桥梁结构健康监测
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桥梁工程中的结构健康监测与维护桥梁作为交通基础设施的重要组成部分,在现代社会扮演着至关重要的角色。
然而,随着时间的推移,桥梁也会受到自然环境、交通负荷以及设计和施工问题的影响,而逐渐出现损坏和老化现象。
因此,对桥梁结构的健康监测与维护变得至关重要,以确保其在使用寿命内能够安全有效地为人们提供交通便利。
一、桥梁结构健康监测的重要性1. 提早发现潜在问题桥梁结构健康监测可以及早发现潜在的结构问题,例如混凝土龟裂、钢结构腐蚀等。
及时采取措施修复这些问题,可以避免由于问题逐渐加重而导致的严重损坏甚至崩塌。
2. 增加桥梁使用寿命通过定期监测桥梁结构的健康状况,可以及时发现并解决结构问题,延长桥梁的使用寿命。
此外,监测数据还可以用来指导日常维护和保养工作,减少桥梁日常使用过程中的磨损和损坏。
3. 保证交通安全桥梁结构健康监测有助于确保桥梁的安全稳定。
通过实时监测,可以随时掌握桥梁的变形、振动和应力等情况,准确评估桥梁的安全状态,及时采取措施避免发生严重事故。
二、桥梁结构健康监测的方法1. 静力监测静力监测是桥梁结构健康监测中常用的一种方法。
通过安装传感器,可以测量桥梁结构的变形、应力、应变等参数,并通过数据分析评估桥梁的健康状况。
常见的传感器包括应变计、位移计、加速度计等。
2. 动力监测动力监测是通过施加外部激励,并测量桥梁结构的相应振动来评估其健康状况的方法。
常用的动力监测方法包括弹性波检测、频谱分析等。
这些方法可以从振动特性中获取有关桥梁结构的信息,如自然频率、阻尼比等,从而判断结构是否存在损伤。
3. 图像监测图像监测利用摄像机等设备记录桥梁的外部表面和结构变形,通过对图像进行分析可以获得桥梁结构的健康状况。
图像监测技术可以检测到细微的龟裂和裂缝等问题,为及早发现潜在的结构问题提供了有力的手段。
三、桥梁维护的重要性1. 增加桥梁使用寿命定期维护和保养可以减缓桥梁的老化速度,延长桥梁的使用寿命。
维护工作包括桥梁表面的清洁保养、防水涂层的修复等。
桥梁结构健康监测系统的研究与应用近年来,随着城市化的进程,大型桥梁已经成为城市的一道重要的风景线,而桥梁的安全与稳定性对于城市的发展也起到关键作用。
同时,鉴于桥梁的复杂形态和外力影响易造成桥梁的结构性破坏,因此桥梁结构健康监测系统的研发与应用也成为了一个重要的研究方向。
一、桥梁结构健康监测系统的概念桥梁结构健康监测系统是指通过传感器、数据采集器、通信技术、计算机技术等手段对桥梁结构实施现场在线监测、远程数据处理和维护管理的技术体系。
该技术能够实现对桥梁结构、荷载环境、随时间变化的变形等参数进行数据采集、处理和传输,从而评估桥梁的结构健康状态,解决桥梁应力、应变、振动、变形等问题,并及时发现结构病害,提高桥梁的安全性和可靠性。
二、桥梁结构健康监测系统的研究进展目前,国内外均有不少学者在桥梁结构健康监测系统方向进行深入研究,相关技术和理论已经趋于成熟,重点包含:传感器技术、数据传输技术和结构健康监测算法等方面。
传感器技术是实现桥梁结构健康监测系统的核心部分,其主要作用是采集桥梁结构的形变、振动、应力、应变等参数。
目前常用的传感器有应力传感器、应变传感器、振动传感器、加速度传感器、温度传感器等。
这些传感器能够采集准确的实时数据,能够帮助监测人员及时发现结构异变,进而通过合理调整来维护桥梁的健康状态。
在数据传输方面,无线传输方式成为了当前先进的传输方式,它能够实现远距离传输数据,并利用云计算的技术,实现数据的可视化、分析和管理。
比如利用物联网技术采集桥梁数据,并利用云端服务对数据进行处理、分析、记录和可视化,实现了数据的实时监控和管理。
