区域性桥梁群健康监测与安全预警

区域性桥梁群健康监测与安全预警第1页/共24页汇报提纲

1研究背景

2研究内容3关键技术4实施方案5预期创新6进度安排第2页/共24页虎门大桥因大货车超载严重，致使悬索桥路面损坏严重重庆石门大桥斜拉索防护套大量生锈老化1.研究背景桥梁结构损伤与退化第3页/共24页4钢箱梁裂缝、锈蚀斜拉索锚固区混凝土破损索套破损桥台竖向开裂拉索变形发展中的坑槽第4页/共24页台北高屏大桥重庆綦江彩虹桥四川宜宾南门大桥湖南凤凰桥广东九江大桥第5页/共24页经常

检查

定期检测荷载试验健康监测桥梁养护规定第6页/共24页健康监测在桥梁关键位置安装传感器，实时监测结构状态变化，利用信息传输技术将数据自动传回，管理员使用专业软件对数据进行分析，评估桥梁状况，当达到临界状态时给予警示，提醒管理者采取相应措施。

这些安装在桥梁上的监测传感器、数据传输网以及对数据进行分析预警的软件总称为结构监测与安全预警系统。第7页/共24页健康监测系统功能实时监测桥梁状态变化掌握结构衰变过程安全预警

为养护管理提供科学指导为科学研究提供数据支撑特点：传感器自动、连续、实时监测桥梁状态优势：利用科技手段弥补了人工检查的弱势第8页/共24页桥名传感器昂船洲大桥西部通道青马大桥汲水门大桥汀九大桥虎门大桥江阴大桥钱江四桥润扬大桥明石海峡大桥苏通大桥杭州湾大桥珠江黄埔桥

HAM42-0992Conmmodorebarry桥Taylor

桥风速仪247627

2√9

1√

4

温度计4881181152248326

40√

√

201+120加速度计606617645

812√10

53√216

位移计44222

√7

41√

17

弦式应变仪320156103028246418√8

√18+45626电阻应变仪1408

40

10148

光纤传感器8

√65水平仪

95

车轴车速仪22666

√√

√

2

GPS10

14+2677+114

√3

EM测力

2436√

速度计

12

倾角仪10

√

2+136

全站仪

12+2

电子测距

1／16

摄像仪162√√√

4

腐蚀16224

气压计23

湿度计23

雨量计23

11+27

10814

1246√√√√√√√√√√√√国内已有近百座特大桥梁实施了健康监测监测参数多、测点数量多、系统投资大（500万到2000万）、主要应用在独立特大型桥梁第9页/共24页中小跨径桥梁是垮塌事故的重点1999--2009年我国共垮塌大桥30多座，而且都是近30年内建成的。

01、1999年01月04日，重庆綦江彩虹桥

02、2000年04月12日，福建漳州大桥

03、2001年06月23日，广西合浦县城郊文尉坊大桥西引桥

04、2001年11月07日，四川宜宾南门长江大桥

05、2002年08月16日，河南省内乡县宝天曼万沟大桥

06、2003年04月21日，广东珠江大桥

07、2004年06月28日，江苏省徐州市弘济桥

08、2004年05月12日，湖州菱善航道千金镇西大桥

09、2004年06月10日，辽宁盘锦田庄台大桥

10、2004年09月01日，苏州京杭大运河亭子桥

11、2005年11月05日，贵州省遵义市务川县在建珍珠大桥

12、2006年02月22日，江苏兴化市昌荣镇姚庄大桥

13、2006年05月16日，甘肃岷县洮河大桥

14、2006年07月14日，广东京广线武江大桥

15、2006年08月01日，辽宁营口熊岳大桥

16、2006年08月29日，福建厦门同安湾大桥

17、2006年11月25日，陕西白河县境内316国道冷水河大桥

18、2005年12月14日，贵州省贵阳至开阳公路在建小尖山大桥

19、2006年12月09日，北京顺义减河悬索桥

20、2006年04月29日，湖南娄底涟源市白马镇白马溢洪大桥

21、2006年05月29日，江苏泰州兴化市林湖乡湖东大桥

22、2007年05月23日，浙江宁波奉化方桥

23、2007年03月23日，江西修水大桥

24、2007年05月13日，江苏常州运河大桥

25、2007年06月15日，广东佛山九江大桥

26、2007年07月13日，江苏蔡渡大桥

27、2007年08月13日，辽宁抚顺新宾满族自治县境内的南杂木大桥

28、20070年8月13日，湖南凤凰县的堤溪沱江大桥

29、2009年05月17日，湖南株洲高架桥

30、2009年06月29日,黑龙江省铁力市西大桥

应该加强中小跨径桥梁的监测！！！！面临的问题：如何在辖区众多桥梁中挑选出应该监测的桥梁？如何实现低成本、广覆盖、高效能的健康监测？如何评价辖区内众多桥梁的总体安全水平？区域性桥梁群健康监测与安全预警技术研究第10页/共24页2研究内容

