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1、橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)背景作為交通系統(tǒng)的組成部分,橋梁在人類(lèi)文明的發(fā)展和演化中起到了 重要作用。隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展以及運(yùn)輸需求的不斷增長(zhǎng),大型橋梁 (如跨海大橋、大跨度橋梁等)越來(lái)越多的出現(xiàn)在人們的視野中,這 些橋梁造價(jià)動(dòng)輒幾億甚至幾十億元,在交通、軍事和社會(huì)生活等方面 有著重要的戰(zhàn)略意義。然而,橋梁在建造和使用過(guò)程中,由于受到環(huán)境、有害物質(zhì)的侵 蝕,車(chē)輛、風(fēng)、地震、疲勞、人為因素等作用,以及材料自身性能的 不斷退化,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)各部分在遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)年限前就產(chǎn)生不同程度 的損傷和劣化。這些損傷如果不能及時(shí)得到檢測(cè)和維修輕則影響行車(chē) 安全和縮短橋梁使用壽命,重則導(dǎo)致橋梁突然破壞和倒塌。據(jù)統(tǒng)計(jì), 如今在美
2、國(guó)近60萬(wàn)座橋梁中性能不足和有功能缺陷的占28.6%。美 國(guó)每年橋梁投資90%用于更新維修舊橋,只有10%用于新建橋梁。我國(guó)現(xiàn)有公路橋5000余座,總長(zhǎng)130萬(wàn)公里,1/3以上的橋梁都 存在結(jié)構(gòu)性缺陷、不同程度的損傷和功能性失效的隱患。近年來(lái),我 國(guó)陸續(xù)出現(xiàn)了多次重大橋梁事故。這些發(fā)生的事故與很多因素有關(guān), 但是缺乏有效的監(jiān)測(cè)措施和必要的維修、養(yǎng)護(hù)措施是重要的原因之 一。這些觸目驚心的事故使得人們對(duì)現(xiàn)代橋梁的質(zhì)量和壽命也逐漸關(guān) 注起來(lái)。對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)和健康監(jiān)測(cè),已成為國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界、 工程界研究的熱點(diǎn)。傳統(tǒng)的橋梁檢測(cè)在很大程度上依賴于管理者和技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn), 缺乏科學(xué)系統(tǒng)的方法,往往對(duì)橋
3、梁特別是大型橋梁的狀況缺乏全面的把握和了解,信息得不到及時(shí)反饋。如果對(duì)橋梁的病害估計(jì)不足,就 很可能失去養(yǎng)護(hù)的最佳時(shí)機(jī),加快橋梁損壞的進(jìn)程,縮短橋梁的服務(wù) 壽命。如果對(duì)橋梁的病害估計(jì)過(guò)高,便會(huì)造成不必要的資金浪費(fèi),使 得橋梁的承載能力不能充分發(fā)揮。橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)概念橋梁健康監(jiān)測(cè)的基本內(nèi)涵即是通過(guò)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)狀況的監(jiān)控與評(píng)估,為 橋梁在特殊氣候、交通條件下或橋梁運(yùn)營(yíng)狀況異常嚴(yán)重時(shí)發(fā)出預(yù)警信 號(hào),為橋梁的維護(hù)維修和管理決策提供依據(jù)與指導(dǎo)。然而,橋梁結(jié)構(gòu) 健康監(jiān)測(cè)不僅是為了結(jié)構(gòu)狀態(tài)監(jiān)控和評(píng)估,其信息反饋于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的 更深遠(yuǎn)的意義在于,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法與相應(yīng)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)等可能得到改 進(jìn)。再有就是橋梁健康監(jiān)測(cè)
4、帶來(lái)的不僅僅是監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和對(duì)某特定橋梁 設(shè)計(jì)的反思,還可能并應(yīng)該成為橋梁研究的“現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)室”。橋梁健 康監(jiān)測(cè)為橋梁工程中的未知問(wèn)題和超大跨度橋梁的研究提供了新的 契機(jī)。由運(yùn)營(yíng)中的橋梁結(jié)構(gòu)與其環(huán)境所獲得的信息不僅是理論研究和 實(shí)驗(yàn)室調(diào)查的補(bǔ)充,還可以提供有關(guān)結(jié)構(gòu)行為和環(huán)境規(guī)律的最真實(shí)是 信息。因此,橋梁健康監(jiān)測(cè)不只是傳統(tǒng)橋梁檢測(cè)加結(jié)構(gòu)評(píng)估新技術(shù), 而且被賦予了結(jié)構(gòu)監(jiān)控與評(píng)估、設(shè)計(jì)驗(yàn)證和研究與發(fā)展三方面的意 義。近年來(lái),通信網(wǎng)絡(luò)、信號(hào)處理、人工智能等技術(shù)的不斷發(fā)展加速了 橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)用化進(jìn)程。業(yè)界紛紛著手研究和開(kāi)發(fā)各種靈活、高 效、廉價(jià)、并且不影響橋梁結(jié)構(gòu)正常使用的長(zhǎng)期實(shí)施監(jiān)測(cè)方法或技術(shù)。橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
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