HNTB的国家首席桥梁工程师Ted Zoli将桥梁检查与将其孩子送往医生进行了比较。“每隔几年,您就会拍摄另一组桥梁的照片,最终您可以对其进行定型。您会以更深入的回应方式关注并有记录。”但是,就像不想在嗅探的第一个迹象的父母一样,一旦经理了解桥梁的特征及其行为,他们就不需要做出不断的深入重新检查。他们一直在寻找通过已经拥有的数据做出更好决策的方法。佐利说:“我们花了很多钱检查桥梁。”“问题成为是否有一种技术上有效的方法来做到这一点。”

无人机是答案的一部分。12月5日,英特尔宣布与明尼苏达州运输部和肯塔基州运输机柜合作,应用了英特尔的高级商业无人机解决方案 - 包括前挡式计划软件,Falcon 8+无人机和后处理数据管理,以检查复杂的桥梁基础设施。英特尔的软件用于设计飞行计划和图像捕获位置。该公司宣布说,该任务可以年复一年地进行随后的任务,从而使检查员对桥梁不断变化的质量和潜在恶化的“苹果对申请”进行比较。无人机可以捕获3D重建的详细航空数据,以降至地面样品距离的毫米精度。

该技术用于桥梁等资产,还可以帮助检查人员将多个数据集连接到基础设施资产,从而使工程师能够随着时间的推移监视变化条件。根据英特尔版本,可以通过名称,位置和日期轻松召回每个资产及其数据。

迈克尔·贝克国际(Michael Baker International)的桥梁检查负责人保罗·麦坚尼斯(Paul McGuinness)与英特尔无人机调查合作的肯塔基州一部分有关,他说迄今为止的反馈是积极的。他说:“无人机没有替换[手动]检查,但它们是进行物理检查之前的筛选工具。”

The drone supplemented the work of Michael Baker’s rope-climbing inspectors—and that technology, too, has undergone improvements. “We’ve doubled productivity using power seats,” he says, describing a power-assisted “bosun’s chair” Michael Baker’s inspectors have started using to speed up aerial inspections. “You feed the rope through the seat and ascend the cable, rather than rappelling. You can inspect going both up and down. It’s twice as fast and doesn’t fatigue the climbers,” he says.

丹麦桥梁斯堪的纳维亚银行项目总监Finn Gottfredson表示,他的桥梁工程公司在过去两年中开发了自己的基于无人机的虚拟检查工具。“多年来,我们一直从飞机上拍照来制作数字模型。我们认为在检查期间我们可以做类似的事情。”他说。

该公司检查了丹麦的一座主要悬架桥的Stoerbelt上的两个锚固块,并使用特写镜头和远程照片创建了专业的3D型号。The camera’s direction of view and the position of the drone relative to the bridge all can be seen in the model, which helps engineers making observations and notes in the model better understand what they are seeing and where the issue is in relation to the whole structure. “We used these models to navigate—you could easily lose the feel of where you are when you look at pictures. You can draw a circle around your observation and register it in a database.”

Gottfredson说,Cowi正在努力将这种模型检查评估数据纳入资产管理系统。他预测:“在未来几年中,资产管理系统和建筑信息建模将合并。”


Unusual Sensors

毕生的土木工程师Ed McSpedon决定帮助一家初创公司的金属疲劳解决方案,该解决方案针对基础设施市场,采用两种新型传感器。“它不可能为初创公司选择一个更困难的市场。我们的行业不是最开放的变革和创新。”他说。“许多客户都在政府中,因此没有任何创新的回报。没有人愿意成为第一个,但也没有人愿意成为最后的。”

其中一个传感器是电化学疲劳传感器。它被放在桥梁裂缝上,传感器内部的腔体充满了电解质,该电解质在钢顶上产生了被动的锈蚀层。如果裂缝开始生长,它将打开先前未暴露的钢层,并改变电流穿过电解质涂层的电流,从而提醒检查员裂缝的生长。

“Nobody wants to be first, but nobody wants to be last, either.”

- 桥梁工程师Ed McSpedon在尝试新检查技术的公共机构

另一个产品是一种疲劳保险丝,看起来像平叉。叉子中的每个尖端都有不同的凹槽。每个缺口都会以结构的预期疲劳寿命的一定比例破裂。例如,如果检查员看到一种反射的尖齿,那么40%的疲劳寿命已经比预期的要早,它表明钢铁成员过早地失败了。

Marybeth Miceli是一名材料科学工程师和非破坏性测试的专家,八年前开始了Miceli Infrastructure Consulting LLC,以帮助公共基础设施管理人员确定哪些类型的检查工具最适合他们。“与此同时,我们帮助科技公司找出并行技术转移,例如将航空解决方案带入桥梁行业。您必须说[桥所有者]的语言。如何使他们的工作更轻松?它将如何减少检查工时?如果他们可以在正确的时间做出正确的维修决定,这将如何影响整体资产管理计划?”

有许多改进或新技术可用或测试。例如,桥梁通常对灌浆的质量有问题。梅克利(Miceli)召回了一座桥,其浓度比预期高400%。“我们曾经只是寻找空隙。现在,我们需要更全面的技术,这些技术将允许在没有空隙的情况下找到腐蚀。您可以使用超声波引导的波浪或声学排放来聆听纤维断裂,”她说。

冲刷是正在解决的另一个问题。Miceli说,一家名为Sensr监视解决方案的公司使用三个加速度计和位于两个方向的倾斜度计,以监视高速水域事件时的码头运动。这些力量是什么?当看绝对倾斜时,她问:“码头回到了原来的地方吗?”

