英国桥梁基础设施维护是一项巨大的挑战。根据2020年统计，除英国交通部直管的特大型桥梁外，还有71505座大、中、小型桥梁，其中有结构缺陷的为3061座，占全部桥梁的4.3%。这个比例尽管不大，但全英大部分桥梁等基础设施始建年代久远，加之交通压力持续增大，并常年遭受降雨及极端天气影响，桥梁的结构健康安全和养护费用问题令人担忧。那么，传统的桥梁检测养护是否需要一次彻底的“范式转换”？
财政重压之下的桥梁养护成本选择
作为伦敦地标性建筑之一的哈默史密斯桥(Hammersmith Bridge),正处于封闭大修状态，禁止一切机动车和行人通行。这强烈地提醒人们，一套成熟全面的桥梁维护整治方案是多么重要。
铸铁“大基座”的连接杆裂缝于2019年4月被发现，当时进行了简易的维护。该连接杆固定着有130年历史的悬索桥主塔。至2020年8月，桥梁宣布完全关闭，工程师们通过近距离检测发现，桥上多处铸铁结构出现裂缝，比2019年有明显恶化的迹象，于是开始筹集资金准备大修。2020年，哈默史密斯大桥因多处铁架支撑老化和弱化而被迫关闭。
预计整个维修过程中，首先需要花费几个月的时间来了解所有基座的状况；然后用7个月的时间、1390万英镑进行临时稳定工作；最后还需要21个月、3200万英镑进行永久性稳定工作。
哈默史密斯桥上的装饰结构物维护费用是非常昂贵的，但它也为英国其他老化的桥梁提供了养护预算的案例，即在保障安全的前提下，通过不断计算而延缓桥梁的维修时间。大桥的封闭从表面上来看是一则社会新闻，但对于工程师而言，这只是一种尽力节省成本的方案。延迟桥梁的维修，其目的是节省养护费用，但需要量化分析的结果。
工程师要学会把全寿命桥梁养护工作的全过程成本尽可能地量化出来，这与量化一项社会政策同样重要，这种能力是现代国家治理的重要一环。成本中应该包括碳排放成本、时间成本、人力培养成本等新时期的计算标准。
建立长期养护协议制度
根据土木工程师协会与RAC Foundation英国交通基金会的研究，在英格兰、苏格兰和威尔士，有超过3000座郡级议会管理的公路桥梁被评为“结构缺陷桥梁”。因此，人们越来越担心这些建筑物的状况。
对于桥梁所有者和工程师而言，有效地延长现有资产寿命的方法和技术，至关重要。
布里斯托大学土木工程系的Maria Pregnolato教授表示，定期进行结构维护以及引入国家数据日志制度，将有助于行业更好地实现这一目标。建立国家桥梁清单库将有助于定期维护制度的定义与执行，并确认、统筹优先补救的对象。其中，识别脆弱的结构以及后果的严重性，对于基建安全至关重要。
另外，开发和使用数据收集与维护协议，可以促进信息从一位管理者有序传递至下一位管理者，以确保结构管理的连续性。
通过指定长期维护合同，可以减少养护单位之间因多次传递信息而导致的信息丢失风险。伦敦交通技术顾问团主席Satbir Gill表示，长期的合作关系可以改善服务交付。以英国的经验看，企业与政府、企业之间的合同期越长，对地方当局的好处就越多。这就像租种土地，在一个长期合同之下，农户或企业才会考虑技术改进，因为有足够长的时间供这些企业盈利。对政府而言，也将更多的养护责任转移给承包商，这是一个双赢的资产管理计划。
“相比于桥梁竣工交付时的盛大场面，后期的桥梁维护可能不是一项迷人的工作。但是，我坚持认为，这是每个桥梁工程师要承担的最有意义的工作。对现有结构进行评估分析与补救、制定更新的标准，是我整个职业生涯中，最复杂和最具挑战的部分。这也可以说是一种设计，需要在结构物养护过程中理解最初的设计思路。”Denton院士还表示，对于经验丰富的桥梁工程师而言，扎实的资产管理技能与对桥梁结构恶化过程的理解程度是非常重要的两点。有制度、有技术，更要有理解、能计算，这体现在桥梁检测中就是一次范式的转换。
范式转换：从收集动态纵向数据开始
我们需要重新审视使用的数据结构，如何标记已知和未知的缺陷，以及给桥梁检测团队使用能增强对现场情况理解能力的数字工具。了解桥梁构件及其环境变化，必须依靠有价值的信息。但现实是，我们目前对结构进行检查的方式还基本停留在获取片段信息的阶段。我们应该更关注情况变化的趋势和速度，而非依靠收集某时间节点的信息并加以分析。而由定点照片式（Snapshot）数据推导的结论都存在统计学缺陷，不足以指导最佳决策。因为总的来说，一个事实就是，目前落后的收集信息方式导致我们只掌握片面且片段的信息，而我们还在使用它们预测未来。过去的思维惯性不可能短期被打破，但探索和采用包括无人机、机器深度学习在内的新技术，对于改善行业捕获和使用桥梁资产数据的方式至关重要。整个行业、私营企业和研究机构，可以做更多的事情来共同开发技术解决方案。