通过结构健康监测算法的研究,能够有效地实现对监测数据进行分析和处理。
例如,信号处理技术、模型识别技术、数据挖掘技术等,能够识别出存在的结构异变信号、分析失效机理和寿命预测,并提供决策支持。
三、桥梁结构健康监测系统的应用现状目前,桥梁结构健康监测系统已经应用于不少项目中,如长江大桥、港珠澳大桥、上海市轨道交通、广东高速公路等。
桥梁工程中的结构健康监测技术桥梁工程在城市的建设中起着重要的作用,它们连接了不同的地区,便利了人们的出行。
然而,随着桥梁的使用时间的增长,结构健康问题逐渐浮现。
为了确保桥梁的安全使用,结构健康监测技术成为了必不可少的工具。
桥梁结构健康监测技术的发展与进步,使我们能够更好地识别和解决桥梁结构健康问题。
这项技术主要包括传感器技术、数据采集与传输技术、数据处理与分析技术等多个方面。
通过这些技术的应用,我们能够实时监测桥梁的结构变化,及时发现并解决各种结构健康问题,保障桥梁的安全运行。
传感器技术是桥梁结构健康监测技术中的重要组成部分。
传感器可以安装在桥梁结构的不同位置,用于监测结构的变形变化、振动响应等信息,并将这些信息传输给数据采集与传输设备。
传感器的种类多样,例如应变传感器、加速度传感器、位移传感器等。
这些传感器能够实时监测桥梁结构的健康状态,为后续数据处理与分析提供基础数据。
数据采集与传输技术是桥梁结构健康监测技术中的关键环节。
通过合理布置数据采集设备,将传感器采集到的数据进行实时采集,并将其传输到数据处理与分析设备。
这一过程的可靠性和实时性对于桥梁结构健康监测至关重要。
随着数字化技术的进步,数据采集与传输技术也在不断完善,能够更好地满足实际应用需求。
数据处理与分析技术是桥梁结构健康监测技术的核心内容。
通过对采集到的原始数据进行处理与分析,我们可以获得桥梁结构的健康状态,判断是否存在结构问题。
数据处理与分析技术主要包括信号处理、模型建立、参数识别等各个方面。
这些技术能够将庞大的数据转化为可观察的信息,为桥梁结构的健康管理提供依据。
桥梁工程中的结构健康监测技术对于保障桥梁的安全运行具有重要意义。
它可以及时发现结构问题,及时采取修复措施,防止桥梁发生严重事故。
另外,结构健康监测技术还可以为桥梁的维护管理提供决策支持,延长其使用寿命,降低运营成本。
同时,随着城市发展的需求,桥梁的设计和建造也越来越复杂。
钢结构桥梁的健康监测与维护随着城市建设的快速发展和交通运输的不断完善,钢结构桥梁作为重要的交通设施也逐渐增多。
然而,由于长期的使用和环境因素的影响,钢结构桥梁往往容易出现各种问题。
因此,针对钢结构桥梁进行健康监测与维护显得尤为重要。
一、健康监测的意义和方法对于钢结构桥梁而言,健康监测是及时了解其结构变化和病害状况的重要手段,能够提供数据支持,确保桥梁的正常运行和安全性。
健康监测主要采用物理、化学、力学等多种手段和方法进行,包括但不限于以下几种。
1. 非破坏性检测技术:通过利用超声波、电磁波、红外热像等非破坏性手段对桥梁结构进行检测,可以有效发现潜在的裂纹、锈蚀等问题。
2. 环境监测:监测桥梁所处环境的变化,包括气候、温度、湿度等因素,以评估其对桥梁结构的影响。
3. 病害诊断技术:通过对桥梁各部位进行详细的检测和分析,确定潜在的病害及其严重程度,并制定相应的维修计划。
二、钢结构桥梁维护的重要性钢结构桥梁维护是延长其使用寿命、确保安全运行的关键环节。
及时维护可以修复已经出现的病害,同时预防未来可能发生的问题。
以下是保持桥梁良好状态的几个维护要点。
1. 表面涂层维护:钢结构桥梁常常受到氧化、腐蚀等环境因素的影响,定期进行表面涂层维护可以有效防止钢材锈蚀、疲劳断裂等问题。
