大型桥梁的健康监测 ppt课件

桥梁结构健康安全监测与损伤识别技术Bridge Structural Health & Safety Monitoring and Damage Identification李乔单德山唐亮内容❖桥梁事故❖结构健康监测（SHM）的基本涵义❖SHM基本架构❖SHM系统设计❖SHM实例❖西南交通大学BSHM的解决方案❖SHM的发展趋势❖近年来，桥梁垮塌事故时有发生；❖桥毁人亡的灾难性安全事故，使人民生命财产蒙受巨大损失，也造成恶劣的社会影响；❖在GOOGLE中搜索“桥梁&事故”，有1,430,000项之多符合搜索结果；❖1999年1月4日，重庆市纂江县彩虹桥整体垮塌；死亡40余人❖2000年8月27日，台湾省高屏大桥突然拦腰断裂；导致17辆汽车坠落高屏溪，22人受伤。

❖2001年11月7日，四川宜宾小南门金沙江大桥两端先后发生断裂❖2004年6月10日，辽宁田庄台辽河大桥整跨断裂❖2006年12月09日，位于北京顺义城北潮白河支流减河上的悬索桥，在荷载试验时全桥坍塌❖2007年10月23日，包头市民族东路至丹(东)拉(萨)高速公路包头出口的高架桥发生倾斜坍塌。

美国：北京时间2007年8月2日7时10分)，美国明尼苏达州明尼阿波利斯市的一座桥梁发生坍塌。

至少7人死亡，数十人受伤桥梁事故❖2009年6月29日凌晨2时34分左右，铁力市西大桥发生垮塌，至少有6辆货车坠入呼兰河，7人死亡。

❖垮塌的大桥建于1973年，1997年曾进行安全维修。

桥梁事故❖2009年7月15日1时33分，津晋高速公路港塘收费站800米外匝道桥坍塌，5辆载货车坠落，造成6人死亡，4人受伤。

❖上述桥梁垮塌实例均在正常运营过程中发生❖桥梁垮塌不仅国家造成了巨大的经济损失，而且给人们带来的恐惧的回忆，更给遇难者亲属带来难以磨灭的疤痕❖这不得不引起社会对这些事故的深思……❖桥梁作为客观存在有它特有的生命周期过程，它的“生老病死”如同人类一样，是客观自然规律。

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。

桥梁健康监测桥梁建成以后，由于受气候、环境因素的影响，结构材料会被腐蚀和逐渐老化，长期的静、动力荷载作用，使其强度和刚度随着时间的增加而降低。

这不仅会影响行车安全，更会使桥梁的使用寿命缩短。

对桥梁结构的健康状况进行检测与监测，并在此基础上对其安全性能进行评估是桥梁运营日常管理的重要内容。

桥梁健康监测具有十分重要的作用。

一、桥梁健康监测的概念桥梁健康监测的基本内涵即是通过对桥梁结构状态的监控与评估，为大桥在特殊气候、交通条件下或桥梁运营状况严重异常时触发预警信号，为桥梁维护维修与管理决策提供依据和指导。

二、桥梁健康监测的内容1、施工阶段的健康监测内容大跨桥梁结构由于在施工阶段受到施工荷载或自然环境因素的影响而使结构变形或受力与成桥状态的设计要求不符，因此为确保施工中桥梁结构的安全和保证结构物的外形和内力状态满足设计要求，需在施工中对其进行健康监测。

其监测的主要内容有：（1）几何形态检测。

主要是获取已经完成的结构实际几何形态参数，如高程、跨度、结构或缆索的线形、构造物的变形和位移等。

（2）桥梁结构的截面应力监测。

这是桥梁施工阶段安全监测最重要的内容，包括混凝土应力、钢筋应力和钢结构应力的监测，它是桥梁施工过程的安全预警系统。

（3）索力监测。

大跨径桥梁采用斜拉桥和悬索桥等缆索承重结构越来越普遍，斜拉桥的斜拉索、悬索桥的主缆索及吊索的索力是设计的重要参数，也是桥梁安全监测的主要监测内容。

（4）预应力监测。

主要对预应力筋的张拉真实应力、预应力管道摩阻导致预应力损失以及永久预应力值进行监测。

（5）温度监测。

对大跨径桥梁，特别是斜拉桥或悬索桥，其温度效应十分明显，斜拉桥的斜拉索随温度变化的伸缩，将直接影响主梁的标高；悬索桥主缆索的线形也将随温度而变化，此时对温度进行监测十分必要。

（6）下部结构的监测。

对于斜拉桥和悬索桥等特大型桥梁，其构筑物基础分布集中，荷载集度通常非常大，因而必须对地基的内外部变形、地锚的应力以及主塔桩基的轴力等进行监测。

郑州大学土木工程学院桥梁施工监控与长期健康监测郑州大学李杰博士副教授2014.11.06桥梁施工监控与健康监测v施工监控是根据实际的施工工序以及有关参数，结合施工过程中现场测得的各阶段主梁内力(应力)与变形数据，随时分析各施工阶段主梁内力和变形与设计理论计算值的差异，采用预警体系对施工状态进行安全度评价和灾害预警，以确保全桥建成后的内力状态和外形曲线满足规范和设计理论要求v健康监测是获取桥梁结构的工作环境信息，实时了解包括环境温度、风荷载和车辆荷载的变化，获取桥梁结构的响应特征信息，实时掌握桥梁结构的工作状况和健康状况，对工程结构实施损伤检测和识别，通过数据定期更新，来估计结构是否有能力继续实现设计功能，以实现对桥梁结构的科学管理、养护、维修及运营决策，为确保运营安全提供依据数据库青馬大橋的鋼筋結構壽命可再長達700年，換言之，至少到2714年，青馬大橋的鋼筋結構才會“玩完”。