这种变化需要大量投资。早在2020年3月份，英国土木交通行业的预算公告中就包括了6400亿英镑的投资承诺，用于改善该国的路桥基建和相关研究。
但是在此之后，新冠病毒大流行对英国经济产生了前所未有的影响，这不由得让人怀疑老化的桥梁基础设施将如何及时地获得重大投资。
因此，当资金不足时，桥梁工程师面临的主要挑战之一是更精确地计算和传递桥梁养护的成本计算结果。尤其是面对公共投资的商业案例和公众质询时，这一点尤其重要。
对于政府而言，往往需要对投资做出战略方向的判断。那么钱应该花在桥梁养护上还是医院学校上，这是非常困难的问题，需要足够的接近真实的信息，同时需要大量科学计算。
因此，Denton院士认为：桥梁工程界有责任阐明不同决定的量化成本和量化后果。
技术支持下的纵向数据获取
英国很早就确立了预防性养护为主、纠正性养护为辅的策略。无人机等都是新的科技手段，但在人们追逐热点的同时，我想强调一些容易被忽视的点。其实只依靠一些简单的技术投入，同样可以获得很多有效数据，进而填补一个领域防灾减灾的空白。
2020年12月，昆斯费里大桥安装了积冰监测传感器。众所周知，苏格兰是高纬度地区，秋冬季节温度较低，受到来自北大西洋的西南暖风洋流影响，使得本地湿度很大，风向大多数时间较为稳定。但每月总有1/4到1/3的时间不是西南暖风，而是来自西北冰岛方向的湿冷风和来自欧洲大陆方向的干冷风，这就使苏格兰地区的桥梁设施暴露在一种较为剧烈的温度与湿度变化之中，导致昆斯费里大桥主塔和斜拉索在冬季出现大量露水甚至积冰。这对桥梁耐久性是一个严峻的考验。
在昆斯费里大桥主塔顶部向东望去，著名的福斯公路桥和福斯铁路桥都笼罩在阴雨之中，这是英国尤其是苏格兰冬季常见的天气。
我们不能单纯地依靠钢缆在实验室的数据反馈，实验室也不可能模拟全部真实的气候微观变化与作用；同样的，我们也不可能完全借鉴其他桥梁的养护经验，因为每座桥都有自己的特殊性，需要精细地分析对待。因此，为了研究昆斯费里大桥斜拉索上积冰问题，我们决定在桥顶等部位安置新型的积冰传感器，用于测量风速、露点温度和相对湿度等因素。当这些因素条件成熟时，我们就知道，斜拉桥的缆索和塔架很可能已经出现结冰。
肉眼可见的是，大风过后仍然残留的长期积冰，但我们往往忽略大量冰体短期附着，对桥梁结构带来的压力与损伤。这个过程在福斯河口每次只持续10-15分钟，而传感器将使人们更好地了解积冰发生的条件、各结构被冰附着的时长，以便专业团队做出评估。同时，由此形成了一套数据，可供任何计算机查看并分析。如果设置汇报频率为每10分钟更新一次，那么我们就可以获得连续数据，用来监控结冰对桥梁结构的影响，进而决定实施必要的人工检测、除冰行动或者干脆按兵不动。这样，大桥的养护将更有效率。期待公众也可以看到这些数据，让大家对桥梁维修和关闭时间有所预判并充分理解。这就是我们所讲的“从制度、技术，到计算、做决定”的养护范式升级。
关于英国“产-学-研”结合的经验
早在20世纪50年代，英国政府就在资源共享、优势互补、联合开发、协同共赢的原则下，对重点企业、知名高校、科研院所以及桥梁和相关领域的国家和行业重点实验室与技术中心等优势资源进行过一次大的整合，由此派生出新的高校专业、新的科研项目、新的任务小组直至今天。
成果转化的前提是巨大的市场需要，这需要民间、媒体、研究部门敏锐的发现、自觉的总结，还需要有市场出口让善于观察、有创新能力的个人和公司脱颖而出，把科研成果放到市场中去检验。同时，相关的协会、政府部门要做好自己的推荐、咨询、组织工作。
Denton院士最后强调：“每个国家都有只属于本国自己的特殊国情，没有必要套用其他国家的经验，但可以吸取英国的教训，寻找适合自己的发展道路。就像我常讲的，桥梁科技是一个生态系统。有资金投入、人才专业化程度、材料水平、装备水平、信息化程度等行业内因素，还有如法律、市场、国家意志等外部因素。我认为，英国在桥梁科技方面最成功的经验就是：尊重市场规律、优胜劣汰，重视工程项目中的法律约束力，希望我的分享对桥梁同行有所启发。”
