По данным Американского общества инженеров-строителей, в США насчитывается более 617 000 мостов, 42% из которых имеют возраст не менее 50 лет, а 7,5% считаются структурно неполноценными, то есть находятся в "плохом" состоянии. И это только в США!
В мире ситуация разнится, но у всех стран есть одна общая черта — стареющая инфраструктура!
Посмотрите, как пять самых знаковых мостов по всему миру могут быть обследованы и защищены с помощью различных технологий...
Мост "Золотые ворота", построенный в 1937 году, - это великолепный подвесной мост, соединяющий Сан-Франциско с Тихим океаном. Мост весом 894 500 тонн был спроектирован и создан всего за четыре года и считается чудом инженерной мысли благодаря сложному инженерному проекту конструкции. Стальной мост подвешен с помощью двух основных тросов, проходящих над вершинами башен и закрепленных в бетонных креплениях на каждом конце.
Американская ассоциация государственных автомобильных дорог и транспорта (AASHTO) рекомендует проводить инспекцию моста каждые два года. По сообщению газетыSan Francisco Chronicle об инспекции моста "Золотые ворота" в 2018 году, лицензированные инженеры и обследователи "в течение трех недель преодолевали высоту башен и бетонного основания 81-летнего моста, фотографируя и делая заметки на бумаге во время обследования".
К счастью, сейчас существуют более эффективные способы проведения визуального контроля. Вместо того чтобы использовать блокнот и бумагу для записи результатов, интеллектуальное программное обеспечение INSPECT может собрать все воедино, фиксируя дефекты с помощью искусственного интеллекта (AI) и отображая в дополненной реальности (AR), надежно сохраняя все данные осмотра, фотографии и заметки в одном месте.
Состояние стали и бетона мостов не всегда можно определить визуально, поэтому требуется технологический подход для проверки состояния конструкций как выше, так и ниже уровнем моря. Под водой находятся большие бетонные фундаменты моста "Золотые ворота", которые поддерживают две главные башни. Для их обследования используется специальное гидролокационное оборудование, опускаемое глубоко под воду, и конечно команда водолазов.
Над уровнем моря культовый мост состоит из двух стальных башен и мостового настила, бетонных опор, анкерных креплений и массивных бетонных блоков, которые удерживают несущие тросы из оцинкованной углеродистой стали. Состояние металла стальных тросов можно контролировать с помощью специальных дефектоскопов и твердомеров. Бетонные блоки, опоры и анкерные крепления можно обследовать с помощью непрерывно-волновой технологией со ступенчатым изменением частоты (SFCW)георадара,УЗК эхо-импульсным методом, и молотка Шмидта.
Благодаря интеллектуальному программному обеспечению эти неразрушающие технологии обеспечивают детальное понимание текущего состояния и наличия дефектов конструкции моста "Золотые ворота" в режиме реального времени, что дает основание для принятия решений по профилактическому обслуживанию.
Тауэрский мост — один из самых известных мостов Великобритании, построенный в 1886 году. Строительство заняло в общей сложности восемь лет, при этом более 11 000 тонн стали было использовано для изготовления башен и пешеходных дорожек, а также более 70 000 тонн бетона для двух опор, поддерживающих конструкцию. Для защиты стали каркас был облицован корнуэльским гранитом и портландским камнем.
В Великобритании мосты подлежат визуальному осмотру каждые два года и более тщательному осмотру каждые шесть лет. За любыми подозрениями должны последовать детальные проверки с использованием специальных технологий, позволяющих заглянуть в камень или бетон, обнаружить коррозию. В отчете по обследованию марта 2021 года видно, что при последнем визуальном осмотре Тауэрского моста не было обнаружено никаких существенных недостатков, требовались лишь некоторые работы по устранению незначительной ржавчины.
Вероятно, это было большим облегчением после масштабного ремонта и реконструкции моста, которые проводились на протяжении многих лет . Во время капитального ремонта в 1991 и 1992 годах была обнаружена коррозия, что привело к восстановлению оригинальной конструкции, чтобы вернуть мосту прочность и сохранить его безопасность.
Из отчета трудно понять, где именно находится ржавчина и каковы сроки профилактического обслуживания участков, отмеченных как "ранние признаки ухудшения" или "умеренные дефекты/повреждения", " поэтому можно ожидать частичную потерю функциональности".
