唐文1
1.重庆交通大学土木工程学院，重庆400041
摘要：随着年限的增长，钢筋混凝土拱桥的病害日益显现。传统的人工检测因其工作繁琐、误差大、危险性高等缺点，已渐渐不能适应快速发展的桥梁检测大环境，由此新兴的的智能桥梁检测克服了人工检测的弊端，逐渐成为桥梁检测的大趋势。
关键词：桥梁检测；病害；趋势
中图分类号：TU396 文献标志码：A
0引言
自改革开放以来，我国的公路桥梁事业一直在迅猛地发展着，桥梁建设速度和桥梁建设规模都取得了重大突破。2018年中国公路桥梁数量85.15万座，比上年增加1.9万座，同比增长2.28%；2019年中国公路桥梁数量87.83万座，比上年增加2.68万座，同比增长3.15%。其中约17%是拱桥。
1钢筋混凝土的常见病害
大跨度拱桥主要有钢筋混凝土拱桥、钢管混凝土拱桥、钢箱拱桥、钢桁拱桥等。其中钢筋混凝土拱桥应用最为广泛。钢筋混凝土拱桥由上、下部结构、桥面系及附属设施组成。上部结构包括拱圈、立柱；下部结构包括墩、台、基础；桥面系及附属设施是排水、照明、护栏、铺装等。由于车辆荷载（尤其是超载、超限车辆）的长期作用，在尚未达到其设计年限时，桥面便会出现裂缝及凹凸不平等病害。主拱圈作为钢筋混凝土拱桥的重要组成部分，主要承受压力。若发生拱圈材料强度过低、墩台不均匀沉降、交通荷载过大或者钢筋锈蚀等现象，则会引起拱圈开裂（三向裂缝）、混凝土被压碎、剥落等后果。下部结构中当基础出现不均匀沉降、侧移等现象时，桥墩将会受到很大的影响。主
要的破坏有开裂、钢筋锈蚀、混凝土剥落等。这些病害都会影响到拱桥的承载力和耐久性，甚至威胁到拱桥的正常使用。
2传统的检测技术
传统的桥梁检测方法主要包括三种：
工人手持望远镜肉眼观察病害或者通过在桥底搭设支架平台近距离检测桥底；
在桥身安装桥梁检测装置对桥梁进行实时监测；
通过载人型桥梁检测车检测桥梁。
传统桥梁检测方法的特点：
前期准备工作繁琐，工作量大，需要记录大量的数据；
肉眼检测数据受主观影响，而且对于高山峡谷或者跨江的大桥，设备无法到达，存在人工漏检的情况；
需要大量的人力、物力，成本高；
多是纸质记录，数据无法信息化储存，难以管理和追溯历史数据；
危险性高，而且可能会影响交通。
3智能化桥梁检测
目前用于桥梁病害的智能采集装置有车载式桥梁裂缝检测系统、无人机、爬壁机器人等。
车载式智能化桥梁检测系统检测现状：
车载式桥梁检测系统最早由韩国研制，与传统的桥梁检测车最大的不同是车载式机械臂的投入使用，实现了检测单元的无人化[1]。2007年，由韩国汉阳大学研制的桥梁检测机器人[2]，它是以传统的桥检车为基础，将末端的载人装置换成机器人视觉系统。通过对机械手的灵活运动完成对桥梁裂缝信息的静态采集工作，开启了桥梁智能化检测的新篇章[3]。但由于桥检车作业时处于静止状态，导致检测效率低下。再者，该桥梁检测机器人臂展较短，很多桥梁都无法实现检测。
无人机检测现状：
美国Collins Engineer公司在2010年利用四旋翼无人机对4座桥梁进行了检测验证，证明了无人机桥检潜力，也指出了桥梁对无人机定位信号的遮挡问题；
重庆交通大学研究桥底精确定位并搭建硬件平台的四旋翼飞行器进行桥梁检测[4]。
目前，国内关于小型无人机的相关文献还较少，产品还在实验研究阶段。目前国内还是多采用商业无人机，但是由于桥梁底部GPS信号弱，所以多采用人工操控模式。
爬壁机器人检测现状：
我国首台爬壁机器人是由南京理工大学的师生研发出来的。体型小巧，可到达狭小的空间，能拍摄到微小裂缝；
2020年，Liqiang Hu等人采用磁性吸附的方式，设计了一款超声相控阵焊缝检测磁吸附爬壁机器人，使得机器人与球罐壁面紧密贴合[5]。
由此可见，传统的人工检测已渐渐不能适应快速发展的桥梁检测大环境，取而代之的是智能机器人检测。智能机器人检测已成大势所趋，除了上述机器人外，解放军理工大学[6]开发的非接触检测仪因其体积小、不占道、测量精度高等优点，可用于多种类型桥梁结构的检测；我国自主研发的“海峡一号”，是一款搭载多波束图像声纳与高清摄像头的水下机器人，可以针对桥墩不同深度做声学扫描[7]；华北电力大学任志奇等人设计了一款轻量化的爬壁机器人，可在一定弧度的曲面上爬行[8]。
总之，国内外智能检测机器人的研究已取得丰富的成果，但仍有一些不足，需要在多个方面继续完善。
4结语
目前我国正处于从桥梁大国向桥梁强国过渡的阶段，建筑材料越发的轻质、高强、环保，桥型不断丰富、施工技术更加多样和先进。同时桥梁的管养与维护日益受到人们的重视，据不完全统计，我国在役桥梁中有超过10万座桥梁是危桥。桥梁作为交通建设非常重要的一环，出现了病害如果不予以及时的检测与维修，可能会造成严重的财产和生命安全损失。因此国家在桥梁养护方面的资金投入不断增加。随着计算机技术的发展，桥梁检测技术朝着更加信息化、智能化的方向发展，大大提高了桥梁检测的效率和精度，而且能够检测悬索桥塔顶、斜拉桥拉索、大跨度拱桥拱脚等人工不易到达的检测盲区。同时结合《公路桥涵养护规范》、《城市桥梁养护技术规范》、《公路桥梁技术状况评定标准》等标准对检测结果评定等级，取得了较好的效果。但即使智能检测有着巨大的优越性，从机器人本体的设计、检测路径的规划、图像识别与处理到三维模型的建立、检测评定标准的统一等，每个环节都还是存在着亟待解决的不足和难点。
参考文献
[1] 吴启. 车载式桥梁自动检测机械臂的结构仿真与优化研究[D].武汉工程大学,2018.
[2] Oh J K, Lee A Y，Oh S M, et al. Design and Control of Bridge Inspection Robot System. In: International Conference on Mechatronics and Automation. IEEE Xplore, 2007:3632-3639.
[3] 陈永宏,于晓光.桥梁检查视觉机器人系统[J].世界桥梁,2010(02):74-78.
[4] 王小莉.面向桥梁检测的四旋翼飞行器控制系统研究.[重庆交通大学硕士学位论文],重庆:重庆交通大学,2013,60-68.
[5] Liqiang Hu, Zhaohua Liu, Mingke Wang, Yadong Zheng. Design of Wall Climbing Robot for Weld Seam Inspection of LPG Spherical Tank[J]. International Core Journal of Engineering,2020,6(11).
[6] 赵启林, 冯兆祥, 吉林,等. 基于数码摄像技术的桥梁检测仪系统: 机电技术CN 2006. [什么期刊？]
[7] 陈辉,于力.水下机器人在桥梁桩基检测中的应用[J].黑龙江交通科技,2019,42(03):127-128.
[8] 任志奇,霍文胜.适应弧形壁面运动的爬壁机器人设计[J].机电信息,2020(32):115-116.