橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)調(diào)研報告

橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)調(diào)研報告2009年6月目錄一、傳統(tǒng)橋梁結(jié)構(gòu)檢查與評估概述二、現(xiàn)代橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)概述TOC\o"1-5"\h\z三、健康監(jiān)測系統(tǒng)研究現(xiàn)狀3四、健康監(jiān)測系統(tǒng)實施現(xiàn)狀5五、健康監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用效果與存在問題9六、健康監(jiān)測系統(tǒng)改善建議與發(fā)展前景10--#-六、健康監(jiān)測系統(tǒng)改善建議與發(fā)展前景針對目前橋梁檢測系統(tǒng)出現(xiàn)的問題，我們有必要加強研究，更進一步優(yōu)化監(jiān)測技術(shù)、完善健康監(jiān)測以及安全評價理論。結(jié)合我公司長期從事橋梁研究的實際經(jīng)驗，我們提出一些健康監(jiān)測系統(tǒng)的改善建議，以做到在現(xiàn)有技術(shù)水平的基礎(chǔ)上，設(shè)計出功能全面、性能優(yōu)良、穩(wěn)定耐久、經(jīng)濟合理的切合大橋管理實際維護要求的橋梁健康監(jiān)測與安全評價系統(tǒng)。(i)采用健康監(jiān)測系統(tǒng)與傳統(tǒng)檢查方法相結(jié)合進行大橋管理維護的新策略，發(fā)展數(shù)字電子管養(yǎng)系統(tǒng)。建立好大橋健康監(jiān)測系統(tǒng)后，理論上只需一臺可以上網(wǎng)的電腦，就可以在世界任何地方對大橋的工作狀況了如指掌。當(dāng)然，實時健康監(jiān)測系統(tǒng)雖可為橋梁評估提供即時客觀的依據(jù)，但一方面由于資源、成本等方面的限制，就目前情況而言，傳感器系統(tǒng)不可能涵蓋大橋的所有構(gòu)件。此外，由于現(xiàn)階段對大型橋梁在復(fù)雜環(huán)境下的響應(yīng)的認(rèn)識與經(jīng)驗的限制，也會導(dǎo)致對某些關(guān)鍵性部位監(jiān)測不足。因此，在現(xiàn)有的技術(shù)水平下，要避免完全依賴健康監(jiān)測系統(tǒng)的進行橋梁工作狀態(tài)評估的思想，應(yīng)該適當(dāng)與傳統(tǒng)的檢查方法結(jié)合對大橋進行管理維護。健康監(jiān)測系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)全橋整體工作性能、與橋梁安全直接相關(guān)的關(guān)鍵點的監(jiān)測以及突發(fā)事件的報警，從總體上把握全橋的工作狀態(tài)，而傳統(tǒng)檢查方法應(yīng)與健康系統(tǒng)結(jié)合一起對某些局部位置進行檢查。如果能將橋梁人工檢查與先進健康監(jiān)測系統(tǒng)有機的結(jié)合起來，那么現(xiàn)存檢測方法中的許多不足之處可有效消除。橋梁管理維護的新策略如圖2所示，它綜合了傳統(tǒng)的人工檢查方法與現(xiàn)代監(jiān)測技術(shù)的長處。圖2現(xiàn)代橋梁維護策略健康監(jiān)測系統(tǒng)在橋梁維護管理中的作用是根據(jù)傳感器系統(tǒng)的測量值或其衍生量對橋梁整體與局部作出合理評估。其中，評估式維護工作指對橋梁構(gòu)件的不正常表現(xiàn)作出即時診斷并找出其根源。預(yù)測性維護旨在及早發(fā)現(xiàn)災(zāi)難性破壞的隱患，以便能采取措施加以消除或最低程度對其進行控制和延緩。從這個意義上說，完整的大橋健康記錄對大跨度橋梁的健康狀態(tài)作出明確清晰的預(yù)測評估是十分重要的。預(yù)防性維護通過定期的現(xiàn)場檢查來落實，由目測或借助某些儀器對那些尚不明晰的問題進行記錄分析，例如腐蝕、徐變等。當(dāng)檢測出橋梁有損傷發(fā)生時，就需要對其進行加固，這是顯然的。在大橋整個設(shè)計使用壽命內(nèi)，在確保大橋安全可靠運營前提下，使維護管理保持在相對較低的穩(wěn)定水平，這是引進結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測與安全評估系統(tǒng)的終極意義之所在。