中小跨径桥梁结构健康监测技术PPT培训课件
桥梁管理系统与桥梁健康监测培训
桥梁管理系统与桥梁健康监测培训桥梁管理系统是对桥梁进行全面管理和监测的重要工具。
随着桥梁的使用年限增长和交通负荷增加，桥梁的健康监测变得尤为重要。
为了确保桥梁的安全运行，桥梁管理系统需要与桥梁健康监测培训相结合，以提高工作人员的技能和知识水平。
桥梁管理系统主要包括桥梁信息管理、维护管理、运行监测和应急管理等功能。
通过桥梁管理系统，可以对桥梁进行全面的信息记录和实时监测，及时发现和处理问题，最大限度地延长桥梁的使用寿命。
而桥梁健康监测培训则是为了提高工作人员对桥梁结构、材料和监测设备的理解和运用能力。
培训内容包括桥梁性能监测技术、监测设备操作和维护、数据分析和评估，以及应急处理等方面的知识和技能。
通过桥梁管理系统与桥梁健康监测培训的结合，可以实现以下效果：1. 提高桥梁安全性。
通过管理系统的及时监测和培训的技能提升，可以更快速、准确地发现和处理桥梁安全隐患，降低事故发生的可能性。
2. 延长桥梁使用寿命。
管理系统可以对桥梁的状况进行全面、长期的监测和记录，帮助制定合理的维护计划和措施，延长桥梁的使用寿命。
3. 提高工作效率。
培训可以让工作人员更加了解桥梁结构和监测设备，提高工作的专业技能，提高工作效率和质量。
总之，桥梁管理系统与桥梁健康监测培训相结合，可以更好地保障桥梁的安全运行和延长使用寿命，为交通运输安全和畅通做出重要贡献。
桥梁管理系统与桥梁健康监测培训的结合还可以在很多方面发挥重要作用。
首先，这种结合可以帮助建立完善的桥梁健康监测体系。
管理系统可以实现桥梁信息的实时监测和管理，而培训可以提高工作人员的专业水平和技术能力，这样就能够建立起一个能够快速反应和及时处理桥梁问题的监测体系。
其次，通过管理系统和培训的结合，也可以实现桥梁维护和修复工作的智能化和标准化。
管理系统可以根据监测数据为维护工作提供科学依据，而培训可以使工作人员掌握先进的桥梁维护技术和方法，保障维护工作的质量和效率。
最后，这种结合还可以为桥梁健康监测和维护提供一定的技术保障和经验积累。
桥梁管理系统与桥梁健康监测培训教材ppt课件(33张)
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桥梁管理系统与桥梁健康监测
目录
1 桥梁管理系统（BMS） 2 中国桥梁管理系统（CBMS） 3 CBMS的技术状况等级评定功能 4 桥梁健康监测
CBMS的评定功能
1 第一部
分
桥梁管理系统（BMS）
1 桥梁管理系统（BMS）
定义与功能要求
为有效管理路网上数量众多的桥梁，在维持桥梁结构安全及运输功能 的基础上，考虑车流量的增长需求，以有限的资源保持桥梁服务水平，辅 助管理者选择最优改善方案。
3 CBMS的技术状况等 级评定功能 待解决的问题
1、评定标准单一
2、部分桥梁部件超出《评定标准》预设部件类型
3、 ✓ 同一构件同类病害的不同纪录不能连续录入和综合给定标度 ✓ 需灵活处理的特殊病害情况，需要参照其他规范的病害 ✓ 病害位置及表述对字数有限制 ✓ 不能附加检测数据 ✓ 病害数量及单位填写
桥梁检查管理
桥梁定期检查报告 生成报告
3 CBMS的技术状况等 部件 级评定功能
图纸
3 CBMS的技术状况等 病害 级评定功能
3 CBMS的技术状况等 评定 级评定功能
分层综合评定+5类桥单项评定指标
3 CBMS的技术状况等 生成报告 级评定功能
1、使用导出报告的评定部分
2、报告导出注意事项
桥梁基础数据和病害数据存储、查询以及 技术状况评定和记录的工具。
2 中国桥梁管理系统
基团养护管理模式及工作内容，分析总结目
1
前桥梁管理系统的使用功能缺陷
提出新的桥梁管理系统框架和功能模块，考虑与
2
公路养护管理系统的数据交互，增加费用模型与
决策模型功能
《桥梁健康监测》课件
结构承载能力评估
结构承载能力评估是健康监测的关键环节，通过监测技术可以评估桥梁在不同载 荷下的承载能力，为桥梁的维修和加固提供依据。
