Pro diagnostiku stavu mostních konstrukcí určováním a monitorováním jejich dynamických i pozvolných deformací se používá v praxi množství měřických metod. Kontaktní metody vyžadují připevnění různých senzorů na těleso mostu (akcelerometry, tenzometry, inklinometry apod.). Do kategorie nekontaktních metod spadá geodetické zaměření, fotogrammetrie, laserové skenování, videogrammetrie, satelitní a pozemní radarová interferometrie. Předkládaný projekt je založen na metodě pozemní radarové interferometrie (PRI), která je nejpřesnější ze všech uvedených nekontaktních metod. Pro vzdálenosti ve stovkách metrů dosahuje přesnosti až 0,01 mm. Tato nová perspektivní metoda přesto zatím není příliš používána pro monitorování mostů. V současné době existuje v celosvětovém měřítku jen několik málo projektů, které se zabývají problematikou využití PRI pro určování pouze svislých průhybů mostních objektů. Lídrem v této oblasti je Itálie, především firma IDS (Ingegneria Dei Sistemi S.p.A.) z Pisy, která vyrábí radarové systémy IBIS. Tyto systémy dodává do celého světa, hlavně do Číny, některých evropských států a Jižní Ameriky. Pro určování svislých průhybů mostních objektů je vhodný radarový systém IBIS-FS.
V České republice je jen jeden podnikatelský subjekt, který tento systém vlastní a používá ho k monitorování svislých průhybů mostů. Je to firma Geodezie Ledeč, s.r.o.. Ta se jako spoluřešitel podílela na vývoji metodik a technologií v rámci projektu P-InSAR vedeném ÚTIA (FR-TI4/436, 2012-2016, http://www.p-insar.cz/). Výsledné technologie dosažené v rámci tohoto projektu ovšem umožňují určování pouze svislých průhybů nosných mostních konstrukcí s využitím pouze jednoho radaru.
V Evropě se měřením průhybů mostních objektů metodou PRI zabývá již delší dobu především tým v oddělení elektroniky a telekomunikace na univerzitě ve Florencii - viz např. [1], popřípadě další italské pracoviště CNR-IMAA - viz např. [2]. V Číně se monitorování mostů věnuje v největší míře pracoviště Key Laboratory for Urban Geomatics of National Administration of Surveying, Mapping, and Geoinformation, Beijing University of Civil Engineering and Architecture - viz např. [3].
Odborná literatura o monitorování mostů pomocí PRI není příliš obsáhlá a je zaměřena pouze na využití technických výhod PRI pro určování svislých pohybů. Chybí v ní návrhy řešení některých nedostatků této metody. Mezi základní nedostatky patří, že radar měří pouze posuny ve směru záměry (LOS) a ty se přepočítávají na předpokládaný směr pohybu. Tím je obvykle svislý směr. Předpoklad pouze svislého posunu ovšem nemusí být splněn a obecně také splněn nebývá, důvodem je například to, že mosty jsou často šikmé či půdorysně zakřivené a pak v důsledku kroucení při svislém průhybu dochází současně k významné podélné či příčné deformaci. Je proto třeba navrhnout nové postupy měření a zpracování měřených LOS posunů s cílem odhalit a určit skutečné směry a velikosti reálných posunů jednotlivých sledovaných bodů mostu.
Možnost simultánního měření dvou nebo více radarových systémů by tento nedostatek dokázala odstranit pravděpodobně nejefektivnějším způsobem. Je možné též tento nedostatek odstranit za pomoci výpočetního modelu mostu, ten však v naprosté většině případů není k dispozici, a i tak jsou jeho možnosti omezené a méně přesné. Simultánní měření ale není v dostupné odborné literatuře zmiňováno. Jde tedy o aktuální problém, žádající si řešení. Kombinace dat PRI s daty jiných klasických metod monitorování mostů pro určení jejich reálných posunů také není v odborné literatuře dostatečně podrobně řešena, aby se dala nasadit v praxi. Právě na tyto potřeby předkládaný projekt reaguje.
Současný stav poznání v oblasti využití PRI pro diagnostiku stavu mostních konstrukcí určováním jejich reálných posunů, spočívá tedy pouze v popsání základních principů, které budou využity pro řešení výše uvedených problémů. Požadovaným cílovým stavem řešení pak je takový výsledek výzkumu, který bude ověřen za plných operačních podmínek a připraven k nasazení v praxi.
Z hlediska technických parametrů v porovnání s konkurenčními metodami dává metoda PRI vyšší dosažitelnou přesnost posunů (až 0,01 mm) se vzorkovací frekvencí až 200 Hz. Navíc bude využito i výhod plynoucích z kombinování dat PRI s daty pořizovaných klasickými metodami.