Это не должны быть в виде догадок. С помощью такого программного обеспечения как INSPECT, можно не только задокументировать все результаты в несколько кликов, но и привязать их к точному местоположению. Для сооружений, требующих регулярных проверок, таких как Тауэрский мост, точное знание местонахождения дефектов может сэкономить много времени для инспекторов и команды технического обслуживания. Кроме того, INSPECT служит единым источником информации, где данные прошлых и текущих обследований надежно хранятся в одном месте. Это позволяет избежать распространенной проблемы потери данных из бумажных отчетов или наличия нескольких отчетов разного периода времени, хранящихся в разных местах. Речь идет не только о данных визуального осмотра, но и о данных детальных проверок с помощью различных технологий.
В отличие от других мостов, указанных в этом списке, Тауэрский мост представляет собой комбинированный подвесной мост, который открывается для прохода судов около 800 раз в год. Он также является самым большим разводным мостом в мире. Это означает, что диагностика Тауэрского моста, и в частности детальная, может быть долгим и сложным процессом.
В основании каждой из основных башен находится гидравлика и противовесы для открытия 1200-тонных бастионов, которые образуют проезжую часть моста. В 2021 году эти бастионы не закрылись после прохода судна, в результате чего сотни автомобилистов и пешеходов застряли на разных концах моста в ожидании ремонта. Учитывая высокую функциональность Тауэрского моста и его возраст, требуется технологичный и тщательный подход к его контролю для получения полной картины.
Например, для доступа, картирования и мониторинга активной коррозии в бетоне эффективным решением является передовая технология оценки потенциала двух полуэлементов . Для проверки прочности и однородности бетона в качестве портативных и точных методов хорошо подходят методы отскока, классический УЗК и эхо-импульсный метод.
На долговечность бетона также влияет его водопроницаемость. Для таких конструкций, как мосты, части которых расположены в воде и над водой, проверка водопроницаемости может быть чрезвычайно ценным индикатором состояния. Для измерения проницаемости бетона на Тауэрском мосту можно использовать измеритель удельного сопротивления , который даст точные данные.
Для дорожного полотна можно применять георадар , чтобы составить карту профиля дорожного покрытия. Состояние металлических деталей можно проконтролировать УЗ дефектоскопами и портативными твердомерами.
Данные визуального и детального инструментального контроля могут быть использованы для составления точного графика технического обслуживания.
Виадук Мийо во Франции — самый высокий в мире вантовый мост. Строительство виадука Мийо началось в 2001 году и заняло чуть менее четырех лет. Мост изготовлен из 127 000 кубических метров бетона, 19 000 тонн арматурной стали, плюс 5 000 тонн предварительно напряженной стали для тросов и обтекателей, при этом строители этого многоканатного моста утверждают, что мост должен прослужить не менее 120 лет. Мост Мийо имеет 7 бетонных опор для поддержки четырехполосной автомагистрали с твердым покрытием, удерживаемых 154 стальными тросами.
Поскольку виадук Мийо является одним из самых новых мостов, он также построен с использованием ряда технологических особенностей, таких как датчики движения и перемещения, включая акселерометры, анемометры, экстензометры и инклинометры. Из-за огромной высоты конструкции, эти датчики помогают обнаружить потенциальные проблемные зоны, которые могут сократить срок службы моста. Визуальный осмотр виадука Мийо обычно проводится с помощью беспилотника.
Еще один интересный момент, связанный с этим мостом, заключается в том, что он с самого начала подвергалсядетальному структурному мониторингу, что позволяет получить ценные сведения и данные, которых нет у старых мостов. С момента открытия было проведено несколько детальных экспертиз, а также проводился ежегодный контроль с использованием специального оборудования в дополнение к беспилотникам.
Однако, как мы уже говорили в недавнеминтервью с Марселем Позером, сбор огромного количества данных не является конечной целью обследования, особенно когда большая часть информации может быть недостаточной или непригодной для использования. Цель заключается в сборе достоверных подробных и пригодных для анализа данных, при этом желательно в режиме реального времени.
В случае с виадуком Мийо датчики крайне важны для мониторинга моста, поскольку он выдерживает огромные сейсмические, климатические и географические нагрузки. Эти данные постоянно отслеживаются в диспетчерской. Сочетание мониторинга конструкции с периодическими осмотрами является хорошим примером использования различных технологий для профилактического обслуживания мостов. Для сооружения такого масштаба необходимо особое внимание к организации и управлению большими объемами данных, поступающих от различных датчиков наряду с результатами обследований.