结构承载能力评估主要依赖于静载试验和动载试验。静载试验通过在桥梁上施加 静态载荷，观察桥梁的变形和应力分布情况；动载试验通过在桥梁上施加动态载 荷，观察桥梁的振动和冲击响应情况。通过这些试验，可以评估桥梁的承载能力 。
减少维护成本
通过监测和分析，可以预测桥梁的损 伤趋势和性能退化情况，提前进行维 修和加固，避免大规模的维修和更换 ，降低维护成本。
桥梁健康监测的发展历程
起步阶段
20世纪90年代初，随着传感器和 数据采集技术的发展，桥梁健康
监测技术开始起步。
发展阶段
进入21世纪，随着计算机技术和智 能传感器技术的快速发展，桥梁健 康监测技术得到了广泛应用和推广 。
赵州桥的健康监测
总结词
古老的石拱桥，监测技术需考虑历史保护
详细描述
赵州桥是中国著名的古代石拱桥，具有极高 的历史和文化价值。在对赵州桥进行健康监 测时，需要采用对桥梁无损伤的监测技术， 以确保既能及时发现潜在问题，又能保护好 这座历史古迹。
05
未来展望
新技术的发展与应用
01
02
03
人工智能技术
结构损伤识别主要依赖于先进的无损检测技术，如超声波检 测、红外线检测和雷达检测等。这些技术能够检测出桥梁结 构内部的微小变化，如裂缝、脱胶、锈蚀等，从而判断结构 的损伤程度。
结构稳定性评估
结构稳定性评估是健康监测的重要内 容之一，通过监测技术可以评估桥梁 在不同载荷下的稳定性，确保桥梁的 安全使用。
《桥梁健康监测》课件
国内外桥梁健康监测的发展现
04
状与趋势
国外发展现状
欧美国家
在桥梁健康监测领域起步较早，技术较为成熟。例如，美国的旧金山金门大桥、英国的 伦敦塔桥等均安装了健康监测系统。这些系统主要采用无线传感器网络、光纤光栅等技
术，实时监测桥梁的振动、应变、温度等参数，为桥梁的安全评估提供数据支持。
亚洲国家
近年来，亚洲国家在桥梁健康监测方面也取得了显著进展。例如，日本的青函隧道、中 国的港珠澳大桥等均采用了先进的健康监测技术，以确保桥梁的安全运营。这些监测系
预警阈值设定
根据桥梁的历史监测数据和专家 经验，合理设定预警阈值，提高 预警的准确性和实用性。
03 桥梁健康监测的应用
桥梁损伤识别
总结词
通过监测桥梁的振动、应变、位移等参数，可以及时发现和定位桥梁的损伤。
详细描述
桥梁在长期使用过程中可能会受到各种因素的影响，如车辆荷载、环境侵蚀、 材料老化等，导致结构损伤。通过实时监测，可以及时发现这些损伤，并采取 相应的修复措施，避免损伤扩大。
详细描述
桥梁的安全性是桥梁使用中的首要问题。通过健康监测系统，可以实时监测和分析桥梁的振动、应变 等参数，及时发现异常情况，评估桥梁的安全性，并采取相应的措施，确保桥梁使用的安全性。
桥梁耐久性评估
总结词
通过监测和分析桥梁的材料性能、结构性能等参数，评估桥梁的耐久性。
详细描述
桥梁的耐久性是衡量桥梁使用寿命的重要指标。通过健康监测系统，可以实时监测和分析桥梁的材料性能、结构 性能等参数，评估桥梁的耐久性，为桥梁的维修和加固提供依据。
监测内容包括桥梁的应变、位移、振动、裂缝等物理量，通 过采集这些数据并进行分析，可以了解桥梁的健康状况和性 能表现。
《桥梁健康监测》课件
通信与控制
4
确保可靠的数据分析结果。
探索监测系统如何与外部通信，并实 现远程控制与管理。
桥梁健康评估
评估指标
了解常用的桥梁健康评估 指标，包括结构安全系数 和结构可靠性。
数据统计与分析
探索如何对桥梁监测数据 进行统计和分析，以便获 得有用的结构健康信息。
故障诊断与预警
了解如何通过监测数据进 行故障诊断和预警，及时 采取必要的维修措施。
监测方法
静态监测
了解变形监测和应力监测，探索其在桥梁健康 监测中的应用。
动态监测
探索振动监测、声波监测和温度监测等动态监 测方法。
监测系统设计
1
系统框架
了解可靠的桥梁健康监测系统应具备
传感器选择和布局
2
的核心组成部分。
探究如何选择适合的传感器，并合理
布局以获取准确的监测数据。
3
数据采集与处理
了解数据采集过程和数据处理方法，
《桥梁健康监测》PPT课 件
让我们探索桥梁健康监测的世界吧！了解桥梁监测的意义、监测方法与技术 手段以及系统设计与应用实例。
简介
桥梁健康监测
