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大跨径桥梁健康与安全监测系统的构建

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文章编号:0451-0712(2004)11-0056-02 中图分类号:TP274 文献标识码:B

大跨径桥梁健康与安全监测系统的构建

卞钧霈(浙江省公路管理局　杭州市　310009)摘　要:根据我国桥梁健康与安全监测的发展状况,阐述桥梁健康与安全监测系统的构建要求与基本内容,并提出贯穿设计、施工、质量监督与养护全过程的构建思路。关键词:桥梁健康;安全监测;系统;构建1　桥梁健康与安全监测系统构建的目的与意义据第二次全国公里里程普查数据表明:到2000年12月31日,全国公里总里程167.98万km,其中等级公路131.59万km,全国共有桥梁27.88万座,1031.2万延米。近10年来,我国已建成主跨200m以上的桥梁逾2000座,大跨径连续刚构桥、拱桥、斜拉桥、悬索桥等结构新颖、技术复杂的特大型桥梁相继矗立于大江大河上。仅浙江省就有钱塘江三桥、宁波跨海大桥、温州大桥、淳安南浦大桥、杭州下沙大桥等多座单跨跨径在100m以上的特大桥,拟建的杭州湾跨海大桥将以36km的桥长在世界跨海大桥中位居首位。为这些大跨径桥梁构建健康与安全监测系统,确保其安全与耐久性,减少或避免人民生命和国家财产的重大损失,保障公路交通运输网络的安全畅通,促进国民经济繁荣和发展具有重要意义。桥梁健康与安全监测系统构建的目的:(1)通过对桥梁整体结构模拟荷载试验与外观检查及局部损伤检测,为交工质量鉴定及竣工质量检验提供科学依据;(2)通过对桥梁结构运营状况的监测与评估,为特大桥在特殊气候和交通条件下或桥梁运营状况异常时提供预警,为桥梁检查养护、维修与管理决策提供依据和指导;(3)为特大桥结构设计带来验证和反思,从而促进特大桥结构设计方法与相应的规范标准等得以改进和提高;(4)为桥梁设计建造中的未知问题和超大跨度桥梁的研究提供新的契机,加深技术人员对大跨径桥梁在多种交通条件和自然环境行为以及对环境荷载的合理建模的理解,为将来实现桥梁结构的“虚拟设计”奠定基础。

2　桥梁健康与安全监测系统的发展状况随着对大跨径桥梁结构安全与耐久性重视程度的不断提高,大跨径桥梁健康与安全监测技术得到了迅猛发展,目前国内外不少桥梁都安装了规模不等、种类不同的桥梁健康监测设备或监测系统。英国北爱尔兰的Foyle桥(主跨240m,总长552m的三跨变高度连续箱梁桥)安装了监测桥梁主跨挠度、气象资料、温度和应变等的检测仪器和设备,成为最早安装的较为完整的检测系统之一。希腊的Halikis桥、曼谷的Rama󰂭桥、美国的SunshineSkyway桥、韩国的Namhae桥、加拿大的Confederation桥及丹麦的Fare跨海斜拉桥等也根据各自桥型的要求分别安装不同观测系统用于近程或远程监测,以达到实时分析或通过卫星、移动电话或modem远程监控的目的。在大跨径桥梁健康与安全监测系统开发研制方面,我国起步较晚。近10年来,我国有关科研单位和高等院校对该项技术进行了深入细致的基础研究,已初步具备了产业化的条件。目前,上海徐浦大桥、香港青马大桥、江苏江阴长江大桥、广东虎门大桥等均完成了综合观测系统的安装与运行。特别是以卢德唐教授为首的中国科技大学工程科学软件研究所“数字化大桥”研究组研制的桥梁检测与分析系统软件在安徽铜陵长江大桥的成功应用,极大地提高了

