2024年9月11日凌晨，连接德累斯顿南部与老城区的卡罗拉桥突然坍塌。这起事故不仅造成重大影响，也引发了德国社会对桥梁安全的深刻反思。
事故发生后，德累斯顿市政府委托德累斯顿工业大学（TU Dresden）土木工程与混凝土建筑研究所所长Steffen Marx教授展开调查。
2024年12月11日，Marx教授发布了关于坍塌原因的中期研究报告，为事故成因提供了关键线索。
中期调查结果的关键发现
1：坍塌的主要原因
调查显示，卡罗拉桥坍塌的根本原因是氢致应力腐蚀开裂（Wasserstoffinduzierte Spannungsrisskorrosion）。在桥梁建造阶段，湿气渗入引发了这一现象，并随着时间推移逐渐恶化。同时，长期交通荷载导致的预应力钢材疲劳进一步加剧了腐蚀损伤，最终造成预应力钢筋大面积失效。随着钢筋功能的逐渐丧失，C段桥梁的荷载转移至横梁和相邻桥段，最终因横梁过载断裂，导致整个桥梁坍塌。
2：坍塌的不可预测性
在坍塌前，没有足够的确凿迹象能够可靠地预测到此次事故的发生。由于桥梁的结构设计特点，损伤过程未表现出明显的裂纹，难以通过常规方法检测和预警。坍塌是一个复杂失效过程的结果，由长期存在的建造缺陷（氢致应力腐蚀开裂）与外部触发因素（温度骤降和交通荷载）共同作用而导致。
3：法律规定得到了遵守
调查显示，德累斯顿市政府及相关检测机构严格遵守了法律规范，并根据国家标准对卡罗拉桥进行了定期检查和专项检测。同时，联邦关于预应力混凝土桥梁的管理建议也得到了落实。然而，现有检测技术的局限性，未能发现桥梁内部隐蔽性损伤，这为事故埋下了隐患。
4. 关键因素：预应力钢筋的缺陷
调查指出，桥梁C段车行道板中超过68%的预应力钢筋在断裂处已严重受损。这一缺陷直接导致桥梁预应力功能的大幅下降。然而，由于这些损伤隐匿于结构内部，现行法定检测框架难以有效识别，暴露出传统检测手段的局限性。
以技术联结价值
5. A段和 B段桥梁无法保留
在A段和B段桥梁中也检测到了与C段相似的损伤模式。由于这些桥段已出现裂纹扩展且存在突然失效的高风险，因此无法重新投入使用，即使是临时使用也被排除。此决定适用于所有交通方式，包括行人、自行车和机动车。
6. 声发射监测技术的应用
声发射监测（Schallemissionsmesstechnik）是一种可以实时检测结构损伤进程的技术。为了确保易北河的航运安全，这一技术已扩展应用于A段和B段桥梁，旨在实时监控结构的损伤动态。通过实时数据采集，可以对桥梁的安全状况进行持续评估，以便采取进一步的安全措施。
就是说，卡罗拉桥桥梁坍塌的核心原因是氢致应力腐蚀开裂与预应力钢筋的严重疲劳损伤，两者共同作用导致关键构件的逐步失效。
从局部检测到全局感知：桥梁监测的技术革新
这起事件暴露了传统桥梁检测方法的深刻局限性。常规检测手段主要依赖于视觉检查、声波探测或局部采样，这些方法虽然在表面和局部问题的识别上有所成效，却无力揭示桥梁内部的微观裂纹与材料性能的细微变化。
当腐蚀和疲劳损伤的累积效应逐步接近临界点时，传统检测方法已难以对桥梁的整体安全性做出准确评估。
正因如此，昨天我们向德国传感器专家Winkelmann博士请教，现有的传感器技术是否能够弥补传统检测的不足，并对问题的根源进行及时、全面的监测？
Winkelmann博士提出了一种完全集成传感器技术，并认为，桥梁的安全管理应从“被动修复”转向“主动监测”，从“局部检测”走向“全局感知”。
在桥梁健康监测领域，这种技术代表了未来的发展方向，博士特别强调了以下两大核心优势：
1. 持续性监测
通过实时监测桥梁的状态（如应力、腐蚀、裂纹扩展等），传感器能够捕捉到传统检测手段难以发现的隐性风险。
以卡罗拉桥坍塌为例，氢致应力腐蚀和疲劳裂纹的隐蔽性使灾难的发生几乎不可预测，而完全集成传感器技术正好能够弥补这一技术空白，为桥梁的“健康状况”提供更全面的实时诊断。
2. 状态自感知能力
博士提出了一个令人振奋的愿景：让建筑物能够了解自身状态。这一特性是智慧基础设施的重要标志。传感器通过实时采集关键参数，使桥梁具备“自诊断”能力，并通过数据分析和预测模型，识别潜在的失效模式。
这不仅提高了桥梁的安全水准，也为工程师提供了科学依据，帮助他们更好地进行维护和管理。
此外，针对这种方案的经济性，Winkelmann博士进一步指出，采用集成传感器的预应力钢筋，其额外成本仅占不到1%。
这个数字尤为重要，它打破了人们关于“技术应用成本过高”的固有误解。仅需不到1%的投入，就能换来桥梁全生命周期的可靠性和安全性，这无疑是极具性价比的解决方案。
Winkelmann博士的观点为桥梁安全监测技术提供了全新的视角。他的完全集成传感器技术不仅能弥补传统检测手段的不足，还为桥梁的健康管理带来了“可持续性”和“前瞻性”。
在未来，我们完全有理由期待，通过这样的技术，桥梁可以真正实现“自感知、自诊断、自保护”，从而为下一代的基础设施安全奠定坚实的技术基础。
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