了解桥梁健康监测的定义和目的。
监测的意义和作用
探索为什么进行桥梁健康监测以及它对保障公共安全的重要性。
目前的技术手段
回顾目前广泛应用于桥梁监测的技术手段，包括传感器和数据处理方法。Fra bibliotek应用实例
典型案例分析
深入研究一些成功的桥梁健康 监测实例，包括应用领域和成 果展示。
成果展示
欣赏通过桥梁健康监测手段所 取得的实际成果，揭示技术的 潜力与优势。
展望未来
展望桥梁健康监测技术的未来 发展方向和应用前景。
苏教授健康监测PPT课件
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2. 结构健康监测的目的和意义
2.1 问题提出（仅以桥梁结构为例）
传统测试手段的局限性：
对大型桥梁结构进行长期监测测试内容多、 测点分布广、外部干扰大、野外运行环境恶劣， 而传统的仪器设备和测试方法只能用于短期或临 时人工检测，无法直接用于长期健康监测，不能 直接预报桥梁结构的健康状态。
保证桥梁结构安全运营的有效办法，就是要建立 桥梁结构长期健康监测系统。
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2. 结构健康监测的目的和意义
2.3 健康监测的意义
为评价结构（大型桥梁结构）承受动、静载的 能力和结构的可靠性（即健康状态）提供实测 数据；
为验证结构设计理论与方法，修改设计规范提 供科学依据；
为实现对结构的科学管理、养护、维修及运营 决策，确保运营安全提供依据。
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2. 结构健康监测的目的和意义
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2. 结构健康监测的目的和意义
2.1 问题提出（仅以桥梁结构为例）
据交通部统计，中国目前有6000多座公路危桥。
由此可见，大型结构的运营安全是各国政府 亟待解决的重大问题。
如何及时发现结构在运营过程中存在的安全 隐患，保证结构的运营安全，这是当前国际学术 界和工程界面临的重大技术难题。
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⑶系统的监测内容有：
① 桥梁工作环境信息：主要包括列车速度、轴 重、轴距、轴数及列车进出桥时间、环境温度、 梁体断面温度梯度及各应变测点的温度；
② 结构性能响应信息：主要包括关键主桁杆件 及铁路纵横梁应力、梁体跨中挠度及梁端纵向位 移、梁体和墩顶横向振动、竖向振动及加速度；
10－11＃墩跨中 （3＃测站）
桥梁结构健康检测系统简介PPT课件
4.桥梁健康监测发展现状
第21页/共26页
4.桥梁健康监测发展现状
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4.桥梁健康监测发展现状
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4.桥梁健康监测发展现状
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4.桥梁健康监测发展现状
第25页/共26页
感谢您的观看。
第26页/共26页
首先，通过在线测试模块，依靠传感、测试以及网络通信技术对桥梁的工作环境、桥梁在 车载等各类外部荷载因素作用下的响应进行在线测试，并将上述信息转入实时分析模块；
然后，依靠修正后的有限元模拟计算，得到桥梁在当前时刻的结构状态； 在此基础上，由损伤诊断模块为桥梁在特殊气候、交通条件及营运状况异常时进行损伤预 警及损伤定位； 在状态评估模块中，依据更新后的指标参数，对构件以及整个结构的承载力和耐久性进行 评价； 最后在维护决策模块中，为桥梁的运营管理、养护维修以及科学决策提供建议。
2.工作流程
第6页/共26页
主要内容
桥梁健康监测概述 桥梁健康监测工作流程
桥梁健康监测系统总体构架组成 桥梁健康监测发展现状
第7页/共26页
