毫米波雷达法在桥梁形变检测中的应用与工程验证

2026-07-15 09:23
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2025年,常泰长江大桥建设团队采用毫米波雷达和光学捕捉识别技术构建新型检测体系,相比传统全站仪测量,工作效率提升50%,实现毫米级精度。同年,武汉阳逻长江公路大桥的动态挠度测试中,地面微波干涉雷达技术不仅精细测量了桥梁挠度的动态变化,且精度高,真实反映了结构物的动态变形特征。同样在2025年,重庆发布了《基于毫米波雷达的桥梁结构变形测试技术标准(征求意见稿)》;《桥梁结构形变毫米波雷达法检测规程》被列入交通运输科技计划项目。

这些事件并非孤立——它们共同指向一个趋势:桥梁形变检测正在从“接触式离散测量”走向“非接触式连续感知”。

一、传统桥梁检测的“三座大山”

桥梁形变检测是评估桥梁安全承载能力的核心手段,但传统方法一直面临三座难以逾越的大山。

第一座:高空作业风险。 传统方法需要在桥梁结构上安装加速度传感器、拉线式位移计等设备,作业人员需攀爬高墩、在桥底架设脚手架,高空坠落风险突出,人力成本高昂。

第二座:天气制约严重。 水准测量和全站仪依赖光学通视,雨雾天气无法作业。而桥梁在持续降雨、大风等恶劣天气条件下形变风险最高——恰恰是传统设备最难以覆盖的时段。

第三座:只能“测点”不能“测面”。 拉线式位移计仅能覆盖有限点位,一座大桥的形变分布无法通过几个测点完整反映。传统方法大多属于“离散测量”——一次测量得到一个数据点,两次测量之间发生了什么,无人知晓。

二、毫米波雷达如何回应这三个问题?

鼎和创新推出的雷达形变监测装置DH-T200,从三个维度回应了传统方法的局限。

雷达形变监测装置.png

非接触式测量,高空作业归零。 毫米波雷达无需在桥梁结构上安装任何传感器,在地面架设设备即可完成全桥形变检测。这一特性彻底规避了高空安装风险,尤其适用于高墩、大跨径桥梁。对于已投运桥梁的后期加装检测场景,非接触式方案几乎具有不可替代的优势。

全天候全天时,恶劣天气不停工。 毫米波雷达采用主动微波技术,不受雨、雾、雪、夜间光线影响。在传统光学设备“停工”的暴雨深夜,雷达仍在持续采集数据——而恰恰是这些时段,桥梁的形变风险最高。

面状覆盖,全桥变形一目了然。 单台雷达可同时监测桥梁多个测点的形变数据,覆盖从静载、动载到温度变化工况下的位移与振动响应。毫米波雷达挠度测量技术基于微波干涉原理,具有亚毫米级精度和高动态采样能力,可实时获取桥梁瞬态振动响应,并同时监测多个测点。地基干涉雷达系统在角反射器发生毫米级形变时,形变探测平均精度可达0.27毫米。

三、工程验证:从实验室到特大桥梁

毫米波雷达在桥梁形变检测中的工程价值已在多个重大项目中得到验证。

在武汉阳逻长江公路大桥的动态挠度测试中,地面微波干涉雷达技术不仅精细测量了桥梁挠度的动态变化,且精度高,真实反映了结构物的动态变形特征。在济南黄河凤凰大桥,干涉测量雷达技术以20Hz采样频率对桥梁挠度进行监测,成功分析特大跨径桥梁的变形规律。在盐通高速铁路沿线32米简支箱梁桥上,地基干涉雷达系统准确测量了桥梁跨中的动挠度,进而分析了其动力系数、挠跨比、强振频率、自振频率及阻尼比等参数。

在常泰长江大桥,建设团队采用毫米波雷达和光学捕捉识别技术构建新型检测体系,相比传统全站仪测量,工作效率提升50%,实现毫米级精度。在平潭海峡公铁两用大桥,毫米波雷达形变监测系统已成功应用,应用成本较传统方法降低30%至40%。国内某企业研发的微形变雷达监测仪已实现隔空捕捉桥梁0.01毫米形变的能力,在全国十余省份200多座桥梁中投入使用。毫米波雷达法在动态挠度测试中表现出的高精度,使其对传统传感器的替代趋势日益明显。

四、标准加速:从“技术探索”到“标准配置”

毫米波雷达法在桥梁形变检测中的应用,正在从“技术探索”走向“标准配置”。2025年,重庆市住房和城乡建设委员会发布《基于毫米波雷达的桥梁结构变形测试技术标准(征求意见稿)》;《桥梁结构形变毫米波雷达法检测规程》被列入2025年度交通运输科技计划项目。中国交通运输协会已于2023年发布《桥梁结构形变毫米波雷达法检测技术规程》(T/CCTAS 68-2023)。国家计量技术规范《公路桥梁微波雷达位移检测系统校准规范》也已列入计划。

从地方标准到行业规范再到国家计量规范,毫米波雷达法正在成为桥梁形变检测的“标准答案”。

结语

桥梁形变检测的核心目的,是在结构变形发展到危险阈值之前提供预警信息。从接触式传感器到非接触式毫米波雷达,从离散抽检到连续监测,从挑天气作业到全天候感知——毫米波雷达正在从根本上改变桥梁检测的“游戏规则”。

鼎和创新DH-T200雷达形变监测装置采用毫米波雷达技术,非接触式测量,单台覆盖多个监测点,不受雨雾雪夜间影响,24小时连续监测。内置AI算法自动识别形变趋势,超阈值立即推送预警信息。当毫米波雷达以非接触、全天候的方式持续感知桥梁结构的每一丝形变,桥梁安全便不再是“等检测才知道”的未知数,而是一个可被持续跟踪、提前预判的工程参数。

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