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看图识缝——桥梁外观测试新技术及工程应用

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发布时间:2022-06-17 03:36:52 来源:雷竞技最新官方入口 作者:raybet雷竞技网页版

  桥梁是保证道路通畅的重要因素之一,近几年随着交通网络覆盖领域增大,受地形及地域因素的影响,各式公路桥梁的数目也逐渐增多;桥梁交通流量的增加对桥梁状态的实时性监测的需求颇为迫切,桥梁的养护计划也依托检测出的状态加以确定。

  桥梁外观的检测主要涉及桥面的铺装、防撞护栏、上部的桥梁结构及下部的桥墩桥台等。而桥梁养护多以桥梁的外观检测为基础,并贯穿于整个运营期。例如桥梁检测人员通过目测桥梁表面的凹坑、麻面等来判断是否需要进行养护,并且采取何种力度的处治方式;利用简单仪器检测桥面是否发生超过安全限度的位移等。这些传统的桥梁外观检测方法需要大量技术人员参与,成本较高、实时性差,且检测时会对交通产生一定的阻碍。2007年8月1日I-35W密西西比大桥曾发生由于养护不足而突然坍塌的事故,由此可见,养护工作在桥梁服役周期内至关重要,故亟需研发出可实时且准确检测桥梁外观的新技术。

  目测是传统桥梁外观检测常用的方法。该方法对承担该项任务的人员的知识经验要求较高,需要政府投入较多的人力及资金,而且检测作业的安全难以受到保障。受桥梁结构的影响,人工检测的盲区较多,例如裂缝通常分为显性与隐形,由于观测隐形裂缝比较困难,会使技术人员忽视对该部分的养护工作,从而给桥梁安全埋下隐患。桥梁检测车也在桥梁检测过程中发挥一定作用,但因受市场范围的限制,目前对其研究投入较少,对它的使用寿命亦无明确的规定,导致企业对桥梁检测车的维护不够充分,在实际检测作业中易发生事故;因其体积较大,当其作业时需要封闭部分交通;此外,由于结构设计的影响,它检测时也存在较大盲区。GPS技术则主要用于桥梁外观检测中的变形检测,但受限于其精度,无法捕捉一些间隔较短的形变信息;而光纤传感器易受环境因素的影响,难以实现长期监测。

  随着近几年摄像机精度的大幅提升,对激光雷达等仪器设备的研究不断深入,桥梁检测中出现了无损检测,并开始在此方向上继续探索。无损检测,顾名思义即在进行检测工作时并未对被检物体造成损伤,目前所适用的主要设备为激光雷达、传感器及超声波等,本文所介绍的图像检测亦属此列。当摄像机进行检测时无须接触桥梁,更不会对桥梁造成损伤,且无必要根据不同的检测内容更换相机设备。而激光雷达一般只在桥梁的厚度或密度检测时才能发挥良好的效果;由于道路桥梁环境复杂,超声波检测出的结果易受干扰,致使结果不准确或难以分析;传感器检测技术则对与之配合使用的转换装置提出较高要求。

  目前常用于工业中的摄像机有单目、双目及单反三种类型,图像技术首先利用摄像机采集桥梁外观图像,并建立串联的相机网络,将相机采集到的图像信息利用有线或无线传递到云端。而人为检测的主观性较大,不同的技术人员针对同一个图形得到的信息结果会存有差异,不利于对桥梁结构状态进行准确评估。各种图像处理方法为桥梁病害的测定打开了新思路,通过对相机进行标定,然后依据图像信息将桥梁部分结构外观重建三维模型。针对不同问题采用不同算法进行特征检测,并与正常状况下的特征进行匹配,进而得出需检测部位的特征状态,达到图像检测的效果,其具体流程原理如图2所示。硬件设备相机的类型根据实际检测的内容及检测位置加以选择,对其精度亦提出较高要求,若精度偏低则会导致所得到的图像信息提取困难,而选取合适的相机标定方法也至关重要。

  目前桥梁正向大型化、空间化方向发展,对桥梁的各种性能要求也在逐步提升。桥梁建设周期较短,但其运营期内的养护却是个长期的过程。因桥梁传统的维护方法存在较多缺陷,随着近年来计算机技术的突飞猛进,各行各业开始跨界融合,给予相关研究人员很大的启发,促使他们深耕于桥梁检测技术领域,涌现了一批创新技术并得到推广应用。此外,随着大型桥梁的相继涌现,桥梁的高度也在不断增加,特别在一些多风地区,桥梁经常会受到较大风力的冲击,故对其实时性监测至关重要。

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