3.桥梁健康监测系统总体构架组成
3.1 系统组成
桥梁健康监测系统一般由６个模块组成，即传感器系统、数据采集与传输系统、数 据处理与控制系统、结构健康数据管理系统、结构健康评价系统及检查与维护系统。
第1页/共26页
１.桥梁健康监测概述
1.2 监测内容
1. 桥梁结构主梁关键截面竖向挠度或匝道桥主梁扭转位移； 2. 桥梁结构主梁关键截面的各向加速度； 3. 桥梁结构主梁关键截面应变； 4. 桥梁结构模态参数； 5. 桥梁箱梁内部温度； 6. 桥梁外部环境温度、湿度、风向和风速进程以及地震等
桥梁施工监控与长期健康监测.ppt [兼容模式]
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郑州大学土木工程学院桥梁施工监控与长期健康监测郑州大学李杰博士副教授2014.11.06桥梁施工监控与健康监测v施工监控是根据实际的施工工序以及有关参数，结合施工过程中现场测得的各阶段主梁内力(应力)与变形数据，随时分析各施工阶段主梁内力和变形与设计理论计算值的差异，采用预警体系对施工状态进行安全度评价和灾害预警，以确保全桥建成后的内力状态和外形曲线满足规范和设计理论要求v健康监测是获取桥梁结构的工作环境信息，实时了解包括环境温度、风荷载和车辆荷载的变化，获取桥梁结构的响应特征信息，实时掌握桥梁结构的工作状况和健康状况，对工程结构实施损伤检测和识别，通过数据定期更新，来估计结构是否有能力继续实现设计功能，以实现对桥梁结构的科学管理、养护、维修及运营决策，为确保运营安全提供依据数据库青馬大橋的鋼筋結構壽命可再長達700年，換言之，至少到2714年，青馬大橋的鋼筋結構才會“玩完”。
第一部分桥梁施工监控桥梁建设与施工技术v建设一座桥梁通常要经过规划、工程可行性研究、勘测设计和施工等阶段v施工是具体体现桥梁设计思想和意图的一个过程v施工技术无论是在设计阶段还是在施工阶段都起着非常重要的作用。
桥梁设计者的设计意图能否真正得以实现往往取决于施工技术桥梁建设与施工技术施工技术的发展为实现桥梁设计意图提供了灵活多样的手段，为增大桥梁跨越能力、新型桥梁结构体系的开发、新型材料的应用、成桥状态（受力与线形）的改善、工程质量的提高、建设工期的缩短和工程造价的降低等提供了充分的条件和技术保障。
桥梁施工回顾19世纪中期以前，桥梁一般采用有支架施工。
对桥梁的主梁来说，有支架施工是最简单、最可靠的施工方法。
但随着科学技术的发展，桥梁跨度不断增大，尤其对跨越大江、大河和深谷的桥梁，若仍然采用有支架的施工方法，将变得非常困难，甚至是不可能的。
v挂篮悬浇工法, 德国Finsterwalder, Worms莱茵河桥, 1953v斜拉桥施工控制的“倒退分析法”, 德国Leonhardt, Theodor Heuss桥, Düsseldorf, 1956v移动托架拼装法, 德国Wittfoht,Krahnenberg 桥1956v顶推法, 德国Leonhardt, 奥地利, 阿格尔桥, 1959v移动模架现浇法, 德国勒沃库森(Leverkuseu) 桥, 1959Worms莱茵河桥Theodor Heuss桥移动托架拼装法v预制节段架桥机拼装法, 法国Müller, Oleron 高架桥, 1964v前置式轻型挂篮悬浇法, 美国邓文中, DamesPoint桥, 1988v悬索桥主缆PPWS法, 日本, 南备赞桥, 1988v整体化大型浮吊安装, 丹麦瑞典联合建造厄勒松海峡大桥, 2000v连续斜拉桥顶推施工, 法国Virlogeux, Millau 桥, 2004Oleron高架桥Dames Point 桥桥厄勒松桥Millau 桥桥梁施工技术与施工控制桥梁施工技术包含施工设计计算、施工方法、手段与工艺、施工控制等。
桥梁管理系统与桥梁健康监测培训教材(PPT33页)
主要功能模块
桥梁数据管理 桥梁检查管理 桥梁统计报表管理 养护工程管理 涵洞管理 系统管理 回收站
系统设计结构图
2 中国桥梁管理系统 系统缺陷 （CBMS）
1
数据结构完整性不足，功能框架不合理
00，终点桩号为K37+382.