Поскольку мониторинг виадука Мийо проводился на протяжении всего периода его строительства, можно было установить контрольные значения для будущего мониторинга и технического обслуживания. Это показывает ценность и важность записи всей информации и дефектов сооружения в цифровое свидетельство о рождении. Кроме того, виадук имеет специальные места для профилактического обслуживания с доступом ко всем сторонам конструкции.
Мост с несколькими вантами также оснащен датчиками и устройствами для измерения скорости ветра, средней температуры воздуха, температуры и влажности стального настила. Другие специализированные технологии используются для проверки состояния целостности и прочности бетона и стали моста.
Совместные данные беспилотника, результаты мониторинга конструкций и осмотра используются для точного выявления любых проблем, требующих более глубокого обследования. Например,метод отскока используется для проверки прочности и однородности бетонных опор в любых сомнительных зонах.Ультразвуковой контроль служит для обнаружения пустот, раковин или дефектов, а одной из основных стратегий обследования подобных мостов является сочетание ультразвуковой эхо-импульсной и радиоволновой технологий для контроля состояния каналов пучковой арматуры.
Мост Понте ди Риальто — это однопролетный мост, спроектированный венецианским архитектором швейцарского происхождения Антонио да Понте, строительство которого заняло три года и было завершено в 1591. Это самый старый мост через Большой канал в Италии, который стал одной из главных достопримечательностей Венеции. Мост Риальто построен из истрийского камня, а к центральному портику ведут два пандуса с рядом причудливых магазинчиков.
На протяжении веков мост Понте-ди-Риальто неоднократно осмотривался и реставрировался. Во время его строительства многие архитекторы сомневались, что конструкция простоит долго, но благодаря мониторингу, тщательной реставрации и дополнительным укреплениям мост стоит до сих пор. Последняя крупная реставрация была проведена в 2015 году, когда впервые за более чем 400 лет были обработаны все структурные компоненты моста. В 364 колоннах были обнаружены трещины, и для упрочнения их заново залили расплавленным свинцом.Предварительное обследование не выявило аварийных участков, требующих особого внимания.
С помощью интеллектуального программного обеспечения можно определить, находятся ли результаты визуального контроля состояния поверхности в зеленой зоне (не требуется никаких действий), в желтой зоне (необходимо запланировать профилактическое обслуживание) или в красной зоне (требуется экстренное внимание). Любые трещины можно идентифицировать и сегментировать с помощью искусственного интеллекта, отчет можно сгенерировать прямо на месте, тем самым создавая цифровую историю этого знаменитого сооружения.
Во время реставрации рабочим пришлось перекладывать газовые, электрические и телефонные кабели, питавшие 24 магазина на пандусах. Когда инженерные коммуникации и линии электропередач располагаются под камнем или бетоном, для их точного обнаружения перед началом бурения или ремонта можно использовать георадар (GPR). В частности, применение георадар с технологией SFCW для данного типа моста наиболее эффективно для обнаружения объектов с высоким разрешением на достаточной глубине и при этом в режиме реального времени.
Для оценки однородности и прочности элементов конструкции, дефектоскопии и измерения толщины в качестве эффективного решения используется ультразвуковой эхо-импульсный метод, позволяющий получить ценные данные в виде карты с дополненной реальностью.
Мост Шейха Зайеда в Абу-Даби (ОАЭ) называют самой сложной мостовой конструкцией в мире. Мост Шейха Зайеда был спроектирован известной женщиной-архитектором Захой Хадид для правительства Абу-Даби. Строительство моста началось в 2003 году и заняло семь лет. Общая длина моста составляет 842 метра, он состоит из 11 пролетных секций, двух четырехполосных проезжих частей, аварийной полосы и пешеходной дорожки. Имеются три основные арки (высота центральной арки достигает 63 метров) с четырьмя основными опорами, плюс два комплекта опор. Мост Шейха Зайеда (иногда называемый мостом Хадид) должен стать культовым сооружением с расчетным сроком службы 120 лет. По сообщениям, особое внимание уделялось тому, чтобы мост был построен так, чтобы в бетоне не было слабых мест для возникновения коррозии в стальной арматуре.
В ОАЭ, как и во всем мире за последнее десятилетие, произошли существенные изменения в методах контроля состояния мостов. Например, до 2009 года Управление дорог и транспорта Дубая (RTA) использовало только бумагу и ручку для проведения и управления контролем мостов. Это отнимало много времени у инженеров и затрудняло принятие решений по техническому обслуживанию.