Z hlediska ekonomických a ekologických parametrů v porovnání s konkurenčními metodami je metoda PRI bezkontaktní metodou nevyžadující upevnění žádných senzorů. Pouze v některých případech je třeba umístit relativně levné plechové koutové odražeče. Je tedy v jejím praktickém nasazení v terénu mnohem rychlejší a levnější než obvyklé klasické metody. Pro představu, osazení mostní konstrukce snímači zrychlení většinou vyžaduje několikahodinovou přípravu, v případě současného osazení nosné konstrukce mostu snímači přetvoření a deformace jde cca o 1-2 dny přípravy na jednu mostní konstrukci. Jednou soupravou radarů pak lze velmi rychle postupně provádět opakovaná měření na mnoha mostních konstrukcích. Výsledná cena za sledování více konstrukcí tvořících kritickou infrastrukturu tak bude nižší než u klasických metod a přitom bude dosaženo vyšší kvality v určení sledovaných parametrů. Současně se tato metoda jeví jako velmi efektivní pro sledování mostů při přepravě nadrozměrných zásilek (OCT) na železniční i silniční síti.
Komunikace přenášejí v ČR nejvyšší množství dopravního výkonu a spojují důležitá hospodářská centra i rekreační území. Hustotou 0,12 km železnic a 0,7 km silnic na 1km čtvereční plochy se Česká republika řadí na jedno z předních míst v Evropě. V ČR je celkem 776 km dálnic, 442 km rychlostních silnic, 5 797 km silnic I. třídy, 14 557 km silnic II. třídy, 34 167 km silnic III. třídy a 9 470 km železničních tratí. Na těchto komunikacích je pak více než 17 500 silničních 6 700 železničních mostů, které je třeba udržovat a opravovat. Tyto komunikace, včetně mostů, pak tvoří kritickou infrastrukturu, která má vliv na bezpečnost dopravy obecně.
Současně neustále narůstá počet dopravních prostředků a intenzita dopravních výkonů, která se promítá do zvýšeného opotřebení kritické dopravní infrastruktury. Na opravy mostů je pak vynakládáno velké množství financí, a to jak ze zdrojů SFDI, Operačních programů, prostředků krajů a jejich možností financování.
Na druhé straně možnosti pro hodnocení mostů s ohledem na jejich bezpečnost jsou omezené. Současné metody jsou nákladné a časově náročné a v řadě případů omezují silniční či železniční provoz. Z toho vyplývá významná potřeba nalezení nových a progresivních metod diagnostik stavebního stavu mostů.
Hlavní přínosy projektu lze vidět v možnostech rychlého a relativně levného měření deformací nosných konstrukcí mostů a jiných souvisejících veličin, jako je například zrychlení, které lze následně využít pro jejich kontrolu a sledování, tj. pro diagnostiku těchto mostních objektů. Jak se ukázalo například na nedávné havárii dálničního mostu v Janově, právě metoda měření zrychlení a jeho následné zpracování ukázala na kritický stav závěsu, který byl následně příčinou kolapsu tohoto mostu s tragickými následky. Návrh rekonstrukce bohužel zohlednil příliš pozdě výsledky tohoto experimentu. Rychlá a důvěryhodná technologie včasné detekce poškození mostů se tak stává zcela fundamentálním prvkem inovační strategie jejich uživatelů, tj. správců těchto mostních objektů. Nasazením technologie v praxi tím dojde ke zvýšení bezpečnosti této kritické dopravní infrastruktury.
Současně se i rozšiřuje spektrum užití stávajících metod pro sledování deformací nosných mostních konstrukcí, a to především využitím výsledku „Technologie využití kombinace různých měřících systémů k určování pohybů mostních konstrukcí současně v podélném i svislém směru“, který umožní kombinování dat PRI s daty z těchto klasických metod měření.
Dalším konkrétním přínosem výsledků projektu je možnost využití zejména výsledku „Technologie určování dynamických pohybů mostních konstrukcí současně v podélném i svislém směru pozemní radarovou interferometrií“ pro sledování chování mostů při přejezdu nadrozměrné přepravy. Růst průmyslu a strojírenství společně s intenzivním rozvojem dopravní infrastruktury vede ke znásobení požadavků na přepravu velkých strojírenských celků, ale i dílců různých stavebních (např. i mostních) konstrukcí, po stávající dopravní infrastruktuře. Zde je využití metody PRI zcela optimální s ohledem na množství mostů, které je nutné posoudit, a zároveň na nutnost rychlé operability měření.
Dosažení hlavního cíle bude naplněno systémem těchto dílčích cílů: