桥梁作为重要交通基础设施,通常需要服务几十年甚至上百年。随着交通运输压力不断增加,桥梁长期承受车辆荷载、环境变化以及结构疲劳影响,对安全运维提出了更高要求。
在众多桥梁结构中,钢结构桥梁、大型钢桁梁桥以及部分特殊结构桥梁,大量采用法兰连接方式,而法兰连接的可靠性,很大程度上取决于高强螺栓的预紧状态。
这些螺栓承担着连接钢结构、传递载荷的重要作用。
然而,桥梁长期服役过程中,螺栓连接状态会受到多种因素影响。车辆荷载产生的周期性振动、桥梁结构变形、温度变化导致的热胀冷缩,以及雨水、盐雾等环境因素,都会使螺栓预紧力逐渐发生变化。
当部分螺栓预紧力降低时,连接面的受力状态会发生改变,导致局部应力集中,加速结构疲劳。
因此,桥梁螺栓监测成为保障桥梁长期安全运行的重要环节。
但现实中,桥梁螺栓监测一直存在较大困难。
首先,桥梁结构跨度大,关键连接位置往往位于高空、桥底或复杂环境中,人工检测存在较高难度。
其次,桥梁服役周期长,而传统人工巡检只能周期性开展,无法持续掌握螺栓状态变化。
目前,桥梁运维主要采用人工目测、扭矩检测以及定期抽检方式。
这种方式最大的问题在于数据不连续。

(智能螺栓赋能轨道交通机车安全运维 图源:摄图网)
一次检测只能代表某一个时间点的状态,而桥梁真正承受最大载荷时,例如重载车辆通过、大风天气或极端温度变化情况下,螺栓连接状态是否发生变化,往往无法被及时发现。
部分桥梁也尝试部署传统传感监测系统,但有线方案需要大量线路铺设,施工复杂,同时长期暴露在户外环境中,容易受到风雨、腐蚀和机械损伤影响。
电池式无线传感方案虽然安装方便,但受限于电池寿命,无法满足桥梁几十年的长期监测需求。
针对这些问题,我司智能螺栓提供了一种更加适合桥梁长期服役环境的解决方案。
我司智能螺栓采用无源无线垫片式设计,将传感功能集成于传统螺栓连接结构中。安装时无需改变桥梁原有设计,只需替换普通垫片即可实现智能化升级。
由于无需电池、无需布线,该方案特别适用于桥梁这种分布广、维护困难、寿命周期长的基础设施场景。
安装完成后,智能螺栓可以长期感知连接界面的压力变化,并通过无线方式实现数据读取。
这使桥梁管理单位能够远程掌握关键法兰连接位置的螺栓状态,而无需频繁开展高空检测作业。
更重要的是,智能螺栓能够记录长期变化趋势。
通过持续监测,可以分析不同交通流量、环境条件下螺栓预紧力变化规律,提前发现异常区域,实现精准维护。
例如,在重载车辆通行频繁区域,如果某些连接点出现持续性的预紧力下降趋势,管理人员可以提前安排检查,而不是等结构出现明显问题后再处理。
智能螺栓的应用,使桥梁维护方式从传统的“人工巡检”逐步转向“数据驱动管理”。
对于桥梁这种长寿命、高价值基础设施而言,真正重要的不只是发现问题,而是在问题发生之前掌握变化趋势。

(智能螺栓赋能轨道交通机车安全运维 图源:摄图网)
未来,随着智慧桥梁建设不断推进,智能螺栓将成为桥梁结构健康监测的重要组成部分,让每一个关键连接点都具备可感知、可分析、可管理的能力,为桥梁长期安全运行提供可靠保障。