收稿日期:2004-09-25　公路　2004年11月　第11期 HIGHWAY　Nov12004　No111　我国大桥养护管理的信息化程度。

3　桥梁健康与安全监测系统构建内容与构建思路在桥梁跨度不断加大、结构更加轻柔、形式与使用功能日趋复杂的情况下,桥梁健康与安全监测的重要性已逐渐显现,已建立的监测系统具有以下共同特点:(1)根据结构性能埋设各种相应的传感装置并通过测量获得结构行为的各种响应记录;(2)强调监测结构的环境条件,如风载、车辆荷载等;(3)在通车运营后连续或间断监测结构状态;(4)数据采集系统数据量大并实现了网络共享。但是,目前已有的桥梁健康与安全监测系统明显存在监测项目种类不足或个别监测项目规模又过于庞大的现象,尤其是并未贯穿设计、施工、质量监督检查与养护管理整个过程,大量的监测数据得不到妥善处理和利用,对某些突发性损伤考虑不足且桥梁健康监测理论的研究主要集中在结构整体性和损伤识别上。随着基于振动信息的整体性评估技术的深入研究和广泛应用,如何把桥梁结构局部健康检测与桥梁整体监测技术综合运用,实现检测与监测数据采集的实时化与自动化,合理利用检测与监测数据进行桥梁结构健康检查与安全评估成为系统构建的基本要求。3.1　桥梁健康与安全监测系统的构建内容桥梁健康与安全监测系统应结合有关设计理论、施工检验、质量监督检查及养护管理的要求,根据不同桥型、不同结构、不同运营等级确定构建内容,总体应包含6大系统。(1)数据自动采集系统。利用先进的传感技术,实现不同形式的物理量(如位移、应变、温度、振动加速度等)的数字化自动采集。(2)数据处理与传输系统。对测量结果进行预处理(如数据换算、主应变计算等)后通过光纤调制解调器和光缆传输至监控中心的系统工作站。(3)数据存储管理与自动查询系统。根据各项监测项目的特点,对不同类型的数据科学分类和统计分析,实现数字化、图表化自动查询。(4)结构实时可视化监控系统。在监控屏幕上提供实时的结构形变图形,实现桥梁结构工作状况的可视化监控。(5)服务水准安全报警系统。根据桥梁结构控制截面的设计计算值、验收荷载试验结果及历史监控数据极值等确定桥梁结构最佳特征参数在不同服务水准下的正常使用控制值和极限值,并将实时监测数据与之比较,实现对桥梁结构状态和工作状况的两级报警,即桥梁结构使用预警和安全报警。(6)结构健康与安全评估系统。主要根据对桥梁结构进行综合监测的结果,分析获取桥梁结构特性参数,建立桥梁结构工作状态评估与损伤识别的数据库和判断程序,实现对桥梁结构的健康与安全评估。3.2　桥梁健康与安全监测系统的构建思路桥梁健康与安全监测系统的构建应贯穿桥梁建设全过程,通过总体设计、施工检验、质量监督检查与养护管理等一系列的工作,逐步实现大跨径桥梁结构健康与安全监测系统的数字化与自动化。(1

)总体设计阶段:桥梁健康与安全监测系统的构建应在桥梁设计之初便予以考虑,两阶段设计以单独章节基本确定桥面系监测项目、传感器选择与布设截面、数据采集制度与采集频率、数据通讯网络、报警系统等,最终确定监控中心工作站职能。(2)施工检验阶段:建设单位按照施工图设计的要求实施系统建设,会同施工单位、监理单位根据施工过程中的实际情况及检验结果优化桥梁健康与安全监测系统。(3)质量监督检查与验收阶段:由工程质量监督部门按照有关验收标准,会同桥梁专家对桥梁健康与安全监测系统及有关试验方案做整体性评价与优化,并根据检查与试验结果确定桥梁质量等级。(4)养护管理阶段:由桥梁养护管理部门根据桥梁健康与安全监测系统的应用情况构造桥梁健康档案,确定桥梁健康与安全状态评价方法,制定桥梁检查与养护维修策略。

4　结语大跨径桥梁健康与安全监测系统应科学、全面地涵盖结构各项主要性能的检测与监控数据。其系统的构建应贯穿桥梁建设全过程,通过总体设计阶段、施工检验阶段、质量监督检查与验收阶段及养护管理阶段等的逐步优化与完善,最终实现桥梁健康与安全监测系统的数字化、自动化与最优化。

参考文献:[1]　交通部公路科学研究所,杭州市交通路桥建设处.杭州下沙大桥主桥健康与安全监测系统研究报告[R].2001.[2]　秦权.桥梁结构的健康监测[J].中国公路学报,2000,13(2).—75—　2004年　第11期 卞钧霈:大跨径桥梁健康与安全监测系统的构建

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典型大跨径桥梁轻量化健康监测技术研究

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SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION科技资讯 2023 NO.24 建筑与土木科技资讯SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION

典型大跨径桥梁轻量化健康监测技术研究

朱舒婷(昆山市交通工程发展中心 江苏苏州 215300)