2.1桥梁群健康监测的设计原则2.2桥梁群监测数据无线采集传输技术2.3研究基于承载能力评定的健康监测数据分析方法2.4研究基于总体/样本的抽样检验原理来评估桥梁群状况第11页/共24页2.1桥梁群健康监测设计原则1重要桥梁的遴选原则2区域性桥梁群的测点布置原则第12页/共24页桥梁结构群监测遴选与等级划分桥梁结构群的典型特征：数量多、分布集中、交通流量相关干线公路桥梁群遴选要考虑的因素：位置

、结构型式、材料组成、跨径规模

、桥梁造价

、修复难度

、交通量

、服役时间

、设计施工水平

、桥梁的病害程度

、车辆超载程度等

。等级划分：在线监测离线监测一般检测问题与答案桥梁群区域路网桥梁群干线公路桥梁群城市桥梁国道干线第13页/共24页2.2桥梁群监测数据无线传输技术1传感器至采集模块的数据采集2采集模块至监控中心的数据传输3基于公共网络无线数据传输4基于自建网络的无线数据传输5开发出针对性强的成套的解决方案第14页/共24页2.3监测数据分析方法（现状）1主要方法：模型修正法灵敏度分析法模态参数识别模式识别，神经网络法，可靠度方法。。。。2主要问题：

过度注重算法的优化、偏离了桥梁特点、脱离了养护管理举例：神经网络方法3主要原因：

激励的不确定性、响应的不完备性、识别的复杂性、数据的海量性

第15页/共24页《公路桥梁承载能力检测评定规程》

桥梁承载力评定方法体系第16页/共24页基于承载能力评定的监测数据分析方法研究目标：中小跨径的梁式桥（简支、悬臂、连续梁）研究方法：跟踪一批桥梁群（监测/检测/荷载试验）通过梳理已有损伤识别方法、建立实桥监测系统、定期检测等方法，建立能够反映承载能力变化的监测数据分析方法。具体指标：用监测数据的分析结果去修正检定系数的指标第17页/共24页2.4基于样本/总体抽样检验原理

评估桥梁群整体状况1区域内桥梁群数量大与养护管理资源有限的矛盾2分类别、分区域对桥梁群进行归类，建立各类别的桥梁群的抽查特性函数（OC函数）确定接收概率L（P）P为不合格率

考虑因素：结构型式材料组成服役年限病害状况功能位置交通流量荷载等级投资规模修复难度3建立针对性强的抽样方案：

简单随即抽样；系统抽样；分层抽样；4意义：用科学的方避免养护的盲目性、提高监测针对性，实现预防式养护第18页/共24页3拟解决的关键问题1区域内桥梁群监测的遴选优化技术

遴选原则、等级划分、测点优化2基于承载能力的健康监测数据分析方法

如何保证系数修正的合理性与准确性？3基于样本/总体的抽样原理来评估桥梁群的整体状况

抽查特性函数、接收概率、抽样方案第19页/共24页4实施方案（总体技术路线）第20页/共24页具体路线：（1）开展桥梁结构物监测的遴选原则，通过桥梁调查和等级评定结果，结合养护管理部门需求，制定重要桥梁结构物监测的选择方法与程序。（2）桥梁健康监测数据采集与传输技术研究。在吸收外已有研究成果基础上，通过引进消化关键装备与技术，形成集成创新成果。（3）桥梁结构损伤识别技术研究，结构数据挖掘技术和可靠型方法，通过实桥测试和理论研究，提出针对城市桥梁的损伤识别方法。（4）桥梁结构安全预警技术研究。结合实验室、现场测试，主要通过理论分析，提出桥梁损伤阈值判别模型。结合穷阿亮正常使用、安全性和耐久性制定等级标准和方法。第21页/共24页5可能的创新1建立桥梁群的监测优化技术2建立基于承载能力的桥梁监测数据分析方法3建立基于样本/总体的抽样检验桥梁群状况评估方法第22页/共24页6进度安排与预期成果2012.1-2011.3查阅、总结国内外文献，总结目前技术特点；

2012.4-2012.12

完成（1）城市桥梁结构监测遴选原则与等级划分方法

（2）桥梁监测系统设计指标体系