橋梁（liáng）健康監測係統的運用及發展_中交路（lù）橋（qiáo）科技有限公（gōng）司

橋（qiáo）梁健（jiàn）康監測係統的運用及發展

更（gèng）新時間：2021-04-10 17:51

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   1、引言
        新時代（dài）的持續發展，催動了橋（qiáo）梁規劃及構建（jiàn）的跨越發展。在2014年末前，國內已（yǐ）建成或在建的橋梁數量已逾75.7萬，長度超過了（le）4257萬延米。社會（huì）的綜合性進步（bù），提高了交（jiāo）運的需求額（é）度，催動了諸如行車密度等係列數據的增大，同時需要或（huò）者有待維修的橋梁（liáng）也多（duō）了起來。據初步統計（jì），涉危橋梁數量近八萬，占比一成以上，即沒十座橋梁中便有一（yī）座是危橋（qiáo） [1]。
        在係列或者多（duō）類型的基（jī）建中，橋梁需求的資金額度較大，使用時段一般（bān）很長，因此運營質量本身的重要性（xìng）也非常明顯。國內係列（liè）橋梁中，部分存有在用時段偏長（zhǎng），初始（shǐ）確定的承載額度較低，及部（bù）分車輛載貨超（chāo）過既定設計等係列風險（xiǎn）現象，導致橋梁本身出現（xiàn）有諸如裂縫等風險（xiǎn）問題和（hé）現象，已經難以應對目前的交通量需求，安全問題突出。當前（qián）對於橋梁的檢查主要還是采用傳統的定期檢查方式，這種方式的檢查間隔時（shí）間較長，往往是一年（nián）以上，無（wú）法做到對橋梁結（jié）構健康狀況的（de）實時監測（cè），不能在（zài）橋梁發生異常情況時提（tí）供預警。因此，對於橋梁結構健（jiàn）康狀態的監測是一項重要而緊迫的工作，特別是特殊結構、交通主幹道的（de）重要橋梁，橋梁結構（gòu）的健康監控就尤為（wéi）重要。
        2、橋梁結構（gòu）健康監測係統發（fā）展現狀
        結構健康監測係統指利用現場的無損（sǔn）傳感技術，通過包括結構響應在內的結構係統特性（xìng）進行分析（xī）監測、評估，以實時監測橋梁結構性（xìng）能變（biàn）化。該類檢測的重要訴求之一是當特定架構或者建築在環境抑或（huò）本（běn）身情況（kuàng）發生問題的時候（hòu）給予及時預警提示，確保既有（yǒu）損壞在事故發生前得到檢測和重視（shì），籍（jí）此提升在管維等方麵決策的科學度，具有即時性的特征（zhēng）。[2]。
        監測係統總體架構以（yǐ）雲計算技術為基礎，采用（yòng）無線專用傳感器進行傳輸。

        目前橋梁監測係統的內容有[3]：
        （1）荷載（包括風、地震、溫度和交通荷載）。所使用的傳感器（qì）有：專門測速的儀器（qì）、專（zhuān）門（mén）測（cè）量溫度的儀器、專門（mén）稱量的儀器和（hé）專門度量地震尤其是較強等級地（dì）震的儀器（qì）。
        （2）幾何（hé）監測。以橋梁架構中的係列部分是否出（chū）現位置方麵的異常為客體進行的檢測，主（zhǔ）要（yào）關注橋塔沉降等風險現象及問題。所使用的傳感器有：基於角（jiǎo）度傾斜、位置異動、距離測量功能的儀器。
        （3）結構的靜動力反應。假設在基於角（jiǎo）度傾斜、位置異動（dòng）等功能的特殊儀器在發揮具體作用跟蹤（zōng）相關情況變化蹤跡；而應變儀的功能（néng）主要是針對應變本身，另外也（yě）涉及到應力方麵。測力計主要著（zhe）眼於張力情況，具體目標測量對象有主電等。加速度計的（de）功能則重點考量在加速過程中係列構造（zào）之（zhī）間的應變情況，借助相關係統的記錄，獲得係列對應數據（jù）。
        現在，國內配置有（yǒu）類似檢測係統（tǒng）的橋梁數量尚不多，僅有數（shù）百座。而且，已（yǐ）經配置相關檢（jiǎn）測係統的橋梁所應用係統相對簡（jiǎn）單，主要著眼於傳感（gǎn）器，構建時間較晚，普（pǔ）遍是二（èr）十一（yī）世紀以後的事情。不過，最近幾年（nián）這種情況得到了部分改觀，標準化等（děng）成了新的發展趨勢，更重要的是相當（dāng）一部分規模較大的橋梁都（dōu）在（zài）醞釀配置相關係統。[4、5]。
        3應用實例
        廣州市某匝道橋，跨徑（jìng）組合：E1~E6為一聯（18+18+20+20+20.82）m；E6~E7為一聯42.50m（全焊有翼U形（xíng）加勁肋鋼（gāng）箱（xiāng）梁）；E7~E12為一聯24+20+20.23+22+22.14）m；E12~E17為一聯（21.33+21.9+22.22+22+19.75）m。
        2015年9月23日，管養單位在日常維（wéi）修巡查過程中發現，該橋E6#墩箱梁牛腿左右側麵均存在1條（tiáo）斜向裂縫，裂縫寬度較寬（kuān）。為確保橋梁結構安全，在橋梁維（wéi）修加（jiā）固之前，對該橋E6、E7箱梁牛腿的典型裂縫進行監測跟蹤。