是关于桥梁基本数2据、桥梁检测不、能状态满评估足、桥结构梁退化“预一测、桥维护一对档策和”计划的以要及经求济分析的计算机信息系统 。
在伸缩缝的上下游两侧各1个，共4个。 括桥梁检测、养护及维修 目前最新的版本为采用《公路桥梁技术状况评定标准》JTG/T H21-2011评定方法的CBMS V12.
3用C简B单MS的的电技子术数状据3况库等来级代评替定繁功养能 护管理功能存在缺陷，无法使用
大冲邕江特大桥健康监测系统方案 为避免7号辅助墩及10号交界墩在最不利荷载工况下出现负反力，需在7号辅助墩位置以及10号交界墩附近进行压重。 2 中国桥梁管理系统（CBMS）
4 应用情况与最新版本
(GIS)引入到桥梁管理数据库， 丰富了桥梁数据库的内容；
截止2013年，入库桥梁30余万座（占全国公路桥 梁比例约40%）。
目前最新的版本为采用《公路桥梁技术状况评定 标准》JTG/T H21-2011评定方法的CBMS V12.00。
提供对桥梁信息的查询以及 根据桥梁普查和外观检查结果 对桥梁状况打分评级的功能， 并在全国各省市进行推广。
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桥梁管理系统与桥梁健康监测
目录
1 桥梁管理系统（BMS） 2 中国桥梁管理系统（CBMS） 3 CBMS的技术状况等级评定功能 4 桥梁健康监测
CBMS的评定功能
1 第一部
分
桥梁管理系统（BMS）
中小跨径桥梁结构健康监测技术
大跨度
桥梁
健康监测系统
普遍应用：
2015年，统计结果300m以上跨 径的斜拉桥、悬索桥有208座 ，大约140座大跨度桥梁安装 了健康监测系统，占斜拉桥、 悬索桥总数的67%，费用占到 桥梁造价的2%左右。
桥梁ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ护组织保障体系
较为完备的技术法规体系 专门配备了养护设备及技术力 量。
监管特点
专门的养护管理中心。 日常巡查、养护维修及时、
我国公路桥梁的现状分析—桥梁老龄化加速到来
90%投资用于 旧桥维护改造 大规模建设时期
对比中美30年桥龄的桥梁占比发现，美国从18%到60%，用了60年时间， 而中国只用了30年，中国桥梁老龄化将加速到来。
我国公路桥梁的现状分析—技术状况
我国公路桥梁的现状分析—技术状况
9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000
3 传感器的优化布置算法还有待于进一步研发。
中小型桥梁健康监测与预警系统的传感器先行分布设计仍然处于探索阶段，对已经出现破损情况的桥梁如何加配传 感器还不明确等。
4 新技术的及时应用和更新还处于滞后阶段。
大桥、中小跨径桥梁健康监测系统的区别—采样频率
例子：单频信号：频率10Hz，幅值1V。
采样频率fs:表示每秒钟采集的数据 点数。
桥梁事故统计分析-事故发生的区域
经济发达和经济高速发展的区域和国家，桥梁基数大，桥 梁事故的次数相对也较 多
桥梁事故统计分析-事故发生的阶段
桥梁事故统计分析-事故发生的具体原因
桥梁事故统计分析-事故发生的具体原因（中国138座）
桥梁事故统计分析-事故分类
桥梁事故统计分析-事故发生的桥梁结构类型
