爬墩機器人、「水下小眼睛」齊上陣,給成都104座橋樑做「體檢」

2024年05月10日17:00:58 科學 6227

如果說城市是一個生命體,那麼一座座城市橋樑就是連通城市肌體的動脈。為確保城市橋樑安全運行,準確判斷橋樑健康狀況,今年3月底開始,成都市道橋監管中心對青龍場立交橋、芙蓉島大橋、清水河懸索橋等104座市管橋樑開展結構定期檢測,包含15座特殊結構橋樑。

據悉,此次將運用全站儀、無人機、工程船、ades缺陷檢測系統等20多種「體檢手段」,其中有爬墩機器人、萊卡ms60掃描儀、「水下小眼睛」等7種新技術、新設備在今年首次運用。本次「體檢」預計在2024年5月底前全部完成,最後,道橋監管中心將會同橋樑檢測單位根據採集數據、評估橋樑健康狀況等級,及時排查診治「暗傷」「內傷」「外傷」,保障城市交通命脈安全運行。

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▲青龍場立交橋

爬墩機器人

20分鐘即可完成對橋樑墩柱的精細化檢測

5月10日上午,在青龍場立交橋,成都市道橋監管中心工作人員正在使用墩柱結構環形視覺掃描攀爬作業檢測機器人對墩柱進行檢測。

在現場,負責橋樑檢測的專業技術人員將機器人安裝到墩柱上,並將其調整到與橋墩直徑相適應的大小。隨後操縱遙控器,機器人開始緩緩上爬,宛若一朵嵌套在橋墩上的「鋼鐵牽牛花」,不斷生長。

墩柱就像是橋樑的大腿,是支撐橋跨結構的重要部位,其安全性尤為重要。青龍場立交橋是本次「年度體檢」中的重要橋樑對象之一,該橋作為涉鐵跨線橋,橋拱長、承力重、通車流量大,是城市東北的重要樞紐。

這項自主研發的機器人有個更通俗的名字——爬墩機器人。直徑1.2米到1.7米的橋墩,都可以通過爬墩機器人進行全域、精準檢測。

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▲爬墩機器人正在作業

在過去,高墩、高塔結構的檢測經常採用遠距離光學望遠鏡觀測、近距離人工吊裝觀測等方式。「這些(傳統)方法檢測效率和檢測精度不高,且受環境影響大,僅能在晴天、通視等光線較好的環境下進行,尤其是較高的橋樑墩柱,檢測難度較大。現在有爬墩機器人,只需要在地面上操作就能搞定,不僅方便,而且提高了精細化檢測水平。」中鐵西南科學研究院有限公司工程師王會鋒介紹,「機器人內部擁有姿態感測器,可以確保上爬過程中的穩定。同時可以利用環形軌道上的掃描儀器對橋墩進行視頻素材採集,並最終生成柱體的bim模型,通過這些素材和模型,我們可以實現對墩柱的精細化檢測,有力確保橋樑的安全」。

在效率上,爬墩機器人也更快一些,成都市道橋監管中心維護科科長陳楊介紹,在過去,一個橋墩需要半天時間通過人工完成檢測,如今爬墩機器人20分鐘就可以搞定。

「水下小眼睛」

開展7座橋樑的水下基礎專項檢測工作

成都是一座親水的城市,城市橋樑中也有許多跨河橋。在今年的橋樑體檢中,一共有7座橋樑將通過水下機器人的幫助進行水下基礎專項檢測。

為了確保橋樑水下結構的安全穩定,道橋監管中心在此次檢測中運用水下機器人ps200對橋樑水下基礎進行專項檢測。該機器人有水下高清攝像機等設備。

府青橋是府青路上跨沙河而建的一座橋,使用年限超過20年。

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▲機器人接近和檢測橋樑水下結構

5月10日,在府青橋,檢測人員把機器人放入水中後,通過遙控器控制機器人從水面、水下多個角度貼近橋樑水下結構,實現在複雜水流環境下高效、安全、準確地對難以到達的水域和角落開展數據和病害採集。

「利用水下機器人,可以對水下的基礎沖刷情況、橋樑的基礎結構進行觀測,通過機器檢測保證橋樑全覆蓋,避免人工下河作業的危險。」陳楊介紹。

護好「腰」是關鍵

無人機、掃描儀均運用到橋樑檢測中

如果說橋墩是橋樑的腿腳,那預應力束就是青龍場立交橋這樣的系拱桿橋的腰脊,青龍場立交橋等大型橋樑跨度廣、受力複雜,「腰」的健康更不容忽視。

在本次檢測中,道橋監管中心應用預應力張力測試儀,對青龍場立交橋主橋體外預應力束進行了細緻檢測。現場橋樑檢測人員先是拆除外擋板,暴露出應力束後,通過張力儀微開槽的形式對束體進行應力測試,通過同點多次測試與多點測試相結合的形式,完成對橋樑應力的檢測,確保了重要橋樑受力結構的安全、穩固。

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▲無人機檢測作業

此外,在對高墩、高塔橋樑的檢測中,道橋監管中心將採用無人機觀測速檢篩選+墩柱結構環形視覺掃描攀爬作業檢測機器人的形式,實現對高墩、高塔結構的零死角檢測,做到讓每一座橋都「腿腳利索」。中鐵西南科學研究院有限公司橋樑所副所長曹文介紹,無人機是目前運用的較新技術,主要是用在人工無法近距離接觸的高墩、高塔等(橋樑)結構。

在現場,通過萊卡ms60掃描儀,可以360度、無死角對橋樑進行掃描建模,生成的模型可以和之前的進行對比,觀察橋樑有沒有變形或位移,以保證橋樑的結構運行安全。

紅星新聞記者 顏雪 攝影報道 部分圖據受訪者

編輯 李鈺儀

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