、不同季節(jié)下測(cè)到的數(shù)據(jù)，經(jīng)處理后成為同一溫度下的資料。這對(duì)于提高系統(tǒng)的使用效果能起到一定的作用。
3．選擇檢測(cè)的布控點(diǎn)的數(shù)量也很重要。測(cè)點(diǎn)多，，固然資料可信度高，但硬件投資大，檢測(cè)計(jì)算、分析工作量也大。由于混凝土和鋼材不一樣，屬于非均質(zhì)的各向異性材料，在實(shí)橋檢測(cè)中每一個(gè)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)不一定能完全代表其附近其他點(diǎn)的性能，故測(cè)點(diǎn)也不能過(guò)少。確定檢測(cè)點(diǎn)的數(shù)量應(yīng)是檢測(cè)工作的一項(xiàng)重點(diǎn)。另外，希望檢測(cè)的數(shù)據(jù)最好是同一時(shí)刻的。為避免同時(shí)采集許多測(cè)點(diǎn)的信號(hào)難免出現(xiàn)個(gè)別點(diǎn)不成活的現(xiàn)象，布置測(cè)點(diǎn)時(shí)應(yīng)設(shè)法減少這種概率。
檢測(cè)數(shù)據(jù)可以給出構(gòu)件或局部的使用狀況。全橋的預(yù)測(cè)、報(bào)警是通過(guò)橋梁的各部位、各構(gòu)件的預(yù)測(cè)、報(bào)警結(jié)果進(jìn)行綜合評(píng)定，因此評(píng)定結(jié)果的準(zhǔn)確與否取決于局部分析的精度。另外評(píng)定方法也起到重要作用，有可能會(huì)因?yàn)樵u(píng)定方法不同而導(dǎo)致同一資料給出不同結(jié)論，甚至大相徑庭。應(yīng)當(dāng)說(shuō)每一種方法都有一套完善的理論，但也有其使用范圍以及局限性。在具體橋梁結(jié)構(gòu)上更適合應(yīng)用哪一種方法，不僅是書(shū)本、理論上的探討，還有待于在實(shí)踐中加以證明。
最短壽命法是取所有各構(gòu)件的局部壽命中最短的壽命作為全橋的報(bào)警值。這個(gè)方法最簡(jiǎn)單，只要把壽命數(shù)據(jù)庫(kù)中的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行排序即可。但顯然這個(gè)結(jié)果偏于保守，因?yàn)閭€(gè)別構(gòu)件的好與壞通常不能決定全橋的命運(yùn)。不過(guò)這種結(jié)論仍有積極的意義，可以提醒有關(guān)人員盡早發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的損傷，予以及時(shí)維修。
權(quán)值法是以上方法的改進(jìn)，考慮到構(gòu)件在全橋的部位，起的作用給予不同的權(quán)值二這個(gè)方法認(rèn)為重要構(gòu)件一旦發(fā)生損傷，要立即報(bào)警。想法是正確的，但操作則有一定難度?，F(xiàn)實(shí)意義的重要構(gòu)件應(yīng)該是哪些，它們的權(quán)值又該取多少，目前還無(wú)法確定。我們?cè)噲D應(yīng)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)斜拉橋進(jìn)行綜合評(píng)定。可選擇一些認(rèn)為比較合理的預(yù)測(cè)資料進(jìn)行訓(xùn)練，決定權(quán)值。只要訓(xùn)練樣本足夠多，則能進(jìn)行仿真預(yù)測(cè)與報(bào)警。
還有一種方法，稱(chēng)之為最悲觀理論。這是考慮構(gòu)件與構(gòu)件之間，特別是受損構(gòu)件之間的相互影響而作的一種預(yù)測(cè)。它基于這種想法，例如兩個(gè)構(gòu)件分開(kāi)使用的壽命都是一年，可是當(dāng)它們處于結(jié)構(gòu)中相鄰的兩處部位，就由于作用力的分布不均而使它們會(huì)在不到一年的時(shí)間內(nèi)都損壞了。這是一種交集合的概念。目前我們覺(jué)得這種方法應(yīng)該說(shuō)是真正意義上的綜合評(píng)定。
以上這些預(yù)測(cè)方法從理論上說(shuō)都有實(shí)現(xiàn)軟件的可能。如果針對(duì)于某一個(gè)具體的結(jié)構(gòu)，采用不同方法進(jìn)行預(yù)測(cè)，其結(jié)論的差別都不太大的話，那么這種系統(tǒng)的預(yù)測(cè)水平也就差強(qiáng)人意了。
中交路橋工程檢測(cè)主要檢測(cè)業(yè)務(wù)：鋼結(jié)構(gòu)檢測(cè)、橋梁檢測(cè)、隧道檢測(cè)