2. 病害修复:根据健康监测结果,及时修复桥梁上出现的各类病害,如裂缝、断裂、锈蚀等问题,以防止其扩大和进一步损坏。
3. 支座检修:支座是桥梁承受荷载的重要部分,定期检测和维护支座的稳定性和可靠性,以确保桥梁的正常承载力。
4. 定期检测:定期对桥梁进行全面检测,包括主梁、连接件、桥面、栏杆等部位,以及关键构件的疲劳寿命和强度的评估。
三、桥梁健康监测与维护的挑战与发展在钢结构桥梁健康监测与维护的过程中,仍然面临一些挑战。
比如,监测手段的准确性、监测频率的确定、维修材料的选择等问题。
同时,随着科技的进步与应用,桥梁健康监测与维护也在不断发展。
公路工程规范要求下的桥梁结构健康监测公路工程是现代交通发展的重要组成部分,其中桥梁结构作为公路系统的重要节点,对交通运输的安全和畅通起着至关重要的作用。
为了保障桥梁结构的安全和可靠运行,公路工程规范对桥梁结构健康监测提出了明确的要求,该监测工作的目的在于及时识别和处理可能存在的结构问题,从而确保桥梁的结构健康。
一、桥梁结构健康监测的必要性桥梁结构是承载公路交通载荷的关键部分,在长期使用过程中会受到各种因素的影响,如自然灾害、车流荷载、老化等。
这些因素可能导致桥梁结构出现损伤或退化,严重时可能威胁交通安全。
因此,及时有效地进行桥梁结构健康监测十分必要。
桥梁结构健康监测可实时感知桥梁结构的运行状态,发现潜在问题,为工程师提供科学依据,以便在起初阶段采取适当的维护和修复措施。
通过定期监测,可以实现对整体结构和关键部件的连续观测,辅助制定有效的维护计划,延长桥梁的使用寿命。
因此,公路工程规范对桥梁结构的健康监测提出了严格的要求。
二、桥梁结构健康监测的方法和技术桥梁结构健康监测可以通过多种方法和技术来实施,具体根据监测目标和实际情况而定。
其中一些常用的方法和技术如下:1. 传感器技术:包括应变计、加速度计、位移计等传感器的应用,可以实时监测桥梁结构的应变、振动和变形情况。
传感器可以通过有线或无线方式传输监测数据,提供实时的结构状态信息。
2. 图像处理技术:利用摄像机和图像处理技术,可以对桥梁进行视觉监测。
通过比对不同时间段的图像数据,可以检测出桥梁结构的位移、开裂等问题。
3. 振动监测技术:通过振动传感器对桥梁结构的振动频率和振型进行监测,可以评估结构的整体健康状况,并预测潜在的问题。
4. 非破坏检测技术:如超声波、雷达等,可以在不损坏桥梁结构的情况下,探测桥面下的隐蔽问题,如钢筋锈蚀、混凝土龟裂等。
以上只是少数常用的监测方法和技术,随着科技的不断进步,新的监测手段也在不断涌现,这些技术的应用为桥梁结构的安全运行提供了有力的支持。
桥梁监测主要技术要求桥梁监测是确保桥梁结构安全性和可用性的重要措施。
以下是桥梁监测的主要技术要求:1. 结构健康监测桥梁的结构健康监测是确保桥梁结构稳定性的关键。
监测系统应包括以下技术要求:- 载荷监测:监测桥梁承受的荷载情况,以评估结构的安全性。
- 变形监测:监测桥梁的变形和挠度,以识别结构的病态变化。
- 应力监测:监测桥梁内部的应力分布,以评估结构的稳定性。
- 振动监测:监测桥梁的振动响应,以评估结构的固有频率和模态参数。
2. 环境监测桥梁的环境监测是了解桥梁所处环境条件对其结构的影响的重要手段。
监测系统应包括以下技术要求:- 温度监测:监测桥梁的表面温度和温度变化,以评估热胀冷缩对结构的影响。
- 湿度监测:监测桥梁周围环境的湿度变化,以评估湿度对结构的腐蚀影响。
- 风速监测:监测桥梁所处位置的风速和风向,以评估风载对结构的影响。
- 降雨监测:监测桥梁所接受的降雨量和降雨分布,以评估雨水对结构的影响。
3. 监测数据处理和分析有效的桥梁监测需要对监测数据进行处理和分析,以获得有用的结构健康信息。
