啟示與革新｜科技賦能橋梁安全，筑牢城市生命線
- 發布時間: 2025-04-28
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背景：索結構橋梁安全風險
索纜橋梁作為大跨度橋梁的核心承力構件，其可靠性直接關系到橋梁的整體結構安全。近年來，索纜橋梁運營安全正面臨多源風險疊加挑戰：從設計階段的無加勁縱梁吊桿拱橋的結構冗余度不足、施工中防腐措施不到位等質量隱患，到長期服役中的材料老化、重載交通加速疲勞劣化；從傳統檢測手段難以捕捉錨固松動等隱蔽病害，到突發火災、地震等極端事件威脅，全生命周期風險管控亟待突破。
近日，國內外已發生多起由纜索系統失效引發的橋梁安全事故，引起了工程界對纜索耐久性問題的重點關注。此類事故暴露出隱蔽病害難察覺、突發風險缺預警、傳統維保低效三大痛點，倒逼行業加速技術革新。通過智能傳感、數字孿生等科技手段實現結構狀態的精準感知，構建"實時感知-智能診斷-精準干預"的智慧運維體系，正成為筑牢索纜橋梁安全防線的破題關鍵。
趨勢：數智化運維技術
1 / 智能檢測技術
上海建科院針對索結構長期面臨的隱蔽性腐蝕等潛在風險，以及傳統檢測手段在覆蓋范圍、精度效率等方面的技術瓶頸，自主研發了索結構內外部檢測的系列化裝備，并制定相關行業技術規范，推動檢測作業向標準化、智能化方向轉型升級。
● 爬索機器人檢測技術：自主研發了上海首臺橋梁索結構檢測專用爬索機器人系統，實現高空索結構全自動、全覆蓋、高精度檢測。該爬索機器人采用全自主設計，集成機器人控制、無線通信、智能爬升等六大核心系統，具備8米/分鐘穩定爬升能力和10公斤負載性能，通過多攝像頭協同與AI圖像識別算法實現360°無死角檢測，確保高清影像穩定傳輸與表觀病害精準識別。
● 無人機智能檢測技術：研發了集成高清攝像與激光掃描雙模傳感的橋梁檢測無人機，搭載先進的計算機視覺算法，創新采用SLAM實時建圖與自適應動態航線規劃技術，實現了復雜環境下主纜、拉吊索等高空隱蔽區域的自主避障巡檢。系統通過多視角影像的SIFT特征提取與SFM三維重建技術，結合AI智能分析，不僅完成了橋梁結構的全息建模，更實現了表觀病害的精準識別與動態追蹤。
● 內部銹蝕無損檢測技術：索結構內部的鋼絲銹蝕是威脅橋梁安全的重要隱患，漏磁法和磁致伸縮導波法作為兩種先進的非破壞性檢測技術，為索體內部損傷識別提供了有效解決方案。
● 檢測更新的標準化體系：主導編制了《拱橋吊桿更換技術規程》（T/CECS 1546-2023）和《橋梁拉索磁致伸縮導波檢測標準》（T/CECS G:J55-01-2023），在編上海市地方標準《拱橋吊桿檢測評定與更新技術標準》、CECS標準《磁通量法索構件缺陷檢測規程》等行業關鍵技術標準，填補了國內索結構的無損檢測、維護和更換領域的標準空白，推動索結構檢測從"經驗作業"向"標準化、數字化作業"轉型升級，為我國橋梁管養水平的提升提供重要技術支撐。
2 / 實時監測技術
索纜結構橋梁的安全風險具有隱蔽性、累積性和突發性等特點，面對設計缺陷、材料老化及突發災害等多重挑戰，以實時監測技術為核心的主動防御體系成為行業突破方向。通過高精度傳感、智能診斷和動態預警，實現對索結構全生命周期風險的“早發現、早干預、早控制”。
● 大數據分析與人工智能：基于深度學習時序預測模型突破了傳統監測技術的局限，實現對索力、腐蝕速率等關鍵參數的動態建模，精準捕捉結構的異常演變。利用時空關聯分析，通過建立結構響應與環境因素、荷載特征的時空關聯矩陣，實現了對隱蔽性損傷的早期預警。
3 / 智能化運維管理
隨著索纜結構橋梁服役年限的增長，其面臨的運營風險呈現多元化、復雜化趨勢。傳統的運維管理模式在應對突發風險預警等方面已顯現明顯不足。因此，智能化運維管理體系的構建成為突破行業發展瓶頸的關鍵路徑。這種創新管理模式不僅顯著提升了風險預警的時效性和準確性，更為實現養護資源的最優配置，保障索纜結構橋梁的長周期安全運營提供了智能化解決方案。
● 數字孿生平臺：創新構建了以BIM模型為核心的索結構數字孿生系統，融合智能監測、機器學習等技術，建立從風險預警到養護決策的閉環管理體系，實現重大風險實時預警，推動橋梁運維從被動應對向智能維護決策預測性維護的智能化轉型，顯著提升橋梁結構運營效率。
● 智能維護決策：基于歷史檢測監測數據建立結構退化模型，預測索結構的剩余壽命，基于強化學習方法制定科學合理的維護計劃，優化維護資源分配，形成覆蓋"感知-診斷-決策-執行"全鏈條的智能運維閉環。
4 / 耐久性提升技術
索纜結構的材料老化、環境侵蝕與疲勞損傷等耐久性問題隨服役時間日益凸顯，傳統被動式維修已難以滿足現代橋梁長壽命需求。針對這一挑戰，耐久性提升技術從"事后修補"向"源頭防控"轉變，上海建科院通過創新材料研發、智能防護系統與主動加固技術的融合應用，創新研發了在役橋梁的氣密防護措施。這些技術突破不僅顯著延長了索纜結構的使用壽命，更通過預防性干預大幅降低了全壽命周期維護成本，為橋梁基礎設施的可持續發展提供了關鍵技術支撐。
● 高分子纏包帶防護系統：研發了特種高分子纏包材料以及三層復合纏包帶結構，有效修復了索體護套老化及應力開裂問題，實現卓越的防腐防水性能并攻克界面粘接難題。
● 高強度鋁合金氣囊密封裝置：以填充壓力氣體的密封袋為核心部件，有效解決纜索錨固端在振動狀態下的長期密封可靠性問題。
未來：構建橋梁安全智能體系
隨著智能化技術的快速發展，橋梁運維行業正迎來數字化轉型的關鍵期。隨著《"十四五"現代綜合交通運輸體系發展規劃》將基礎設施數字化列為重點任務，以智能檢測和實時預警為核心的新一代運維體系，正在重塑橋梁安全防線。未來，數字化與智能化技術的深度融合，將持續優化橋梁風險防控體系，為城市生命線的安全運行提供堅實保障。
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