去年1月,在特拉华河 - 镇上的收费桥上的桁架裂缝,拱形的钢铁,四车道,连续的桁架桥穿越了新泽西州伯灵顿镇之间的特拉华河和宾夕法尼亚州的布里斯托尔镇,导致了临时关闭。这使圣母大学结构工程副教授Ashley Thall和她的学生Yao Wang有机会使用三维“数字图像相关性”进行压力分析。


无损监测

DIC is a noncontact, nondestructive photographic monitoring technique that measures full-field strains and displacements using pattern recognition and photogrammetric triangulation principles. For bridge monitoring, DIC provides additional advantages as it is portable and does not require wiring or an installed on-site data acquisition system.

研究人员在整个维修过程中使用了两台安装在刚性条上的摄像机在北桁架的七个成员中拍摄表面菌株的照片,其中包括垂直将结构从塔楼上升起以恢复桁架的位置,然后进行张紧后张紧。并剪接破裂的成员以恢复原始的死负荷力。

DIC已经存在了一段时间,但是“现在我们将其用于令人兴奋的项目,” Thrall说。18luck官网她在纽约的马里奥·库莫桥(Mario Cuomo Bridge)和印第安纳州的几座钢梁桥上使用了DIC,并监视了梁被车辆击中后造成的压力。DIC有其缺点,但将其与其他不断发展的技术相结合,具有改进的希望。她说:“确实需要一整天的时间才能拍摄和拍照。”她说,她还不得不使用人工升级,但与诸如无人机这样的技术补充,“肯定会使事情变得更容易”。

其他现有的桥梁监测技术也在不断发展。弗吉尼亚州运输部(VDOT)的安全检查助理结构和桥梁工程师克里斯·威廉姆斯(Chris Williams)说:“地面穿透雷达的演变是我们名单上的一件事情之一。”“过去,我们使用了一个单个频率的设备。现在,我们正在尝试3D GPR,并在[使用]多个频率的优势中同时进行。您可以更深入地进入混凝土甲板,并获得更高的细节分辨率。”

关于红外热力计,“我们不是单个相机,而是尝试延时红外摄像机,”威廉姆斯说。“将多个图像组合在一起,以创建一个清晰的图像。”VDOT工程师还使用伽马射线辐射来扫描张紧肌腱管道和卫星成像以在几座桥梁上扫描大面积。

VDOT的研究科学家伯纳德·卡斯纳(Bernard Kassner)说:“许多这些技术并不适合日常使用,但是我们可以根据需要或在传统方法无法为我们提供所需的答案时应用它们。”

随着发展的技术,解释数据的问题。“我希望看到量化数据的改进;现在有一些差距。“借助这些新技术,一些数据很容易被误解。”


淹没数据

科伊的戈特弗雷森同意。他说:“您可以淹没所有这些数据。”“很难知道什么是严重和什么是噪音。在丹麦,我们尝试保持较低级别的监视。但是有了物联网,它变得如此容易捕获数据。”

威廉姆斯指出,数据收集的速度,处理能力,当前软件的复杂性以及所涉及的分析都可以更强大的数据使用。“我们正在研究增强现实,摄影测量和激光雷达。我们已经对HoloLens进行了一些实验,以及检查员如何利用它来拉出现场桥梁的数据。一切都在迅速发展,但仍在不断发展。”他说。

“We need reliable remote access, but there’s no substitute for tactile inspection.”

- 克里斯托弗·威廉姆斯(Christopher Williams),弗吉尼亚点

无论进化如何,传感器,无人机和其他技术都只会增加,而不能取代人类的检查。VDOT研究科学家Soundar Balakumaran说:“视觉检查仍然很重要,并且将在很长一段时间内保持这种状态。”“我希望看到可以增加人类参与非破坏性测试阶段的技术。”

威廉姆斯补充说:“无数次,我们已经看到了横梁的束缚,但看起来很稳固,如果您拍摄图片或视频……这就是它所显示的。然后,您用锤子敲打它,而6英寸的一件掉落。”

威廉姆斯说,这表明没有替代触觉检查和人类的眼睛训练,以了解缩放果皮的含义以及发现的紧急程度。他说,该过程需要了解桥梁力学。“也许某些任务可以自动化,但最终的决策点需要人类。”

工程师说,任何导致检查安全性和效率提高的事情都是可取的。威廉姆斯说:“我们需要可靠的远程访问。”“如果有一种方法可以装备爬行的无人机或空中无人机或水下无人机,则传感器功能不仅会显示表面,而且可以给出透视的视图以显示地下缺陷。这将使我们在需要动手随访的区域中归零。例如,我们有一英里长的桁架桥。我们可以利用远程技术事先知道要看哪些领域。”

当工程师寻求将现有实践与新兴技术合并时,看起来自动无人机和集成分析将发挥重要作用。但是英特尔无人机集团营销主管辛迪·诺格(Cindy Ng)认为,无人机还需要自治,智能和先进的飞行安全技术,以便可以在没有飞行员的情况下自动执行桥梁检查操作。

“I’d like to see drone technology make it easier and more effective to conduct bridge inspections on a repeatable and regular cadence so that motorists, commuters, tourists and pedestrians won’t have to wonder if the bridge they’re crossing is safe,” Ng says.