处理和分析过程应包括以下要求:- 数据采集:确保监测系统能够准确采集各种监测数据。
- 数据存储:建立有效的数据存储系统,保证监测数据的完整性和可靠性。
- 数据处理:对监测数据进行滤波、校正和校验,以消除干扰并提高数据质量。
- 数据分析:使用适当的方法和技术对监测数据进行分析,以提取结构健康信息。
综上所述,桥梁监测的主要技术要求包括结构健康监测、环境监测以及监测数据处理和分析。
通过合理应用这些技术要求,可以有效确保桥梁的安全性和可用性。
大桥结构健康监测方案
大桥结构健康监测方案通常包括以下步骤:
1. 定义监测目标和需求:确定监测的目的,例如检测桥梁的结构健康状态以及预测其寿命,或者监测桥梁在不同荷载下的响应等。
2. 监测参数选择:根据监测目标确定需要监测的参数,如桥梁振动、应变、位移等。
3. 传感器选择和布置:选择适合于监测参数的传感器,并合理布置于大桥的关键部位。
传感器可以是加速度计、应变计、压力传感器、位移传感器和倾斜计等。
4. 数据采集和存储:设计和搭建数据采集系统,确保传感器的数据准确采集并存储。
可以使用数据采集器、数据记录仪或者远程监测系统等设备。
5. 数据分析和处理:对采集到的数据进行分析和处理,提
取有用的信息。
可以使用数据处理软件、机器学习等方法
进行数据分析。
6. 状态评估和预测:根据数据分析的结果,对桥梁结构的
当前状态进行评估,并可通过模型和算法预测未来的结构
健康状况。
7. 报警和维护:根据预设的阈值和报警条件,及时发出警
报并采取维护措施,以保证桥梁的安全运行。
8. 定期校准和验证:对传感器和监测系统进行定期校准和
验证,以确保监测结果的准确性和可靠性。
综上所述,大桥结构健康监测方案需要综合考虑监测目标、传感器选择和布置、数据采集与处理、状态评估与预测、
报警与维护等多个方面的因素,以确保桥梁的安全运行。
预应力混凝土桥梁的结构健康监测与评估一、引言预应力混凝土桥梁是现代桥梁工程中常见的一种结构形式,其具有较高的承载能力和较长的使用寿命。
然而,随着时间的推移和外界环境条件的变化,桥梁的结构健康状态可能会发生变化,进而影响其安全性和可靠性。
因此,对预应力混凝土桥梁进行结构健康监测与评估显得尤为重要。
本文将探讨预应力混凝土桥梁的结构健康监测与评估方法及其应用。
二、预应力混凝土桥梁的结构健康监测方法1. 传统监测方法传统的预应力混凝土桥梁结构健康监测方法主要包括视觉检查、物理性能测试和破损检测等。
视觉检查是最基本和常用的监测方法之一,通过外观观察和目测可以初步判断桥梁的结构健康状态。
物理性能测试一般包括对桥梁的强度、刚度、位移等性能进行测试,通过与设计参数进行对比评估桥梁的结构健康状态。
破损检测主要是通过检查桥梁的裂缝、腐蚀和变形等破损情况,从而判断桥梁的健康状况。
2. 结构振动监测方法结构振动监测方法是一种先进的桥梁结构健康监测方法,主要通过对桥梁的振动信号进行采集和分析来评估桥梁的结构健康状态。
常用的结构振动监测方法包括加速度计监测、激光测距仪监测和应变传感器监测等。
其中,加速度计监测是最常见的方法,通过安装加速度计在桥梁上并记录振动信号的加速度来分析桥梁的结构健康情况。
激光测距仪监测是一种非接触式测量方法,通过激光测距仪对桥梁进行扫描,获取桥梁的振动信息。
应变传感器监测则是通过安装应变传感器在桥梁上,测量桥梁的应变情况来评估其结构健康状态。
3. 其他高级监测方法随着科技的发展和方法的不断创新,还出现了许多其他高级的预应力混凝土桥梁结构健康监测方法。
例如无损检测技术,包括超声波检测、雷达检测和红外热像仪检测等,可以对桥梁的内部结构进行检测,从而评估其健康状况。
