一、实现结构安全长寿命保障的必要性及精准检测/监测技术要求-智慧基础设施

日本庞大基础设施维护管理/更新的战略

管理维护方式方法

事后型维护：发生病症后治疗，对症下药，

预防型维护：定期提前维护，防患于未然

预知型维护：通过高性能长期监测技术，解析评估技术和智能化技术精确把握结构的早 期病状，追求效益/成本比最大化或全寿命周期成本最小化

通过预知性维护追求全寿命周期成本最小化

安全长寿命（安全性、耐久性、健康性）技术要求

二、自动化检测技术及损伤精准探测与识别

桥隧等实际工程中的应用现状

针对材料性能检查(如强度、弹性模量)：以冲击锤为主，获得混凝土强度 等基本性能参数

技术优势：满足新建结构的品质调查和定期维护检查，操作简便；依据既有标准实验方法

针对结构表面损伤(如裂缝宽度、深度）：以超声波检测技术为主，探知裂 缝相关参数

技术优势：检测结果直观、可信度高；定量测量精度还有待提高

针对结构内部损伤检测(混凝土空洞、钢筋腐蚀)：以传统的铁锤敲打音谱分析法为主， 其次是电磁波扫描和光纤内窥探伤。

技术优势：敲打音法操作简单；电磁雷达波扫描等方法通过图像直观的显示损伤，短时间内即可完成多个对象的检测

电磁波检测技术进展

（1）基本原理：微波在混凝土等介质中传递 时出现的界面反射

（2）技术特点：非接触式检测方式，探测钢筋位置、混凝土厚度、 内部空隙

（3）实际应用中的问题：精准计算钢筋、空腔深度时，需预输入不同介质内传播速度；微波传播速度受混凝土等导电率、导磁率和电阻率等多参数影响；不同成分的混凝土内传播速度各异，需对混凝土介质取样标定传播速度；设备须置于混凝土表面，大范围检测使用困难。

超声波检测技术进展

（1） 基本原理：超声波传递时间及速度、反 射波解析

（2）技术特点：非接触式表面探伤，检测周期短、效率高；检测方式 多样（垂直/斜入射，单点/多点/移动）；探测结构均 一性、混凝土品质变化、裂缝、浅层损伤（3-5cm）

（3）实际应用中的问题：变截面结构和复杂损伤时，难以形成客观的检测结果；目前超声脉冲波检测主要用于对结构局部损伤的精查；多个及复杂形状的损伤识别精度尚且不够，图像特征值提取算法尚需要进一步提高

结构健康监测技术及损伤精准探测与识别评估

结构健康监测技术有三大瓶颈包括：海量数据无法有效分析结构损伤；传感器功能单一、耐久性差，缺乏有效的性能评估方法；系统综合性能不足（以光纤传感技术为例）

中小跨径桥梁安全与健康监测方案

隧道安全与健康监测系统

隧道纵向不均匀沉降变形监测方案

结论

1）基于发达国家的经验教训和我国基础设施的量和质方面的突出 问题，通过建立智慧基础设施及其资产管理系统，实现桥梁的安全 服役及长寿命化，有效降低维护管理费用的必要性已是势在必行；

2)桥梁隧道等交通基础设施安全长寿命的关键之一是解决损伤的精 准检/监测。从事后性维护管理模式向预防/预知维护管理模式转变 的有效性在发达国家已得到了一定的成效。同时基于自动化检测与 健康监测技术的预知性维护管理模式也逐步得到了各方面的认可；

3）近年来结构自动化检测与健康监测技术有了长足进步，可望在 结构精准探测及结构健康状态评估发挥更大作用；

4）结构区域分布传感理念顺乎了工程结构的特性特征，有机地弥 补了结构局部传感和宏观传感的不足；区域分布传感数据能够有效 的用于损伤的早期即精准识别及状态全面评估。