[分享]智慧管养需多学科跨界融合

近年来，随着管养理念的转变，对于大跨径桥梁的养护工作越来越重视，从2011年开始，为了切实保障桥梁安全，交通部开始组织开展国家干线重点桥梁监测工作，在全国范围内每年抽检40座具有地域代表性和路网代表性的桥梁，进行养护管理规范化评价，至今一共抽检了320座桥梁。通过桥梁国检，桥梁事故数量得到了有效的控制。尽管如此，在桥梁检测与管养工作中仍然存在很多盲区亟待解决。

谈到桥梁监测，大家所熟知的长期监测，在大跨径桥梁上安装监测系统，不间断的进行数据采集，造成了海量的数据，数据分析难度很大。虽然监测系统本身有很多优点，但还是面临着一些问题。例如受制于资金压力，监测系统规模有限，无法提供全面的数据。在系统建构时，由于无法准确预测未来需求的变化，造成系统的灵活性不足。因此，目前采取的做法是增加短期监测，来补长期监测的不足。短期监测就是利用可更换的移动化的传感器，通过移动化的技术，即插即用型的模式，灵活部署。例如将传感器安置在一座桥上，连续监测30天或50天之后，再移到下一座桥上继续监测。这样可以使数据量变小，便于分析，也可以大量部署，全方位进行监测。对于只需要关心数据报告的客户而言，没有系统维护之虞，属于纯轻资产管理。

举例来说，利用密集布设的温湿度传感器，可以识别钢箱梁内的温湿度变化。对全桥70%以上的梁段布设了共计140个温湿度传感器，通过72天的观测，发现下雨的时候，湿度可以到达80%、90%甚至95%、100%，这说明除湿机出了问题。因此，通过类似的短期监测，周期性的或临时性的数据采集，就能够清楚地知道桥梁目前的状况。

因此，建议加强短期监测在整个健康监测业务中的比重。采用长短结合的方式，将目前庞大的、固定的监测系统，变为精悍的、灵活的健康监测系统。

桥梁的养护维修涉及很多方法，在进行设计时，不管是概念设计、加固维修设计，还是新建桥梁的设计，都需要一个系统性的设计方法。

以加固维修设计为例进行说明。从理论上讲，加固设计不同于新建设计。加固设计也是一项系统工程，它的边界条件和新建是不一样的，包括原来的设计、施工状况、运营期检测养护情况（例如定期检测、线形观测、冲刷监测、小修保养、改造情况、环境变化、荷载情况等）、结构可能的性能退化（例如开裂、锈蚀等导致结构刚度下降）。加固的原则是尽量不增加太多重量，通盘考虑加固方法对结构体系的总体影响。例如加固时只考虑了上部结构，忽视了下部结构，造成加固之后下部结构的垮塌。

目前的加固维修方法正逐步成熟，在技术层面，从规范的规章制度到材料、标准等方面，陆陆续续出现了很多加固设计方面的依据。加固设计的原则除了需要满足规范的要求、业主的合理要求以外，优秀的设计强调全寿命成本最低。由于维护、加固本身比新建难度大，方案制定应充分考虑维护加固后的使用效果与寿命，做到“不损伤原结构、不造成新的损伤”。

例如，《公路工程技术标准》（JTG B01-2014）中提到，桥涵改扩建应符合以下规定：新建桥涵（含拼接新建部分）应满足现行设计标准的要求；对直接利用的原有桥涵，应进行检测评估并满足原设计荷载标准要求，二、三、四级公路提高等级时其极限承载能力应满足或采取加固措施后满足现行标准的要求；拼接加宽利用的原有桥涵，应进行检测评估并满足原设计荷载标准要求，且其极限承载能力应满足或采取加固措施后满足现行标准的要求；整体拼接桥梁的桥下净空，不应小于原设计标准；对直接利用或拼接加宽的桥涵，应提出有针对性的运营管理和维护措施。

桥梁管理问题涉及社会和工程技术等多个领域，在不同地域、不同时间，这些问题的解决不能仅凭一种方式。桥梁管理既涉及技术，又牵涉管理，是一门多学科融合的综合艺术。例如针对桥梁的检测新技术，遵循减少人力、消除盲区、数据多样可靠、实时观测的原则，开发出无人巡检技术，包括无人机、水下机器人、无人驾驶梁底检查车；利用高清摄像进行远距离的非接触式检测；智能化的巡检，包括智能外业记录系统、批量报告生成器、基于BIM的病害展示；通过爬索机器人、桥梁检测机器人等进行自动化机械巡检，以及借助北斗系统进行桥梁形变监测等。

尽管新的技术层出不穷，但仍然不能完全满足现阶段桥梁的养护需求，因为缺乏高技术水平的操作人员，以及缺乏配套的相关软件工具，因此在实际应用过程中的效果参差不齐。

桥梁建设发展速度快，存量越来越大，大跨度桥梁养护管养任务也越加繁重。重建轻养的现象依然存在，管养人员的素质也亟需提升，良好的管理体系和技术手段才能为桥梁的安全运营提供保障。因此，通过不断研究、探索新技术，满足管养工作的需求，大跨度桥梁管养才能成为助力我国基础设施事业蓬勃发展的重要动力。