此外,还有电阻应变片监测、光纤传感器监测和无线传感器网络监测等新兴的监测方法,通过利用先进的传感器和通信技术实现对桥梁结构健康的实时监测和评估。
桥梁结构健康监测技术的应用与研究一、引言桥梁是连接城市和交通的重要枢纽,其结构健康状态必须得到长期的监测和维护。
随着电子技术的快速发展,桥梁结构健康监测技术的应用变得越来越普遍。
本文将着重介绍现有的桥梁结构健康监测技术的研究进展,并探讨其应用现状。
二、桥梁结构健康监测技术的分类桥梁结构健康监测技术可以分为传统方法和新型技术。
1. 传统方法传统的桥梁结构健康监测方法包括目视检查、手感检查、声音检查以及静力和动力测量等方法。
这些方法已被广泛应用于桥梁结构健康监测中,并取得了不错的效果。
2. 新型技术新型桥梁结构健康监测技术包括遥感技术、传感器技术、机器学习技术以及无人机、无线传感网络等。
这些新型技术能够帮助监测人员更加全面和精确的监测桥梁结构的健康状态。
三、桥梁结构健康监测技术应用案例1. 目视检查目视检查是传统的桥梁结构健康监测方法之一。
如中国的海江大桥就经常使用目视检查方法,对桥梁结构的腐蚀状况、结构是否存在裂缝等进行排查。
通过目视检查,海江大桥得以及时发现潜在的安全隐患并加以处理。
2. 传感器技术传感器技术是新型的桥梁结构健康监测技术。
如美国的马萨诸塞州立大学利用传感器技术对马萨诸塞州大桥进行了监测。
通过振动传感器、位移传感器以及压力传感器等设备,可以对桥梁的振动状态、变形情况、荷载状况等各方面进行全面监测。
3. 无人机技术无人机技术也是一种新型的桥梁结构健康监测技术。
如中国的珠江大桥就借助无人机技术,对桥梁的结构部件进行监测。
通过高清摄像机、激光测距仪等设备,可以对桥梁结构的变形、裂缝等情况进行实时监测。
四、桥梁结构健康监测技术应用前景桥梁结构健康监测技术的应用前景十分广阔。
随着科技的发展、设备的更新换代,桥梁结构健康监测技术将会越来越精准,监测效果也会得到进一步提高。
同时,随着人工智能技术的应用,桥梁的病害诊断和预测将会得到进一步加强,大大提高桥梁结构的安全性和可靠性。
五、结论本文介绍了桥梁结构健康监测技术的分类及其在实际应用中的案例,同时也探讨了桥梁结构健康监测技术的应用前景。
桥梁结构健康监测(1)桥梁结构应进行施工期间监测,满足下列条件之一:①单孔跨径>150m的大跨桥梁;②施工过程增设大型临时结构的桥梁;③施工过程中整体或局部结构受力复杂桥梁;④大体积混凝土结构、大型预制构件及特殊截面受温度变化、混凝土收缩、徐变、日照等环境因素影响显著的桥梁结构;⑤施工过程存在体系转换的重要桥梁结构;⑥对沉降和变形要求严格的桥梁结构。
表1 施工期间监测项目桥型基础沉降监测变形监测应变监测环境及效应监测竖向水平风温度振动梁桥★★⭕★⭕★⭕斜拉桥★★▲★★★⭕悬索桥★★▲★★★⭕拱桥★★▲★⭕★⭕注:★应监测项,▲宜监测项,⭕可监测项;有推力拱桥的拱脚水平位移应设置为“应监测项”(2)桥梁结构应进行使用期间监测:对特别重要的特大桥。
(3)桥梁结构宜进行使用期间监测,满足下列条件之一:①梁桥:主跨跨径>150m;②斜拉桥:主跨跨径>300m;③悬索桥:主跨跨径>500m;④拱桥:主跨跨径>200m;⑤处于复杂环境或结构特殊的其他桥梁结构。
表2 使用期间监测项目桥型基础沉降监测变形监测应变监测环境及效应监测车辆荷载动力响应支座反力和位移竖向水平风温湿度地震梁桥▲★⭕★⭕★▲★▲▲斜拉桥▲★▲★★★▲★▲▲悬索桥▲★▲★★★▲★▲▲拱桥▲★▲★⭕★▲★▲▲注:★应监测项,▲宜监测项,⭕可监测项;车辆荷载指交通监测。
1)基础沉降监测施工期间+使用期间监测:连续梁桥的墩台、拱桥的拱脚、斜拉桥或悬索桥的桥墩和索塔、所有类型的高速铁路桥梁的墩台。
2)变形监测Ⅰ施工期间施工期间的变形监测可包括轴线监测、挠度监测、倾斜变形监测。