С развитием технологий системы технического обслуживания мостов в ОАЭ стали в основном цифровыми, а для визуального контроля бумагу и ручку заменили на iPad или мобильный телефон. Теперь сбор данных и результаты контроля можно легко предоставить прямо на объекте, нет необходимости возвращаться в офис для их обработки, а также нет риска потери данных. Более того, интеллектуальное программное обеспечение, такое как INSPECT, используется для создания трехмерного цифрового двойника моста, чтобы представить его в полном объеме с сопутствующими результатами обследований и мониторинга.
Многие современные мосты сейчас строятся с различными встроенными датчиками, в том числе по коррозии, что для таких объектов, как мост Шейха Зайеда, экономит время на визуальный контроль. Однако физический визуальный контроль остается по-прежнему важным для современных мостов.
Инженер-инспектор получает данные с мониторов и использует эту информацию для визуального контроля для дальнейшего выявления проблем. Снимки высокого разрешения с привязкой к местоположению на карте надежно сохраняются вместе с остальными данными об объекте для дальнейшего анализа. С помощью INSPECT мосту можно присвоить рейтинг на основе полученных результатов, чтобы ответственные лица имели доступ к нужной информации в нужное время. Передовые технологии и искусственный интеллект доступны всего в несколько кликов, что дает возможность выявлять и классифицировать трещины на бетоне при визуальном контроле.
Во время строительства моста Шейха Зайеда применялась специализированная компьютерная программа точного прогнозирования пошаговых и долгосрочных изменений его геометрии. Однако в этом уникальном мосту есть множество компонентов, которые требуют более детального контроля. Например, арки моста Шейха Зайеда были спроектированы так, чтобы напоминать песчаные дюны и вписаться в ландшафт, но это не просто эффект. Они представляют собойизогнутые балки, изготовленные из стали и соединенные между собой бетонными блоками, а также укрепленные стальными тросами.
В общей сложности было использовано почти 500 тонн высококачественного бетона, 5000 тонн преднапряженной стали и 2000 тонн фундаментной стали. Георадар является наиболее широко используемой и эффективной технологией для обследования бетона и обнаружения того, что находится внутри него, включая дефекты и арматуру. Детальная визуализация внутренней структуры конструкций с обнаружением дефектов, оценкой прочности и однородности бетона может быть выполнена с помощью ультразвуковой эхо-импульсной технологии. Метод измерения разности двух полуэлементов будет эффективен для проверки наличия коррозии арматуры, вызванной хлоридами морской воды.
Помимо того, что мост Шейха Заеда является визитной карточкой Абу-Даби, он еще и чрезвычайно функциональный мост, который интенсивно используется транспортными средствами: каждый час по нему проезжает около 1600 автомобилей. Поскольку на мосту 8 полос движения плюс аварийные полосы, безопасность дорожного движения является одним из главных приоритетов. Проверка безопасности каждой детали, включая дорожную разметку, является важной задачей.
Учитывая сложную систему освещения моста, обеспечение хорошей видимости дорожной разметки ночью и днем может помочь спасти жизни людей и защитить конструкцию от аварий. Видимость дорожной разметки можно эффективно и безопасно проверить с помощью динамическихретрорефлектометров, установленных на автомобиле. Таким образом, дорога может оставаться открытой, а инженер, проводящий испытания, не подвергается риску.
При таком большом количестве типов мостовых конструкций и различных технологий для их обследования традиционно было сложно управлять всеми данными из многих источников. Теперь данные различных технологий, отчеты, чертежи, фотографии и любые другие документы доступны в одном защищенном месте - Workspace. Это прорыв в контроле мостов, позволяющий сэкономить время и затраты в краткосрочной и в долгосрочной перспективах, и, что более важно, обеспечить хорошее состояние конструкции и предотвратить ее разрушение.
В мире существует большая потребность в увеличении эффективности профилактических осмотров. Технологии значительно изменились, став более удобными, эргономичными и даже демократичными для пользователя. Наличие цифровых данных инспекций и доступа к отчетам о состоянии мостов оказались бесценной информацией для принятия решения о профилактическом обслуживании до момента, когда ремонт станет слишком сложной задачей.
Для защиты сооружений и в частности больших и малых мостов, периодический контроль с использованием правильного оборудования и стратегий профилактического обслуживания являются единственным способом достижения этой колоссальной цели.
Хотите узнать больше о том, как работают технологии, делающие обследование мостов более продуктивным и экономически эффективным? Посмотрите, как некоторые из наших клиентов используют INSPECT для визуального контроля больших мостов и как георадар, ультразвук и другие технологии могут быть использованы для точной и эффективной проверки состояния бетона.