充分利用好健康監(jiān)測系統(tǒng)初期數(shù)據(jù)。從當(dāng)前實際應(yīng)用的橋梁健康系統(tǒng)來看，健康監(jiān)測系統(tǒng)本身的使用壽命難以保證，而在大橋投入使用初期健康監(jiān)測系統(tǒng)各子系統(tǒng)工作狀況較好，因此，我們認(rèn)為應(yīng)該充分利用這段時間實時健康監(jiān)測系統(tǒng)所監(jiān)測的結(jié)果，建立起大橋健康工作狀態(tài)的數(shù)據(jù)庫，為以后的損傷識別和評估提供強有力的依據(jù)，且通過這段時間的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，找準(zhǔn)橋梁各構(gòu)件的變化趨勢，建立起精確可靠的預(yù)測模式，為制定長期穩(wěn)定的檢查維護計劃作準(zhǔn)備。保證關(guān)鍵測點數(shù)據(jù)的長期正常采集。橋梁健康系統(tǒng)工作若干年后，一般都會有一個系統(tǒng)老化的問題，部分傳感器和傳輸線路不能正常工作，造成數(shù)據(jù)不能正常采集。切合當(dāng)前實際情況，我們的思路是系統(tǒng)運行若干年后，要保證與橋梁安全直接相關(guān)的關(guān)鍵點仍然能正常運行，這些關(guān)鍵點是通過橋梁結(jié)構(gòu)分析、實橋經(jīng)驗以及前期健康監(jiān)測數(shù)據(jù)確定，在這些關(guān)鍵點選擇耐久性好且易于更換的傳感器，以確保該點數(shù)據(jù)的長期正常采集。合理的選擇與使用傳感器。從目前健康監(jiān)測系統(tǒng)的傳感器使用狀況來看，有的傳感器耐久性不夠，使用一段時間后便停止工作。通過對傳感器的革新，目前傳感器的耐久性已得到很大的提高，因此有了更多的選擇余地，對于耐久性好和易更煥的傳感器應(yīng)優(yōu)先選用；此外，制定科學(xué)的采集策略如定時采集和觸發(fā)采集，以延長傳感器的使用壽命。(V)合理的布置測點。測點的布置應(yīng)遵循“安全優(yōu)先、整體優(yōu)先、靜力優(yōu)先、初值優(yōu)先”的基本原則。測點布設(shè)方案設(shè)計者必須對橋梁結(jié)構(gòu)特點非常熟悉，且有豐富的橋梁檢測和評估經(jīng)驗，這樣才能把測點設(shè)在最合理最關(guān)鍵的位置，從而避免投資浪費和重要數(shù)據(jù)缺失。(vi)選擇最佳的測點布置時機。目前有些橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)往往在大橋建成后布設(shè)測點，有的在大橋運行一段時間后意識到其重要性后布設(shè)，有的則在出現(xiàn)裂縫或其它損傷后再進行測點布設(shè)，我們認(rèn)為最佳的時間是在施工階段階段就進行測點布設(shè)。在施工階段即進行測點布設(shè)的健康監(jiān)測系統(tǒng)工作狀況較好、可靠性更高、發(fā)揮的實際效應(yīng)更佳。從研究現(xiàn)狀和實際應(yīng)用來看，健康監(jiān)測系統(tǒng)的評估內(nèi)容基本統(tǒng)一、評估理論日趨成熟。通過對傳感器的革新和自動遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)的更新?lián)Q代，橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測與安全評價系統(tǒng)正向簡單易裝、經(jīng)濟可行、持久可靠的方向發(fā)展，并已在或?qū)⒃诎ń幋髽颉⒛暇┤龢?、潤揚大橋、蘇通大橋以及陽邏長江大橋在內(nèi)的世界許多大橋中得到應(yīng)用。從發(fā)展趨勢來看，隨著測控技術(shù)的發(fā)展，健康監(jiān)測成本相對降低，而特大、復(fù)雜橋梁結(jié)構(gòu)的病害顯得愈發(fā)突出，橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測與安全評價系統(tǒng)已開始逐漸成為大橋建設(shè)工程的一部分，正在興建的湖北鄂東大橋、香港昂船洲大橋以及深圳西部通道大橋結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)均在進行設(shè)計規(guī)劃。鄂東大橋?qū)⑼顿Y1300