書籍介紹
我國車行橋梁中箱型橋約有3,288座，由於箱型梁內部構件狀況無法透過外部目視確認，箱內檢測為確保橋梁結構安全之必要工作。然而箱梁內部空間狹窄、通風不良、幽暗，為高風險之局限空間，傳統人工目視檢測因此須嚴格遵循《職業安全衛生法》等法規，導致人力及成本提高，且目視檢測高度依賴人員經驗，數據客觀性與一致性不足。
本計畫旨在彙整橋梁箱內檢測實務所面臨之困難與技術瓶頸，初步探討研發輔助工具之可行性，並研提後續研發方向。研究分析了無人機(UAV)、地面/履帶式機器人、軌道式攝影機及穿戴式裝置等輔助系統之技術可行性與應用潛力。結論指出，導入此類智慧檢測系統具備高度必要性與可行性，能夠有效降低檢測風險，並顯著提升檢測效率與數據品質。核心技術挑戰在於克服無GPS、缺乏環境特徵的箱內環境，實現高穩健性自主導航與同步定位與製圖(SLAM)，爰建議未來應聚焦研發環境敏感型SLAM算法，並結合AI影像辨識技術，實現對損傷的精確量化與空間註記，預期研發成果可大幅降低人員進入局限空間之安全風險，降低橋梁長期維護預算，並提升橋梁檢測品質與效率，進而提升橋梁通行安全。
研究成果效益：
1.完成橋梁箱梁內部檢測問題與技術彙整，歸納實務面臨之困難，為後續研發奠定基礎。
2.研提可行之解決方案，初步評估工具開發效益與可行性。
3.預期輔助工具可實質上降低人員安全風險，並大幅提升檢測品質與效率。
提供應用情形：
交通部運輸研究所研發之橋梁檢測工具，可提供中央(內政部國土管理署、交通部高速公路局、公路局等)、地方(縣市政府)橋梁維護管理機關，以及實際執行橋梁檢測之顧問公司或廠商，管理應用及參考。
目次
目 錄
中文摘要I
英文摘要II
目 錄III
圖目錄VII
表目錄XI
第一章 緒論1-1
1.1 研究緣起1-1
1.2 研究目的1-4
1.3 研究架構及工作項目1-5
第二章 文獻回顧2-1
2.1 國內外橋梁箱梁內部檢測技術相關研究2-1
2.2 箱型梁內部檢測技術與工具發展歷程2-3
2.2.1 傳統人員目視檢測技術2-3
2.2.2 局限空間作業之職業安全與法規2-4
2.2.3 檢測技術與工具的現代化發展2-5
2.2.3.1 智慧輔助設備2-7
2.2.3.2 檢測人員套件2-9
2.2.3.3 檢測數據的數位化與人工智慧整合2-10
2.3 新型輔助工具之限制與挑戰2-10
2.3.1 無人機應用於箱內檢測技術瓶頸2-10
2.3.2 機器人自主導航(SLAM)的深層技術瓶頸2-12
第三章 國內橋梁箱梁型式與檢測問題分析3-1
3.1臺灣橋梁箱梁型式分類3-1
3.1.1 依結構材料與施工方法分類3-2
3.1.2 依幾何形狀及數量分類3-7
3.1.3 依結構型式分類3-8
3.1.4 依維護管理分類3-13
3.2 箱型梁檢測模式3-14
3.2.1 箱型梁內檢測作業流程3-15
3.2.2 箱型梁橋箱內檢測常見劣化與缺失3-19
3.2.2.1 鋼筋混凝土箱梁內部常見劣化與缺失3-19
3.2.2.2 鋼箱梁內部及其他箱梁綜合常見劣化與缺失3-20
3.3 臺灣橋梁箱梁內部檢測現況與挑戰分析3-23
3.3.1 臺灣橋梁維護管理機制與傳統檢測範疇3-23
3.3.2 箱梁結構的特殊性與檢測作業挑戰3-23
3.4 小結3-26
第四章 橋檢實務現況調查與訪談4-1
4.1 訪談對象與調查方法4-1
4.1.1 橋梁管理養護單位訪談4-2
4.1.2 橋梁檢測作業團隊訪談4-3
4.2 橋梁檢測實務現況訪談4-4
