针对桥梁检测的水下机器人方案

一、水下桥梁常见病害

      水下桥梁和大坝常见的病害主要包括以下几种,这些问题通常由水流、腐蚀、结构老化及环境变化等因素引起:

      1.水流:冲刷桥梁周围土壤或岩石,导致基础失去支撑。

      2.混凝土劣化:

      (1)混凝土裂缝:由于水流冲击、温度变化、冻融循环等原因,混凝土可能出现细小裂缝。

      (2)混凝土剥落和脱落:由于腐蚀或物理损伤而剥落,暴露出内部的钢筋或其他材料。

      3.钢筋锈蚀:水下桥梁中的钢筋长期暴露在水中,尤其是在含盐量高的环境中(如海水中),容易发生锈蚀。

      4.化学侵蚀和生物侵害

      5.冻融循环损伤

      6.疲劳损伤

      7.水中结构接缝因材料老化失效

      这些病害对水下桥梁和大坝的安全和使用寿命构成了严重威胁,因此需要定期检测和维护,以及时发现和修复潜在问题。

二、水下桥梁常用检测手段

       1.潜水员携带仪器设备:

        经验丰富的潜水员配合专业设备,能够对水下结构进行近距离的观察和检测。人工检测虽然灵活,但受限于水流、能见度、潜水深度等因素,效率和安全性较低。

      2.水下机器人(ROV)集成仪器设备:

        可以配备高清摄像头和其他传感器,用于实时观察和记录水下结构的情况,适合较深水域的精细检测。

        ROV集成具体检测方式

      (1)声呐技术:

        ①侧扫声呐:用于生成水下结构的二维或三维图像,适合检测大面积的裂缝、侵蚀和沉积物分布。

        ②单波束声呐:主要用于测量水深和检测大坝或桥梁周围的冲刷坑。

        ③二维图像声呐:能够提供更高分辨率的水下地形数据,可开展水下目标的发现、水下墩柱量测工作,在流速较小的桥梁检测中可以垂直墩柱面扫测获得二维声图,用于精确描绘桥梁或大坝基础的形貌变化。

        ④三维图像声呐:通过走航或者定点扫测两种方式获取水下三维点云数据,在数据采集灵活性方面较多波束测深系统更便捷。适用于大范围的扫测,可以充分了解墩柱附近冲刷情况和损毁情况。

      图像声呐优点:

          ①穿透能力强

          ②分辨率高

          ③不受光线条件限制

          ④实时性与动态监测能力强

       (2)水下摄像和视频检测:对桥墩和大坝的外表面进行目视检测,适用于发现裂缝、剥落、锈蚀等问题。

       (3)电磁和超声波检测:

          电磁检测:通过电磁感应技术检测钢筋锈蚀程度或定位混凝土中的缺陷和裂缝。         

          超声波厚度检测:用于测量混凝土或钢材的厚度变化,帮助评估材料腐蚀或剥落的程度。

       (4)腐蚀监测技术:使用电位测量仪器检测钢筋的电化学腐蚀状态,评估钢筋锈蚀风险。

       (5)冲刷和沉积检测: 使用沉积物剖面仪等设备,可以检测桥梁和大坝周围的泥沙沉积或冲刷情况。

        这些手段常常结合使用,以获得更全面和准确的检测结果。选择适合的检测技术不仅取决于结构的类型和水域条件,还取决于检测的具体目标和预算。

三、水下机器人

      1.Xpertask介绍

        Xpertask 系列是一款行业应用级水下机器人,负载能力强,兼容性高,适应性广,可搭载多种负载,在管道检测、桥梁检测、排污清淤、搜救打捞、水利水电等应用领域深受客户信赖!

      2.Xpertask优势

        ①可以直接深入水下检测,水深可达300m;

        ②摄像机分辨率高、拍摄图像更清晰、直观显示管道实况和结构缺陷;

        ③安全性高节省人工,提高效率和精度;

        ④防护等级高,防水锈防腐蚀,实时传输检测数据和定位;

        ⑤具备可扩展功能,机器本体具备2个(及以上)扩展接口;

        ⑥操作简单,具有一键回正功能和一键清洗功能。