摘要： 江苏省拥有丰富的公路网络，桥梁作为其重要的交通设施，对其正常运行和安全性的要求非常高。对桥梁进行长期自动化的监测，能够帮助管养部门更有效地维护和管理桥梁，提高其使用寿命，从而提升安全性和交通效率。目前，桥梁轻量化监测方向属于空白。以筋混凝土连续箱梁、预应力混凝土连续箱梁、预应力混凝土空心板梁、预应力混凝土组合箱梁、装配式预应力混凝土连续箱梁等为对象，对桥梁轻量化健康监测需求分析，开展数据采集方案、系统开发方案的研究，实现桥梁状态全天候的监测，全面提升桥梁的安全管理水平。关键词： 大跨径桥梁 轻量化 健康监测 交通设施中图分类号： TU753文献标识码： A 文章编号： 1672-3791(2023)24-0149-03

Research on Lightweight Health Monitoring Technology for Typical Long-Span Bridges

ZHU Shuting(Kunshan Transportation Engineering Development Center, Suzhou, Jiangsu Province, 215300 China)Abstract: Jiangsu Province has a rich highway network, bridges are its important transportation facilities, and there are very high requirements for their normal operation and safety. The long-term automated monitoring of bridges can help maintenance departments maintain and manage bridges more effectively, improve their service life, and then enhance traffic efficiency and safety. At present, the lightweight monitoring direction of bridges is blank. This article takes the reinforced-concrete continuous box girder, prestressed-concrete continuous box girder, prestressed-concrete hollow slab girder, prestressed-concrete composite box girder and prefabricated prestressed-concrete continuous box girder as objects, analyzes the demand for the lightweight health monitoring of bridges, and conducts research on data collection schemes and system development schemes, so as to realize the all-weather monitoring of bridge conditions, and comprehensively improve the safety management level of bridges.Key Words: Large-span bridge； Lightweight； Health monitoring; Transportation facility桥梁结构物作为现代交通运输体系的重要组成要素，对于国民经济的持续、稳定发展起着重要作用［1］。在其服役期间，由于使用、维护不当及环境侵蚀等因素的影响，桥梁将会产生各种结构性损伤［2］。随着桥梁服役时间延长，桥梁结构的可靠性、安全性等指标随时间而退化，桥梁结构物出现安全事故的可能性将成倍增加［3］。如果桥梁结构性损伤不能被及时发现，就不能进行必要的维修、维护，桥梁结构物的预期使用寿命将降低，甚至发展为结构性破坏进而引发结构物坍塌等严重事故。桥梁安全事故带来的巨大经济损失及恶劣社会影响具体叙述如下。（1）直接经济损失：桥梁的建造成本高达数千万元甚至数亿元，桥梁垮塌等事故将使公共资产受到巨大损失；（2）间接经济损失：桥梁垮塌将直接影响所属地域交通通行及经济，产生巨大的间接经济损失；（3）人员伤亡：依历史经验来看，桥梁事故通常造成较大的人员伤亡，使人民群众生命受到极大威胁；

(完整版)桥梁监测方案

(完整版)桥梁监测方案

桥梁结构健康监测系统

光纤仪器监测子系统、振弦仪器监测子系统

设

计

方

案

北京基康科技有限公司 1 目 录

1、设计依据与目标 .............................................................. 3

2、结构健康监测设计 ............................................................ 3

2.1 主航道桥 ................................................................... 4

2.1.1 梁部的监测 ............................................................ 12

2.1.2 塔部监测 .............................................................. 12

2.1.3 阻尼器变形监测 ........................................................ 12

2.2 深水区105M连续梁 ......................................................... 12

2.2.1连续梁结构静力监测 .................................................... 18

2.2.2 温度监测 .............................................................. 18

2.2.3 连续梁不均匀沉降变形 .................................................. 19

2.3 各监测项目技术要求 ........................................................ 19

玉湖大桥引入智慧桥梁安全健康监测系统

玉湖大桥引入智慧桥梁安全健康监测系统

玉湖大桥引入智慧桥梁安全健康监测系统

桥梁养护是保障大桥安全运营的重要措施。但随着桥龄的增长、气候和环境等自然因素长期作用以及交通量和非常规超重车辆荷载的不断增加，大大增加了桥梁养护工作的难度。如何采取合理、及时、有效的手段对桥梁运行状态进行监测或检查，对桥梁的养护提出针对性的意见，是做好桥梁养护工作的前提。