4.2.1 高公局大甲工務段4-4
4.2.2 黎明工程顧問股份有限公司4-10
4.3 現場觀摩及操作觀察分析4-16
4.3.1 台74線(更生巷~松竹路高架橋)PC箱梁現地觀摩4-16
4.3.2 南投縣南投市軍功橋鋼箱梁現地觀摩4-25
4.4 小結4-35
第五章 橋梁箱內檢測方案與輔助工具研發評估5-1
5.1 現行技術可行性分析5-1
5.1.1 無人機(UAV)系統5-1
5.1.2 地面/履帶式機器人系統5-7
5.1.3 軌道式攝影機系統5-9
5.1.4 穿戴式裝置5-12
5.1.5 檢測輔助工具之技術與應用潛力研析5-14
5.2 橋檢輔助工具開發構想與目標功能5-6
5.2.1 核心技術5-7
5.2.2 輔助工具與傳統人工檢測的效率與風險5-16
5.2.3 成本效益分析5-16
5.2.4 臺灣在地化應用情境分析5-17
5.3 臺灣箱梁內部檢測綜合解決方案與研發藍圖5-17
第六章 結論與建議6-1
6.1 結論6-1
6.2 建議6-2
6.3 研究成果與效益6-2
6.4 提供應用情形6-3
參考文獻參-1
附錄一 專家學者座談會會議紀錄附錄1-1
附錄二 第1次工作會議紀錄附錄2-1
附錄三 第2次工作會議紀錄附錄3-1
附錄四 第3次工作會議紀錄附錄4-1
附錄五 期末審查意見及辦理情形說明表附錄5-1
附錄六 簡報資料附錄6-1
圖 目 錄
圖1.1 橋檢人員搭乘船艇進入橋梁梁底目視檢測1-2
圖1.2 橋檢人員攀爬於鋼箱梁內進行目視檢測1-3
圖2.1 橋梁檢測車及高空作業車2-4
圖2.2 橋梁檢測智慧檢測技術2-6
圖2.3 橋梁檢測智慧型輔助設備2-6
圖2.4 Flyability Elios無人機2-7
圖2.5 軌道攝影機2-8
圖2.6 鋼索攝影機2-9
圖3.1 箱型橋數量統計圖3-2
圖3.2 鋼箱梁結構示意圖3-6
圖3.3 車型橋梁統計系統橋梁結構型式分類示意圖3-9
圖3.4 國道6號愛蘭脊背橋3-11
圖3.5 國道3號高屏溪斜張橋3-12
圖3.6 關渡大橋3-13
圖3.7 橋梁箱內檢測流程圖3-16
圖3.8 橋梁箱內檢測搭設施工架3-17
圖4.1 高公局大甲工務段訪談4-2
圖4.2 鋼箱梁現場觀摩及訪談4-3
圖4.3 檢測人員以工作爬梯進出箱梁4-17
圖4.4 預力混凝土(PC)箱梁內部4-18
圖4.5 壁面混凝土蜂窩現象4-19
圖4.6 滲水水痕及鋼筋突出4-20
圖4.7 箱梁內未拆除之模板4-20
圖4.8 橋梁之防落設施4-21
圖4.9 箱梁內橫向之混凝土梁4-22
圖4.10 橫向混凝土梁上之裂縫標記4-22
圖4.11 人員穿越箱與箱間之人孔通道4-23
圖4.12 南頭市軍功橋橋梁外觀4-25
圖4.13 進入軍功橋鋼箱梁內部之人員步行路線4-26
圖4.14 人員進入鋼箱梁之橋側人孔4-27
圖4.15 軍功橋鋼箱梁之內部高度漸變示意圖4-28
圖4.16 鋼箱梁前段高度較低人員需半蹲彎腰移動4-29
圖4.17 鋼箱梁高度漸高人員可直立移動4-30
圖4.18 施工預留孔周圍塗裝破損生鏽4-31
圖4.19 螺栓未斷尾4-32
圖4.20 鋼箱連接處有螞蟻群聚4-32
圖4.21 鋼箱梁內人行通道開口位置一致且連貫4-33
圖5.1 本所橋梁劣化AI影像辨識系統裂縫偵測成果5-2
表 目 錄
表1-1 全國橋梁使用狀態統計表1-1
表1-2 全國橋梁橋齡統計表1-1