高度大于30m的索塔、大于15m的墩台施工时,应进行水平度和垂直度监测。
应对悬臂施工主梁的水平向和竖向变形进行监测。
Ⅱ使用期间主梁跨中竖向位移;拱脚竖向位移、水平位移及倾角、拱顶及拱肋关键位置的竖向位移;斜拉桥主塔塔顶水平位移、各跨主梁关键位置竖向位移;悬索桥主缆关键位置的空间位移、锚碇或主缆锚固点的水平位移、索塔塔顶水平位移、各跨主梁竖向位移;伸缩缝的位移。
桥梁结构健康监测目录1. 桥梁结构健康监测的概念 02. 桥梁结构健康监测系统 02.1. 监测容 02.2. 数据传输 (1)2.3. 数据分析处理和控制 (1)2.4. 大型桥梁结构健康监测系统 (2)2.5. 桥梁结构健康监测的现状与发展方向 (2)3. 桥梁结构健康监测系统的意义 (3)3.1. 桥梁结构健康监测系统的主要作用包括: (3)3.2. 桥梁健康监测意义 (3)4. 现有桥梁结构监测系统存在的问题 (4)5. 结语 (4)桥梁结构健康监测1.桥梁结构健康监测的概念交通是社会的经济命脉,桥梁是交通的咽喉,交通不畅会制约社会的经济发展,所以保障桥梁的功能性、耐久性,尤其是安全性至关重要。
为保证桥梁安全运行、避免严重事故发生,对桥梁结构进行健康监测应运而生,桥梁结构健康监测是以科学的监测理论与方法为基础,采用各种适宜的检验、检测手段获取数据,为桥梁结构设计方法、计算假定、结构模型分析提供验证;对结构的主要性能指标和特性进行分析,及早预见、发现和处理桥梁结构安全隐患和耐久性缺陷,诊断结构突发和累计损伤发生位置与程度,并对发生后果的可能性进行判断与预测。
通过对桥梁结构健康状态的监测与评估,为桥梁在各种气候、交通条件下和桥梁运营状况异常时发出预警信号,为桥梁维护、维修与管理措施提供依据,并通过及时采取措施达到防止桥梁坍塌、局部破坏,保障和延长桥梁的使用寿命的目的。
2.桥梁结构健康监测系统2.1.监测容数据采集与测量的容主要为:变形(沉降、位移、倾斜)、应力、动力特性、温度、外观检测等。
1)变形监测采取适宜的测量手段,对桥梁主体结构关键部位的沉降、位移、倾斜量进行监测。
常用监测变形的方法有:导线测量法、几何水准测量法、GPS测定三维位移量法、自动极坐标实时差分测量法和自动全站仪三维坐标非接触量测等。
2)应力监测桥梁运营状态中主体结构的应力变化是由于主体结构的外部条件和部状态变化引起的。
外部条件主要有动荷载、气候、侵蚀、撞击和其他突发事件的作用等,而部状态有混凝土的收缩徐变、温度变化及预应力损失等。
应力监测数据可以定量性地反映出桥梁主体结构的应力变化和性能变化情况。
3)动力特性监测桥梁结构的动力特性与桥梁结构的刚度、质量、阻尼值及其分布有关,动力监测是在桥面无任何交通荷载以及桥址附近无规则振源的条件下进行,主要对桥梁结构由桥址处风荷载、水流等随机荷载激振引起的微小振动响应进行测定。
检测项目主要为:主体结构的自振频率、振型等。
桥梁结构动力检测方法主要有:固有频率、应变模态、模态置信度判据、柔度矩阵、小波分析、遗传算法等。
4)温度监测通过对整桥温度场的监测,可以设法消除温度变化对某些监测过程或传感器本身的测量精度的影响;可以了解桥梁结构在某种温度场下的结构变形、力变化等情况。
5)表观检测表观检测的主要容为:桥梁混凝土裂缝、强度、碳化深度、外观质量检测、钢梁及金属结构外观及腐蚀检测及支座、桥面铺装、伸缩缝、锚端连接等部位、部件的损坏情况观察等。
2.2.数据传输稳定可靠的数据采集和传输对于保证监测系统的长期运行有着重要意义,同时是获取有效、可靠的监测数据的前提,要注重并做好以下几项关键性工作:(1)数据采集传输的同步是桥梁结构监测系统的关键性技术问题,是数据处理、分析和桥梁健康评估的基本前提条件。