第一部分桥梁施工监控桥梁建设与施工技术v建设一座桥梁通常要经过规划、工程可行性研究、勘测设计和施工等阶段v施工是具体体现桥梁设计思想和意图的一个过程v施工技术无论是在设计阶段还是在施工阶段都起着非常重要的作用。

桥梁设计者的设计意图能否真正得以实现往往取决于施工技术桥梁建设与施工技术施工技术的发展为实现桥梁设计意图提供了灵活多样的手段，为增大桥梁跨越能力、新型桥梁结构体系的开发、新型材料的应用、成桥状态（受力与线形）的改善、工程质量的提高、建设工期的缩短和工程造价的降低等提供了充分的条件和技术保障。

桥梁施工回顾19世纪中期以前，桥梁一般采用有支架施工。

对桥梁的主梁来说，有支架施工是最简单、最可靠的施工方法。

但随着科学技术的发展，桥梁跨度不断增大，尤其对跨越大江、大河和深谷的桥梁，若仍然采用有支架的施工方法，将变得非常困难，甚至是不可能的。

v挂篮悬浇工法, 德国Finsterwalder, Worms莱茵河桥, 1953v斜拉桥施工控制的“倒退分析法”, 德国Leonhardt, Theodor Heuss桥, Düsseldorf, 1956v移动托架拼装法, 德国Wittfoht,Krahnenberg 桥1956v顶推法, 德国Leonhardt, 奥地利, 阿格尔桥, 1959v移动模架现浇法, 德国勒沃库森(Leverkuseu) 桥, 1959Worms莱茵河桥Theodor Heuss桥移动托架拼装法v预制节段架桥机拼装法, 法国Müller, Oleron 高架桥, 1964v前置式轻型挂篮悬浇法, 美国邓文中, DamesPoint桥, 1988v悬索桥主缆PPWS法, 日本, 南备赞桥, 1988v整体化大型浮吊安装, 丹麦瑞典联合建造厄勒松海峡大桥, 2000v连续斜拉桥顶推施工, 法国Virlogeux, Millau 桥, 2004Oleron高架桥Dames Point 桥桥厄勒松桥Millau 桥桥梁施工技术与施工控制桥梁施工技术包含施工设计计算、施工方法、手段与工艺、施工控制等。

郑州大学土木工程学院桥梁施工监控与长期健康监测郑州大学李杰博士副教授2014.11.06桥梁施工监控与健康监测v施工监控是根据实际的施工工序以及有关参数，结合施工过程中现场测得的各阶段主梁内力(应力)与变形数据，随时分析各施工阶段主梁内力和变形与设计理论计算值的差异，采用预警体系对施工状态进行安全度评价和灾害预警，以确保全桥建成后的内力状态和外形曲线满足规范和设计理论要求v健康监测是获取桥梁结构的工作环境信息，实时了解包括环境温度、风荷载和车辆荷载的变化，获取桥梁结构的响应特征信息，实时掌握桥梁结构的工作状况和健康状况，对工程结构实施损伤检测和识别，通过数据定期更新，来估计结构是否有能力继续实现设计功能，以实现对桥梁结构的科学管理、养护、维修及运营决策，为确保运营安全提供依据数据库青馬大橋的鋼筋結構壽命可再長達700年，換言之，至少到2714年，青馬大橋的鋼筋結構才會“玩完”。

第一部分桥梁施工监控桥梁建设与施工技术v建设一座桥梁通常要经过规划、工程可行性研究、勘测设计和施工等阶段v施工是具体体现桥梁设计思想和意图的一个过程v施工技术无论是在设计阶段还是在施工阶段都起着非常重要的作用。

桥梁设计者的设计意图能否真正得以实现往往取决于施工技术桥梁建设与施工技术施工技术的发展为实现桥梁设计意图提供了灵活多样的手段，为增大桥梁跨越能力、新型桥梁结构体系的开发、新型材料的应用、成桥状态（受力与线形）的改善、工程质量的提高、建设工期的缩短和工程造价的降低等提供了充分的条件和技术保障。

桥梁施工回顾19世纪中期以前，桥梁一般采用有支架施工。

对桥梁的主梁来说，有支架施工是最简单、最可靠的施工方法。

但随着科学技术的发展，桥梁跨度不断增大，尤其对跨越大江、大河和深谷的桥梁，若仍然采用有支架的施工方法，将变得非常困难，甚至是不可能的。

v挂篮悬浇工法, 德国Finsterwalder, Worms莱茵河桥, 1953v斜拉桥施工控制的“倒退分析法”, 德国Leonhardt, Theodor Heuss桥, Düsseldorf, 1956v移动托架拼装法, 德国Wittfoht,Krahnenberg 桥1956v顶推法, 德国Leonhardt, 奥地利, 阿格尔桥, 1959v移动模架现浇法, 德国勒沃库森(Leverkuseu) 桥, 1959Worms莱茵河桥Theodor Heuss桥移动托架拼装法v预制节段架桥机拼装法, 法国Müller, Oleron 高架桥, 1964v前置式轻型挂篮悬浇法, 美国邓文中, DamesPoint桥, 1988v悬索桥主缆PPWS法, 日本, 南备赞桥, 1988v整体化大型浮吊安装, 丹麦瑞典联合建造厄勒松海峡大桥, 2000v连续斜拉桥顶推施工, 法国Virlogeux, Millau 桥, 2004Oleron高架桥Dames Point 桥桥厄勒松桥Millau 桥桥梁施工技术与施工控制桥梁施工技术包含施工设计计算、施工方法、手段与工艺、施工控制等。