桥梁健康监测解决方案

桥梁健康监测解决方案长沙市岳麓区学士路学士街道755号CONTENTS行业背景Industrybackground1解决方案Solutions

2案例分享Relatedcooperationcasesg3公司简介CompanyProfile4行业背景PART01桥梁分类一、桥梁类别梁桥以受弯为主梁桥悬索桥以受拉为主悬索桥斜拉桥是由承压的塔、受拉的索与承弯的梁体组合起来的一种结构体系。组合体系（斜拉桥）拱桥以受压为主拱桥刚架桥它是由受弯的上部梁（或板）结构与承压的下部柱（或墩）整体结合在一起的结构一、政策背景加强桥梁结构健康监测统一数据标准和接口标准，推进数字化、信息化、智能化。按交通运输部《关于进一步提升公路桥梁安全耐久水平的意见》交公路发〔2020〕127号规定：“2025年底前实现跨江跨海跨峡谷等特殊桥梁结构健康监测系统全面覆盖。到2035年，公路桥梁建设养护管理水平进入世界前列。”。进一步提升监测系统的实效性、可靠性和耐久性。“试点先行、统一标准”2021年，交通运输部确定河北、辽宁、江苏等10个省份的11座在役公路桥梁作为系统建设试点，按照“一桥一策”制定了试点桥梁系统建设具体方案，同步修订完成了《公路桥梁结构监测技术规范》，达到了“试点先行、统一标准”的目的。一、桥梁健康监测意义桥梁建成后随着运营时间癿推移，大桥各构件将面临各种损伤及内力状态的改发，相应桥梁的刚度和承载能力就会出现不同程度得衰减，这些损伤和内力状态的改发如果能够被预先警告获知，并且及时进行适当的调整、维护、维修，就不会危及桥梁结构的运营安全，否则在长期疲劳下，多种因素耦合作用可能导致灾难性事故。解决方案PART02二、解决方案通过对桥梁结构状态的监控与评估,为大桥在特殊气候、交通条件下或桥梁运营状况严重异常时触发预警信号,为桥梁维护与管理决策提供依据和指导。桥梁结构在正常环境与交通条件下运营的物理与力学状态;桥梁重要非结构构件(支座)和附属设施的工作状态;桥梁结构构件耐久性;大桥所处环境条件。3214系统基本概念：系统基本内容：二、解决方案系统基本架构：实时监测获取大桥的荷载源以及结构状态信息0102030405为大桥的合理管养提供可靠的安全预警及状态评估检验大桥设计假定和设计参数的可靠性和准确性减少人工检测，提高监测、检测、办公效率实现桥梁运营监测的自动化、信息化、智能化。二、解决方案系统功能组成：010305020406传感器模块数据采集与传输模块数据处理与控制模块数据库模块安全预警与评估模块软件平台模块二、桥梁监测内容梁式桥传感器布设示意图类别主要参数监测设备温度、湿度桥外部温度、湿度温湿度计箱梁内温度、湿度车辆荷载断面交通流、车型、车轴重、轴数、车辆总重、车速车辆称重仪风速、风向/超声波风速风向仪振动主梁横向、竖向振动加速度加速度计地震承台顶或桥墩底部振动加速度计位移主梁横向位移北斗GNSS支座位移拉线位移计伸缩缝位移拉线位移计转角梁端水平、竖向转角无线倾角仪应变主梁关键截面应变表面应变计桥墩、桥台应变表面应变计基础基础沉降静力水准仪视频监控视频监控摄像头二、桥梁监测内容拱桥传感器布设示意图类别主要参数监测设备温度、湿度桥外部温度、湿度温湿度计箱梁内温度、湿度主拱内部温度、湿度主拱外部温度、湿度车辆荷载断面交通流、车型、车轴重、轴数、车辆总重、车速车辆称重仪风速、风向桥面超声波风速风向仪振动主梁横向、竖向振动加速度加速度计拱顶横向、竖向振动加速度计地震承台顶或桥墩底部振动加速度计位移主梁横向位移北斗GNSS拱顶横向、竖向位移北斗GNSS伸缩缝位移拉线位移计应变主梁关键截面应变表面应变计桥墩、桥台应变表面应变计基础基础沉降静力水准仪视频监控视频监控摄像头二、桥梁监测内容类别主要参数监测设备温度、湿度桥址环境温度、湿度温湿度计主梁内温度、湿度锚固区温度车辆荷载断面交通流、车型、车轴重、轴数、车辆总重、车速车辆称重仪风速、风向桥面、塔顶超声波风速风向仪结构温度混凝土或钢结构构件温度埋入式温度计地震承台顶或桥墩底部加速度（抗震设防烈度为Ⅶ度及以上）加速度计位移主梁横向位移北斗GNSS支座位移拉线位移计塔顶偏位北斗GNSS转角梁端水平、竖向转角无线倾角仪应变主梁关键截面应变表面应变计索力斜拉索、吊索索力加速度计振动主梁横向、竖向振动加速度加速度计塔顶水平双向振动加速度斜拉索振动加速度视频监控视频监控摄像头斜拉桥传感器布设示意图二、桥梁监测内容悬索桥传感器布设示意图类别主要参数监测设备温度、湿度箱梁内温度、湿度温湿度计梁外部温度、湿度桥塔内、外温度、湿度车辆荷载断面交通流、车型、车轴重、轴数、车辆总重、车速车辆称重仪风速、风向/超声波风速风向仪地震动承台顶或桥墩底部振动加速度计位移主梁横向位移北斗GNSS支座位移拉线位移计塔顶位移北斗GNSS应变主梁关键截面应变表面应变计索力吊杆索力加速度计振动主梁横向、竖向振动加速度加速度计塔顶横向、纵向振动加速度吊杆振动加速度视频监控视频监控摄像头二、监测设备由动态称重系统、超载车辆图像车牌抓拍系统、数据传输系统、终端分析管理系统等组成。