做到挠度、振动等子系统各点采集的时间同步性尤为重要。
(2)关于数据采集节点设备和传输链路的合理配置与优化。
影响数据采集节点设备和传输链路可靠性的因素相当复杂,必须研究设计和重点考虑系统合理的配置和优化。
(3)关于系统数据采集过程中单点故障问题。
系统需要具有单点故障不影响控制网络其他部分的功能。
(4)关于检测系统自身故障的自检与报警。
系统能够识别和检查出传感器故障、电流回路泄漏、对不可信信号电频的捕获和子系统故障等,并能在系统主机上给出相应的报警信息。
(5)关于数据可靠性检验的问题。
系统具有能够对所监测数据进行自检、互检和标定的功能,是保障原始数据可靠性的重要手段。
(6)关于实现远程监控的问题。
通过因特网技术可以使桥梁管理者或桥梁专家在异地对系统实现远程监控和数据分析,是桥梁结构健康监测系统的新需求。
2.3.数据分析处理和控制数据分析处理与控制是指对获得的数据信息进行收集、整理、加工、存贮及传播等一系列活动的总和。
它的基本环节是进行数据的组织、存贮、检查和维护等工作。
这些工作是数据处理的中心问题,一般称之为数据管理。
二十世纪六、七十年代以来,数据管理技术提高到了数据库阶段,计算机中的数据及数据的管理统一由数据库系统来完成。
数据库系统的目标是:解决数据冗余问题;实现数据独立性;实现数据共享;并解决由于数据共享而带来的数据完整性、安全性及并发控制等一系列问题。
2.4.大型桥梁结构健康监测系统大型桥梁结构健康监测系统一般应包括以下几部分容:1)传感系统:由传感器、二次仪表及高可靠性的工控机等部分组成。
2)信号采集与处理系统:实现多种信息源、不同物理信号的采集与预处理,并根据系统功能要求对数据进行分解、变换以获取所需要的参数,以一定的形式存储起来。
3)通信系统:将处理过的数据传输到监控中心。
4)监控中心:利用可实现诊断功能的各种软硬件对接收到的数据进行诊断,包括结构是否受到损伤以及损伤位置、损伤程度等。
传感器监测到的实时信号,经过采集与处理曲通信系统传送到监控中心进行分析和判断,从而对结构的健康状况作出评估。
若结构出现异常行为,则由监控中心发出预警信号,并对检测出来的损伤进行定性、定位和定量分析同时提供维修建议。
2.5.桥梁结构健康监测的现状与发展方向桥梁结构健康监测系统对桥梁结构评估主要有三个方面:承载能力、营运状态和耐久能力。
承载能力是有关大桥结构或构件的极限强度、稳定性能等,其评估目的是要找出大桥结构的实际安全储备,以避免桥梁发生灾难性的损毁。
营运状态评估与桥梁结构或其构件在日常荷载工作下的变形、裂缝、振动等有关,其评估结果有助于合理安排养护维修。
耐久能力的评估则专注于大桥的损伤及其成因以及其对材料物理特性的影响。
目前的桥梁结构监测系统中存在着监测项目种类不足和个别项目的规模又过于庞大的情况。
在监测数据的管理方面,没有一个较为完善的数据存储与管理系统,大量的监测数据得不到妥善的处理与利用。
并且,现有的桥梁结构监测和状态评估系统大多属于单一的监测系统或者是单一的管理系统。
桥梁结构健康监测综合评估系统在桥梁设计阶段予以提前考虑并做出桥梁结构健康监测设计有着十分重要的积极意义:设计人员可依据桥型设计理论和结构特点、四新技术的应用等方面采用适宜的监测理论、方法与手段,做出符合桥梁特点和系统的监测设计。
桥梁结构健康监测设计与桥梁设计同时形成可及时、妥善地将相关监测软、硬件在施工、运营过程予以配备与设置,使得监测系统的准备与运行工作做得更加充分与科学。
我国的桥梁结构健康监测尚处初期阶段,随着桥梁结构健康监测工作的深入开展,在远距离监测、提高系统可靠性、完善数据处理和分析理论等方面还需要提高和完善,目前尚无现成的性能和数据评估方面的规,因此探索并形成稳定、可靠的监测系统、明确各项参数指标、科学获取与处理监测数据、形成监测规等工作是桥梁结构健康监测今后的发展与努力方向。
