利用数码相机拍摄的图像测量车辆通过时的桥梁挠曲

2016-09-060阅读0

  日本产业技术综合研究所(产综研)2016年8月31日宣布与东日本高速公路东北支社(NEXCO东日本东北支社)、NEXCO工程东北合作开发出了使用数码相机从桥底拍摄桥梁,根据拍摄到的图像在短时间内简单测量出车辆通行时桥梁产生的挠曲度的技术。目前已经以常磐高速公路尚未开通的9座桥梁为对象,成功完成了挠曲度测量的验证实验。

  

对常磐高度公路的9座桥梁实施挠曲度测量验证实验的模式图(图:产综研的发布资料)

  车辆通过时的挠曲度是评价桥梁健康度的基准。过去测量挠曲度需要用钢琴线连接桥面与地面,根据钢琴线的伸缩来进行测量。但设置钢琴线费时费力,对于架设在山区和溪谷,以及海面上的桥梁,测量起来非常困难。

  

桥梁侧面的相机拍摄(左),将相机设置在桥台上,沿桥轴方向拍摄(右)(图片:产综研的发布资料)

  为解决这一课题,产综研开发出了利用基于莫尔云纹的采样云纹法,高精度检测结构物位移分布的技术。通过对拍摄到的格子图案目标的数字图像进行图像处理并生成莫尔云纹,可以根据相位值的变化,以1000分之1的精度测量出目标格子的间隔。在此之前,产综研已经使用这项技术,成功测量了福冈县若户大桥主梁的挠曲度分布等。

  

验证实验的情况(左)和2辆散水车通过桥梁时测量到的挠曲量(右)(图:产综研的发布资料)

  另一方面,NEXCO东日本东北支社和NEXCO工程东北也一直在为自己维护、管理的路桥寻求成本低廉、方便管理的技术,因此,三者这次以常磐高速公路尚未开通的常磐富冈IC至山元IC路段的9座桥梁为对象开展验证实验,利用产综研开发的位移检测技术进行测量,与传统方式的测量结果进行了比较和检验。

  考虑到桥梁与相机的距离不同,拍摄到的目标格子的间隔会发生变化,产综研为本次测量开发了新的测量算法,同时还对拍摄时相机的晃动进行补偿。即使将相机设置在桥梁侧面和桥台上,也可以测量挠曲度。而最初采用的云纹测量法在测量桥梁的挠曲度时,相机需要设置在测量点的正面。

  在验证实验中,云纹测量法与传统方法检测到的挠曲量高度一致。传统方法即使只测量一处,也需要搭设脚手架,设置钢琴线和位移计,准备时间长达多日。而本次技术只需要设置目标和相机,准备和测量1天即可完成,可以大幅削减日程和成本。

  另外,对于架设在河流和山区、溪谷和海洋,在过去难以测量挠曲度的桥梁,通过在桥台设置数码相机,也可以进行测量。在社会基础设施老化问题凸显的今天,有望成为推动健康性评估实现广泛普及、提高评估效率的新技术。

  本次技术的详情将在2016年9月7日~9日于东北大学川内北校区(宫城县仙台市)举办的日本土木学会2016年度全国大会“第71届年度学术演讲会”上发布。(特约撰稿人:工藤宗介)

  (全文完)