系统采集的数据包含：日期时间、单轴重、总重、每传感器单轴重、每传感器车辆总重、轴数、轴距、车型、车长、车速、加减速度、车头时距、跨道行驶、行驶方向、站点代码、车道号、路面温度、超重标识等。高速称重系统的主要作用是可以自动对正常行驶（10km/h-200km/h）的车辆进行监测，监测过程对正常交通没有任何影响。车牌抓拍系统对超限超载的车辆进行自动图像抓拍，终端管理系统由现场检测处置和数据统计查询系统两部分组成。车辆荷载监测二、监测设备在风荷载作用下，桥梁的主要构梁将产生振动，引起疲劳损伤累积，导致桥梁抗力衰减。通过监测风速、风向，统计最大风速值，可以得出结构的风与结构响应关系，了解桥梁受风动力荷载的情况。风速风向监测二、监测设备桥梁所处的气候环境，对桥梁结构工作状况有很大的影响，在桥梁变形、应力变化等工作状态的比较和定量都会分析用到温度参数。桥梁工作环境中的空气湿度是影响混凝土结构碳化和钢筋腐蚀的重要因素，是对桥梁进行耐久性评价不可缺少的数据资料。环境温湿度监测二、监测设备桥梁动力特性参数（频率、振型和阻尼等）和振动水平（振动强度和幅值）是桥梁整体安全的标志，桥梁材料强度的退化会引起结构振动特性的改变，例如桥梁结构刚度的降低会引起桥梁自振频率的降低，桥梁局部振型的改变可能预示着结构局部损坏。索力、振动监测二、监测设备桥梁基础的水文地质、水位变化、大气温度、地震等都会导致桥墩台不均匀沉陷，使桥跨结构倾斜，台风、车载及超期服役、腐蚀、疲劳、车船冲击、碰撞和爆炸等不确定因素也同样会造成桥梁的横向、竖向及纵向位移变形。位移类监测静力水准仪北斗GNSS接收机拉线位移计二、监测设备桥梁因其超静定体系的特征，各种外界及材料自身因素使得其应力分布复杂，因此开展桥梁关键截面的应力监测非常重要。截面的关键应力是受力状况的直接反应，是结构安全性能的重要指标。应变监测埋入式应变计表面应变计二、软件系统数据采集与传输模块选用分布式数据采集，以相对较低的成本获取到真实的大桥荷载和结构响应等信息；针对不同类型的电信号，对传感器采取信号屏蔽、接地技术等措施，以降低系统模拟信道的噪声干扰，提高采集信号的精度、稳定性和可靠性；数据传输采用工业以太网技术，选用光纤冗余环网，在大桥外场和监控中心（内场）之间建立可靠的连接，保障网络通讯的畅通无阻。二、软件系统数据处理与控制子系统完成监测数据的校验、结构化存储、管理、可视化以及对监测采样的控制等工作。数据处理与控制子系统在整个系统中起到承前启后的重要作用，其具有以下几个功能：监测数据的校验；数据的初步分析；数据的结构化以及存储、查询、可视化；能够响应后续功能模块对数据的请求；能够控制传感器子系统的采样。数据处理与控制方案二、软件系统数据库方案数据库是系统数据交换、存储、查询、分析、评估、处理的核心。数据库能够保障数据存储安全，系统能够长期不间断稳定工作,能够同时处理结构化及非结构化数据,能够完成数据的高速查询及视图的快速生成,支持网络分布式数据管理,支持WEB数据访问,满足开放式数据库协议等。二、软件系统安全与预警评估方案可实现根据监测数据进行在线预警工作，定期利用综合识别的结果对桥粱结构的整体以及局部的安全使用状况进行评估。对结构安全状态的重要变化及桥梁出现不安全征兆时进行预警，提供报警信号，提醒管养人员关注结构运菅安全状况，及时进行维修养护，保障结构健康正常运行。二、软件系统软件平台功能桥梁三维模型实时监测数据查询告警管理损伤告警车重信息车速信息数据分析仿真分析巡检管理报告管理系统管理预警规则设置巡检App二、软件系统桥梁三维模型通过给桥梁建立三维立体倾斜摄影模型或三维精细化模型，支持空间展示、空间查询、空间分析，可在三维模型页面上直观、形象地展示监测站点、监测设备、监测数据、告警信息等。二、软件系统实时监测实时监测功能包含监测概况、监测最大值、告警列表、车辆称重、车辆测速、车流量曲线、桥梁三维模型等模块。二、软件系统数据查询

包含实时数据查询和历史数据查询，支持根据监测指标、设备名称等查询条件筛选设备的实时监测值、累计值、数据状态等。二、软件系统告警管理

支持根据实际情况给不同的监测设备设置不同的告警规则，系统根据对应的告警规则自动判断设备监测值是否产生告警，支持告警信息的产生、现场巡检、处理、上报、查看的全流程闭环在线处理，支持通过监测指标、设备名称、告警状态、起止时间查询、筛选历史告警信息。二、软件系统车速、车重信息可即时收集车牌号、车辆颜色、车重、轴数、是否超重、所在车道等信息可采集车牌号、车速、是否超速等信息在平台上即时显示，超速情况下平台支持查看抓拍图片并保存，同时支持导出查询结果到excel文档。二、软件系统数据分析为用户查看监测设备一个连续时间段内的数据变化趋势及规则。车流量分析功能提供了车流量与其他监测指标在同一时间段的数据对比分析