区域性桥梁群健康监测与安全预警.pptx

汇报提纲 1 研究背景研究背景 2 研究内容研究内容 3 关键技术关键技术 4 实施方案实施方案 5 预期创新预期创新 6 进度安排进度安排 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 1.1.研究背景研究背景 桥梁结构损伤与退化桥梁结构损伤与退化 4 钢箱梁裂缝、锈蚀钢箱梁裂缝、锈蚀 斜拉索锚固区混凝土破损斜拉索锚固区混凝土破损 索套破损索套破损 桥桥台台竖竖向向开开裂裂 拉索变形拉索变形 发展中的坑槽发展中的坑槽 台北高屏大桥台北高屏大桥 重庆綦江彩虹桥重庆綦江彩虹桥 四川宜宾南门大桥四川宜宾南门大桥 湖南凤凰桥湖南凤凰桥 广东九江大桥广东九江大桥 经常 检查 定期 检测 荷载 试验 健康 监测 桥梁养护规定桥梁养护规定 健康监测 在桥梁关键位置安装传感器，实时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。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。为结构监测与安全预警系统。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 桥名桥名 传感器传感器 昂船洲昂船洲 大桥大桥 西部西部 通道通道 青马青马 大桥大桥 汲水门汲水门 大桥大桥 汀九汀九 大桥大桥 虎门虎门 大桥大桥 江阴江阴 大桥大桥 钱江钱江 四桥四桥 润扬润扬 大桥大桥 明石海明石海 峡大桥峡大桥 苏通苏通 大桥大桥 杭州湾杭州湾 大桥大桥 珠江黄珠江黄 埔桥埔桥 HAM 42-0992 Conmmodore barry桥桥 Taylor 桥桥 风速仪风速仪 24 7 6 2 7 2 9 1 4 温度计温度计 488 118 115 224 83 26 40 201+1 20 加速度计加速度计 60 66 17 6 45 8 12 10 53 2 16 位移计位移计 4 4 2 2 2 7 41 17 弦式应变仪弦式应变仪 320 156 10 30 28 24 64 18 8 18+4 56 26 电阻应变仪电阻应变仪 140 8 40 10 148 光纤传感器光纤传感器 8 65 水平仪水平仪 9 5 车轴车速仪车轴车速仪 2 2 6 6 6 2 GPS 10 14+2 6 7 7+1 14 3 EM测力测力 24 36 速度计速度计 12 倾角仪倾角仪 10 2+1 36 全站仪全站仪 12+2 电子测距电子测距 116 摄像仪摄像仪 16 2 4 腐蚀腐蚀 162 24 气压计气压计 2 3 湿度计湿度计 2 3 雨量计雨量计 2 3 11+2 7 108 14 12 46 国内已有近百座特大桥梁实施了健康监测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（监测参数多、测点数量多、系统投资大（500万到万到2000万）、主要应用在独立特大型桥梁万）、主要应用在独立特大型桥梁 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！应该加强中小跨径桥梁的监测！面临的问题：面临的问题：1 1如何在辖区众多桥梁中挑选出应该监测的桥梁？如何在辖区众多桥梁中挑选出应该监测的桥梁？2 2如何实现低成本、广覆盖、高效能的健康监测？如何实现低成本、广覆盖、高效能的健康监测？3 3如何评价辖区内众多桥梁的总体安全水平？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区域性桥梁群健康监测与安全预警技术研究 2 2 研究内容研究内容 2.1 2.1 桥梁群健康监测的设计原则桥梁群健康监测的设计原则 2.2 2.2 桥梁群监测数据无线采集传输技术桥梁群监测数据无线采集传输技术 2.3 2.3 研究基于承载能力评定的健康监测数据分析方法研究基于承载能力评定的健康监测数据分析方法 2.4 2.4 研究基于总体研究基于总体/样本的抽样检验原理来评估桥梁群状况样本的抽样检验原理来评估桥梁群状况 2.1 桥梁群健康监测设计原则 1 重要桥梁的遴选原则重要桥梁的遴选原则 2 区域性桥梁群的测点布置原则区域性桥梁群的测点布置原则 桥梁结构群监测遴选与等级划分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 问题与问题与 答案答案 桥梁群桥梁群 区域区域路网路网桥梁群桥梁群 干线公路桥梁群干线公路桥梁群 城市城市桥梁桥梁 国道国道干线干线 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开发出针对性强的成套的解决方案 2.3 监测数据分析方法（现状）1 主要方法：主要方法：模型修正法模型修正法 灵敏度分析法灵敏度分析法 模态参数识别模态参数识别 模式识别，神经网络法，可靠度方法。模式识别，神经网络法，可靠度方法。2 主要问题：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：神经网络方法举例：神经网络方法 3 主要原因：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、数据的海量性量性 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 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 01(,)(1)dcdcsdseSR faaZe1Zcs2.4 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 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？如何保证系数修正的合理性与准确性？3 基于样本基于样本/总体的抽样原理来评估桥梁群的整体状况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、抽样方案抽查特性函数、接收概率、抽样方案 4 实施方案（总体技术路线）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）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。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）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。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）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。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）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。定等级标准和方法。5 可能的创新 1 建立桥梁群的监测优化技术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 建立基于样本建立基于样本/总体的抽样检验桥梁群状况评估方法总体的抽样检验桥梁群状况评估方法 6 6 进度安排与预期成果安排与预期成果 2012012 2.1 1-2011.2011.3 3 查阅、总结国内外文献，总结目前技术特点；查阅、总结国内外文献，总结目前技术特点；2012.2012.4 4-2012.2012.1212 完成（完成（1 1）城市桥梁结构监测遴选原则与等级划分方法）城市桥梁结构监测遴选原则与等级划分方法 （2 2）桥梁监测系统设计指标体系）桥梁监测系统设计指标体系 （3 3）数据采集传输与系统集成；）数据采集传输与系统集成；（4 4）桥梁损伤识别、状态评估与安全预警技术研究）桥梁损伤识别、状态评估与安全预警技术研究 2012013 3.0.01 1