来源:江南在线登录入口官网下载 发布时间:2024-01-23 17:33:13
我国近20年的桥梁建设成就斐然,建设了以港珠澳大桥、苏通长江公路大桥、西堠门大桥、杭州湾大桥、北盘江大桥以及卢浦大桥等一大批创造世界纪录的大桥。我国已经迈入了桥梁建设的强国,桥梁规模已经位居世界第一。但是,桥梁安全形势依然严峻 :
桥梁垮塌事故在我国时有发生。据统计,全国已有447座桥梁发生垮塌,这些事故的原因各异。在已知事故成因的184座桥梁中,主要事故成因包括设计不合理、施工不规范、超载、车辆撞击、地震等自然灾害以及洪水等其他因素。
我国运营期间垮塌的桥梁中,平均服役年限超过50年的为15%,平均服役年限为29.36年。而全球范围内181起桥梁事故的平均桥龄为29年。这说明我们国家在役桥梁的老龄化问题日渐严重,而老龄化是导致桥梁失效的根本原因之一。
我国在役桥梁老龄化大多数表现在总量大、周期短、隐患多等方面。同时,跟着时间的推移,许多桥梁开始步入病害加速发展期。与美国相比,我国30年桥龄的桥梁占比上涨的速度更快,这表明我国在役桥梁的老龄化问题更加严重。
传统检测的新方法存在诸多缺点和不足,大多数表现在需要大量人力、物力和财力并有诸多检查盲点;主观性强,难于量化;缺少整体性;影响正常交通运行;周期长,实时性差等方面。因此,对于大型桥梁在运营期通过桥梁结构的健康监测系统能有效对关键参数进行监测,对于桥梁结构的安全运营提供科学的依据。对于桥梁检验测试和桥梁结构的健康监测都是确保桥梁安全运营的重要手段。
WITBEE®万宾®桥梁结构健康预警监测系统指利用现场的监测设备获取有关数据,通过对包括结构响应在内的结构系统特性分析,达到监测、检验测试结构损伤或退化的目的。
对桥梁总体和担心出现的损伤部位,其类似于“神经系统”。桥梁结构的健康监测系统功能类似于人的“神经系统”:传感器相当于“神经系统”的末梢,用于感知结构的响应;传输网络相当于“神经网络”的神经中枢,其功能是在传感器和控制管理系统之间进行信息传输和控制;结构的状态评估类似于“神经网路”的大脑,其功能是对自动采集的数据来进行处理和分析,并对结构的状态做评估。
对已发现的损伤部位,其类似于“心电图背包”。健康监测对于已经发现损伤的部位通过实时监测数据的分析,能对损伤的发展变化以及损伤对结构的影响进行评估,其功能类似于对病人进行“心电图”监测。
监测系统在桥梁健康监测中的作用是多方面的。首先,对于突发性损伤,它可以迅速地发现并报警,帮助管理者及时采取一定的措施,防止损伤逐步扩大。其次,对于累积性损伤,监测系统能连续地监测损伤的发展的新趋势,帮助预测结构的剩余寿命。此外,对于一些难以直接观察的隐蔽部位,如桥墩内部的结构,监测系统也能通过传感器和数据分析技术进行观察和评估。最后,通过长期的监测数据,可以对桥梁的设计做验证,为今后的设计提供宝贵的经验和指导。因此,监测系统在桥梁健康监测中起着至关重要的作用。
桥梁健康监测系统的组成包括感知层、传输层、数据层和应用层4个层级,其分别对应传感器子系统、数据采集与传输子系统、数据存储与处理子系统、损伤识别与状态评估子系统4个子系统。
2013年,交通运输部发布了《关于逐步加强公路桥梁养护管理的若干意见》提出,特大、特殊结构和很重要桥梁的养管单位,要利用现代信息技术,建立符合自身特点的养护管理系统和健康监测系统。
2016年发布的《十三五公路养护管理发展纲要》中指出,高速公路运行实时监测覆盖率东、中部达到100%,西部地区重点路段达到100%。加强长大桥隧健康监测和动态运行监管,完善桥梁隧道运行监管制度。
2018年发布的《公路长大桥隧养护管理和安全运作若干规定》提出,长大桥隧经营管理单位应逐步建立长大桥隧结构监测体系,设置专人或委托专业机构对桥隧的结构状态和各类外部荷载作用下的响应情况做监测,及时掌握长大桥隧的结构运行状况。
桥梁结构健康健康预警系统的建立对于桥梁的安全运行具备极其重大意义。以下是它的主要重要性:
1保障桥梁安全:桥梁结构健康监测能在突发性损伤或累积损伤发生时,及时发送告警信息以便采取处理解决措施。对于桥梁管理者来说,通过对桥梁结构的实时监测和分析,能提前发现并解决潜在问题,防止进一步的结构破坏和引发其他事故。
2提高桥梁常规使用的寿命:通过对桥梁结构健康情况的监测和预警,可以及时有效地发现并修复潜在的损伤,从而延长桥梁的使用寿命。
3降低维护成本:通过对大桥的健康情况进行实时监测,能提前察觉缺陷并采取对应的维护和修复措施,避免因结构损坏导致的大规模维修和重建,以此来降低维护成本。
4提供决策依据:桥梁结构的健康监测可以为桥梁的日常维护、修复和加固提供数据支持,为工程决策提供相关依据,有助于改进和优化桥梁设计规范。
5研究与发展:桥梁结构监测系统能为桥梁研究提供大规模的原始数据,有助于推动桥梁结构设计和实施工程技术的发展和创新。
6提高交通运输的可靠性:通过实时监测桥梁的健康状态,能提前发现可能会影响桥梁安全的问题,来提升交通运输的稳定性和可靠性。
针对公路桥梁长期安全运行监测体系,我们须逐渐完备和强化,包括对监测系统软硬件的维护、监测数据的分析挖掘以及专项专题研究等各项任务。将监测工作与长大桥梁的日常养护管理工作相结合,确保监测系统长期稳定、可靠、高效运行,充分的发挥监测系统数据的价值。通过持续提高公路桥梁监测系统的韧性与服役性能,切实保障长大桥梁的安全运行。
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