为此，我局率先在玉湖大桥试点智慧桥梁安全健康监测系统，该项目已于近期进入试运行阶段，这标志着我市桥梁智慧化改造的建设与探索取得新的进展。

玉湖大桥是至北海高速公路上的一座大型桥梁，位于市东南郊园艺场附近，跨越玉湖。该桥为中承式钢管混凝土拱桥，净跨径270m。玉湖大桥智慧桥梁安全健康监测系统以大桥为监测对象，建设智慧桥梁安全健康监测系统平台。主要建设内容包括项目总体建设系统软件功能模块建设，玉湖大桥健康监测系统现场硬件实施。其中，大桥监测系统的主要监测内容包括风速风向、环境温湿度、地震动、车辆荷载、桥面交通、结构温度、应力应变、主梁挠度、拱顶偏位、结构振动，共10项监测内容，共计使用了12类不同的监测传感器。该系统可实现对玉湖大桥进行全寿命周期的监测，将现场采集设备获得传感器的监测数据实时展示在用户端web平台，及时、全面、精准地反映桥梁健康信息，为管养单位决策提供数据支撑。另外，当实时监测的数据超过设置的预警阈值时，该系统会通过短信、邮件、系统界面提示等方式提醒管养单位桥梁存在安全风险。

相比传统桥梁检查手段，玉湖大桥智慧桥梁安全健康监测系统具有传感精度高、实时监测、自动传输、智能预警等优点。此外，通过对系统历史监测数据的分析利用，可以预判玉湖大桥的健康趋势，实现对桥梁安全风险的早预警、早处置。

目前玉湖大桥智慧桥梁安全健康监测系统的软硬件联调联试已完成，正在试运行阶段。下一步，我局将按计划切实抓好系统试运行工作，认真研究试运行过程中发现的问题，及时处置并修复完善，确保系统安全平稳试运行。为打造我市桥梁智慧化改造样板，推动我市桥梁养护管理迈上智慧化、科学化发展的新台阶贡献力量。

现代桥梁健康安全监测系统

现代桥梁健康安全监测系统

现代桥梁健康安全监测系统

摘要

现代桥梁健康安全监测系统是保障桥梁正常运行和减少事故发生的关键技术之一。本文从现代桥梁监测系统的发展历程、系统组成、监测技术等方面进行介绍，并对现代桥梁监测系统在保障桥梁健康安全方面的作用进行探讨。

关键词：桥梁监测，健康安全，现代技术，智能化

一、引言

桥梁作为城市基础设施的重要部分，是人们出行和经济发展的重要保障。然而，随着桥梁使用时间的不断延长和日益严峻的环境压力，桥梁的健康安全问题也变得越来越突出。

为了减少桥梁事故的发生，保障桥梁的正常运行，提高桥梁的使用寿命，现代桥梁健康安全监测系统应运而生。本文主要介绍现代桥梁监测系统的发展历程、系统组成、监测技术等方面，并探讨现代桥梁监测系统在保障桥梁健康安全方面的作用。

二、现代桥梁监测系统的发展历程

随着信息技术的不断发展和各种监测技术的不断更新，现代桥梁监测系统得以不断完善和发展。下面我们对现代桥梁监测系统的发展历程进行一下简要介绍。

1. 传统桥梁监测技术

传统桥梁监测技术主要包括视察法、测量法和试验法。这种技术主要依赖于人工的视察和测量，对桥梁状况的判断和评估主要基于经验和直觉，缺乏科学的分析和数据支撑。 2. 电子传感器技术

电子传感器技术是现代桥梁监测系统发展的重要里程碑，它将大量的传感器与数据采集器相结合，能够实现对桥梁的实时监测和数据分析。这种技术能够提供高精度的数据和可靠的故障检测，为桥梁的健康监测提供了重要的技术保障。

3. 互联网技术

随着计算机技术和互联网技术的不断发展，现代桥梁监测系统的远程监测和管理功能得以实现。通过互联网技术，各个监测点之间能够实时互通信息，监测数据能够及时上传到云服务器中进行处理和分析，为桥梁的健康管理提供了可靠的技术基础。

4. 智能化技术

智能化技术是现代桥梁监测系统发展的必然趋势，它通过人工智能技术、大数据技术和自动化控制技术等手段，实现对桥梁数据进行智能分析和处理，为桥梁的健康管理提供更加全面和精准的技术支持。