通過對（duì）2條典型裂縫於2015年10月10日至（zhì）10月30日的監測，監測頻率為每20min采集1次數據，裂縫寬（kuān）度變化情況如下表1和圖4~圖5。可見（jiàn），本次監測（cè）時間內（nèi），牛腿的裂縫寬度基本處於（yú）穩定狀（zhuàng）態。

        該（gāi）橋梁結（jié）構（gòu）健康監控係統為橋梁結構的正常運營提供了保證，為橋梁的管理和維修決策（cè）提（tí）供（gòng）科學（xué）依據。並相（xiàng）對（duì）於傳統的檢測，創造了極大的經濟效益。
        4存在問（wèn）題
        就現在橋（qiáo）梁結構健康（kāng）監測的研究發展水平來看，該係統仍然存在以（yǐ）下幾個的問題[6]：
        （1）既用的計算方法有待優化，導致目前需要檢測過多的動點，宏觀體量偏大，數據繁雜質量偏低。在具體管（guǎn）理層麵，目前在諸如查詢等方麵基本上沒有形成較為係統而到位的信息（xī）係（xì）統，相當一部分數據無法得到有（yǒu）效而充分應用。
        （2）既（jì）有係統的規範度（dù）偏低，甚至缺乏這方麵的（de）明顯導（dǎo）向（xiàng）。目前，在評估大跨度橋（qiáo）梁的時候，往往僵化搬用小橋梁的相關手（shǒu）段及方法。具體而言，該方法強化從外部關照大（dà）概（gài）形狀，及對（duì）具體使用（yòng）情況以定性思維進行粗略評估。在具體開發等事宜方麵（miàn），目前並沒有統一的規程及標（biāo）準數據。
        （3）和基於管理的係統之間的對接存在一定（dìng）問（wèn）題。麵對特定（dìng）橋梁，尤其（qí）是（shì）構造相對複雜（zá）的（de）個案（àn），怎（zěn）樣推動（dòng）實（shí）現（xiàn）部分和整個橋梁及多維（wéi）度檢測之間的結合，並且在合理（lǐ）結合中借助信息化技（jì）術推動（dòng）自動（dòng）化等態勢的實現，還有在具體評估中如何協調橋梁本身的（de）健康和使（shǐ）用（yòng）過程中的安全這兩大關鍵維（wéi）度等等，均是學界關注的重點。
        5、發展趨勢
        以國內若幹在建（jiàn）橋梁所配備檢測係統為客體（tǐ），從整體上關照（zhào）具體特征，得出國內在這方麵未來（lái）應該主要有如下幾個方向 [7]：
        （1）從複雜度（dù）有限而且容易局限在建築主體（tǐ）的檢測現實，先內在係統而且實現全覆蓋的（de）檢（jiǎn）測方向發展，並且最終具備整體（tǐ）性的綜合特征。
        （2）從（cóng）比較簡單的數據采取及儲存，向兼具下個階段的處置及具體分析功能，未來出具的具體結果（guǒ）對（duì）於決策而言的價值會更高。
        （3）在技術層麵會出現一個質的提升，相關器材的靈敏度等方（fāng）麵會更優。
        （4）特定係統的局限性將大為降低，甚至可為國際（jì）合作提供支撐。
        （5）基於操（cāo）作而（ér）出具（jù）的界麵等事宜將更為優良，而且會出現趨於中國本土化的轉型。
        6、結語（yǔ）
        基於健康考慮的檢測，主要是（shì）立足於非有（yǒu）線傳感的相關技術等，可時性而非間斷的檢測或監控橋梁運行中（zhōng）的具體運營態勢，進而即時性獲得係（xì）列相關數據及背後的真實信息，在進行快捷（jié）分析的基礎上判斷健康情況，對就可靠維度（dù）進行深度（dù）評（píng）估，進而推動相關決策的科學化轉型。還有就（jiù）是（shì），該檢測還能在理論及理念層麵推動橋梁設計水準的（de）提升，並利於涉及橋梁係列問題尤其是新問題的破解，意義非常（cháng）關鍵而廣泛。不過，以為擬特定橋梁所處的環境及經營過程中遭遇到的情況很難準（zhǔn）確預期，還有就是在（zài）既定壽命期限中對其本身的狀態變化情況的關注度可能存在局限，所以相關研究（jiū）目前並不深入，甚至可以說尚處於初步（bù）階段，亟待進一步的深化及摸索，尤其是需要立足於（yú）漫長的檢（jiǎn）測或監控，推動（dòng）理論研究的升華（huá），進而為實務層麵開（kāi）拓可（kě）觀的新空間。
        參考文獻：
        [1]馮正霖.我國橋梁（liáng）技術發展戰略的思（sī）考（kǎo）[J].中國公路，2015（11）：38-41.
        [2]王曉東.淺析結構健康監測的現狀與進展[J].經濟（jì）技術協作（zuò）信息，2007（21）：131-131.
        [3]秦權.橋（qiáo）梁結構的健康監測[J].中國公路學報，2000，13（2）：37-42.
        [4]周文鬆.大跨度斜拉橋健康監測係統研究與應用[D].哈爾濱工業大學，2005.
        [5]孫利民，孫智，淡丹（dān）輝，等.我國大跨度橋（qiáo）梁結構健康監測係（xì）統研究與應（yīng）用現狀[C]// 全國橋梁學術會議.2006.
        [6]趙文秀.橋梁健康監測係統的若幹問題[J].世界橋梁，2008（4）：75-77.
        [7]王宇.橋梁健康監測係統研究現狀與發展趨勢（shì）[J].城市（shì）建設理論（lùn）研究：電子版，2014

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