3.桥梁结构健康监测系统的意义3.1.桥梁结构健康监测系统的主要作用包括:1)设计验证,确保桥梁安全;2)及时发现桥梁损伤;3)为桥梁维护管理提供技术依据;4)辅助桥梁日常交通管理。
尽管( 截止到2006年) 我们国家现有桥梁已经达到了50万余座,但是有些地方的桥梁管理者对现有桥梁的管理仍然是被动式的,也就是当桥梁发生安全事故的时候才对桥梁进行维护( 检测和加固) 这种被动式的管理不可避免的会带来桥梁安全事故的频繁发生。
结构检测与健康监测概况工程结构一般会受到两种损伤:突发性损伤和累积性损伤。
突发性损伤由突发事件引起,使损伤在短期达到或超过一定限值;累积损伤则有缓慢积累的性质,达一定程度会引起破坏影响安全和使用。
健康检测能够在突发性损伤发生时及时做出判断和警报,以便采取处理措施,防止发生进一步的破坏和引发其它事故。
对于累积损伤,能够定期对损伤的状态做出描述,以便根据情况采取相应措施。
3.2.桥梁健康监测意义(一)监控与评估桥梁健康检测的基本涵是通过对桥梁结构状态的监控与评估,为工程在特殊气候、交通条件下或运营状况严重异常时发出预警信号,为桥梁维护、维修与管理决策提供依据和指导。
为此,监测系统通常对以下几个方面进行监控:①桥梁结构在正常环境与交通条件下运营的物理与力学状态;②桥梁重要非结构构件和附属设施的工作状态;③结构构件耐久性;④工程所处环境条件等等。
(二)设计验证由于大型桥梁的力学和结构特点以及所处的特定环境,在大桥设计阶段安全掌握和预测其力学特性和行为特性是非常困难的。
因此,通过桥梁健康检测所获得的实际结构的动静力行为来检验大桥的理论模型和计算假定具有重要意义。
不仅对设计理论和设计模型有验证作用,而且有益于新的设计理论的形成。
(三)研究与发展桥梁健康监测带来的将不仅是监测系统和某种特定桥梁设计的反思,它还可能并成为桥梁研究的现场实验室。
由于运营中的桥梁结构及其环境所获得信息不仅是理论研究和实验室调查的补充,而且可以提供有关结构行为与环境规律的最真实的信息。
4.现有桥梁结构监测系统存在的问题在目前已有的桥梁结构健康与安全监测系统中,明显存在监测项目种类不足,而个别监测项目规模又过于庞大,尤其在对监测数据的管理方面,还没有形成一个较为完善的数据存储与管理查询系统,大量的监测数据得不到妥善的处理和利用。
总结现有桥梁健康与安全监测系统的不足之处,主要体现在监测系统的总体规划和桥梁结构健康监测及诊断的研究水平两个方面。
(一)在监测系统的总体规划上主要有以下一些较为突出的问题:1)缺乏有效实用的优化算法造成测点数量巨大,系统规模过大导致数据量大、信息大量冗余;2)监控系统与管理系统未能实现无缝连接;3)结构安全评价系统研究多基于理论畴,缺少工程实用性的研究;4)桥梁监测系统缺乏规性指导原则。
(二)就现在桥梁结构健康监测及诊断的研究水平来看,在技术层面上也有许多问题主要表现为:传感器的优化布设是桥梁结构健康监测和诊断中的一个重要问题,应该做到使用尽量少的传感器获取尽可能多的结构的健康信息。
开发适合桥梁结构检测的专用传感器是桥梁检测问题中的关键。
测量仪器的精度不够以及效率低是困扰桥梁检测的一大难题。
5.结语桥梁结构健康监测研究涉及振动理论、传感技术、测试技术、系统辨识理论、信号分析处理、数据通信、计算机、随机过程和可靠度等多门学科,是—个系统工程。
经过多年来的积极探索,人们已经取得了许多成果。
但是由于桥梁结构受到许多不确定因素和复杂工作环境的影响,现有技术还无法满足桥梁结构健康监测的要求,因此对桥梁结构健康监测的探索还需进一步进行完善。