表2-1 局限空間非導航環境下SLAM挑戰與優化對策表2-13
表3-1 鋼筋混凝土箱型梁的特點與優勢3-3
表3-2 預力混凝土箱型梁的特點與優勢3-4
表3-3 鋼筋混凝土箱梁與預力混凝土箱梁之差異3-4
表3-4 鋼構造箱型梁的特點與優勢3-6
表3-5 市區箱型梁橋人孔進出常見狀況及處理方案3-18
表3-6 混凝土箱梁內部常見問題3-20
表3-7 鋼箱梁內部常見問題(螺栓)3-21
表3-8 鋼箱梁內部常見問題(銲道)3-21
表3-9 鋼箱梁內部常見問題(鋼板)3-22
表3-10 箱型梁內部其他常見問題3-22
表3-11 局限空間作業法規要求與技術輔助工具對應機制表3-25
表4-1 本計畫114年訪談及現地觀摩列表4-1
表4-2 高公局大甲工務段橋梁箱型梁內部檢測實務現況分析表4-9
表4-3 橋檢從業人員橋梁箱型梁內部檢測實務現況分析表4-15
表4-4 更生巷~松竹路高架橋基本資料表4-16
表4-5 軍功橋(東向線)基本資料表4-25
表5-1 UAV箱梁內部技術挑戰解決對策表5-5
表5-2 箱梁內部檢測輔助工具技術特性比較表5-14
表5-3 臺灣箱梁內部檢測綜合解決方案與策略表5-17
編／著／譯者簡介
本所主辦單位：運輸技術研究中心
主管：蔡立宏
計畫主持人：鄭登鍵
研究人員： 胡啟文
聯絡電話：(04)2658-7200
傳真號碼：(04)2657-1329
序言／導讀
我國車行橋梁中箱型橋約有3,288座，由於箱型梁內部構件狀況無法透過外部目視確認，箱內檢測為確保橋梁結構安全之必要工作。然而箱梁內部空間狹窄、通風不良、幽暗，為高風險之局限空間，傳統人工目視檢測因此須嚴格遵循《職業安全衛生法》等法規，導致人力及成本提高，且目視檢測高度依賴人員經驗，數據客觀性與一致性不足。
本計畫旨在彙整橋梁箱內檢測實務所面臨之困難與技術瓶頸，初步探討研發輔助工具之可行性，並研提後續研發方向。研究分析了無人機(UAV)、地面/履帶式機器人、軌道式攝影機及穿戴式裝置等輔助系統之技術可行性與應用潛力。結論指出，導入此類智慧檢測系統具備高度必要性與可行性，能夠有效降低檢測風險，並顯著提升檢測效率與數據品質。核心技術挑戰在於克服無GPS、缺乏環境特徵的箱內環境，實現高穩健性自主導航與同步定位與製圖(SLAM)，爰建議未來應聚焦研發環境敏感型SLAM算法，並結合AI影像辨識技術，實現對損傷的精確量化與空間註記，預期研發成果可大幅降低人員進入局限空間之安全風險，降低橋梁長期維護預算，並提升橋梁檢測品質與效率，進而提升橋梁通行安全。
研究成果效益：
1.完成橋梁箱梁內部檢測問題與技術彙整，歸納實務面臨之困難，為後續研發奠定基礎。
2.研提可行之解決方案，初步評估工具開發效益與可行性。
3.預期輔助工具可實質上降低人員安全風險，並大幅提升檢測品質與效率。
提供應用情形：
交通部運輸研究所研發之橋梁檢測工具，可提供中央(內政部國土管理署、交通部高速公路局、公路局等)、地方(縣市政府)橋梁維護管理機關，以及實際執行橋梁檢測之顧問公司或廠商，管理應用及參考。
分類
其他詳細資訊
- 適用對象：成人(學術性)
- 關鍵詞：橋梁檢測，局限空間，智慧檢測，無人飛行載具
- 附件：無附件
- 頁/張/片數：188
授權資訊
- 著作財產權管理機關或擁有者：交通部運輸研究所
- 取得授權資訊：聯絡處室：交通部運輸研究所運輸技術研究中心
姓名：王胤容
電話：04-26587142
地址：台中市梧棲區中橫十路2號