桥梁健康监测讲义
桥梁健康监测第一节绪论随着桥梁分析理论、施工技术、材料性能的迅速发展，桥梁跨度越来越大。
斜拉桥跨度已达到890m（日本多多罗大桥），连接江苏南通与苏州的苏通大桥主桥斜拉桥跨度超过1080m；悬索桥跨度已达到1991m（日本明石大桥），国内润扬大桥为1490m，江阴大桥为1385m，钢拱桥最大跨度为上海卢浦大桥（550m），钢管混凝土拱桥为巫峡长江大桥（460m）。
桥梁结构越来越柔，跨径越来越大，不仅要求精确严密的计算与施工技术，而且对桥梁建成后的安全养护提出了更高的要求。
大型桥梁的生命过程一般包括规划与论证、设计、施工、运营管理以及养护维修等几个阶段，以往人们往往主要只关注设计与施工阶段，由于投资巨大、重要性突出，大型桥梁的总体规划也日益受到重视。
虽然合理、保守的设计是结构安全的根本保证，但是限于当前对于大型复杂结构的认识程度及许多不定时或不可预测因素，比如超期服役、腐蚀、疲劳、撞击、爆炸、地震、洪水、飓风等自然灾害，人们难以进行预测与控制，为了确保大型复杂结构特别是大型桥梁的使用安全与耐久性，时时了解其健康状况是非常重要的。
大型桥梁在建成后，缺乏科学监测与管理对桥梁状态的影响日益突出，国内如广州海印桥的部分斜拉索因锈蚀而突然断裂，济南黄河公路大桥的斜拉索也发生严重锈蚀而被迫提早更换，宜宾小南门金沙江拱桥吊杆断裂造成人车坠入江中；辽宁盘锦田台庄大桥挂梁突然落下，坠入辽河。
在国外，大型桥梁的突然倒塌与破坏事故也屡见不鲜，如1994年韩国汉城圣水大桥在上班时刻跨中央断塌50m，造成32人死亡，17人重伤的重大事故；2007年7月，美国明尼苏达州首府横跨运河的大桥在交通高峰期间突然坍塌，造成8人死亡，100余人受伤的重大事故。
在西方发达国家，大规模的交通基础设施建设高潮已经成为过去，目前主要任务和重点是大量路桥的维修、加固和改造。
根据美国土木工程师协会（ASCE）2004年公布的调查结果：美国有35％的桥梁在结构或使用上存在缺陷或老化，未来20年内治理桥梁病害、维修加固桥梁的开支预期将达到9000亿美元。
现代桥梁健康安全监测系统PPT课件
静力水准仪沉降测量 倾角仪倾斜测量
第6页/共15页
三、监测手段及传感器——几何线型监测
GNSS系统对桥梁位移监测
摄影测量配合无人机对结构变形整体监测 第7页/共15页
三、监测手段及传感器——应变监测
桥梁应变监测是桥梁健康安全 状况评价的一个重要指标参数，现阶 段应变传感器种类比较众多，除传统 的电阻和电容式应变计外，新发展的 还有振弦式和光纤光栅式应变计，都 对传统应变传感器的精确性、稳定性、 耐久性有了较大的提高，同时通过数 据采集仪和无线发射装置，可实现对 桥梁结构应变远程的智能监测。
位移计测量桥体相对位移
第12页/共15页
三、监测手段及传感器——环境及结构温度监测
桥址处的环境及结构温度监测， 是对影响桥梁安全因素的监测，包括 风、地震、温度和交通荷载等。使用 的传感器有:风力仪—记录风向、风速 进程历史,连接数据处理系统后可得风 功率谱；温度计—记录温度、温度差 时程历史；湿度计—记录环境湿度变 化；动态地秤—记录交通荷载流时程 历史,连接数据处理系统后可得交通荷 载谱；强震仪-记录地震作用；摄像 机—记录车流情况和交通事故等。
利用加速度计监测桥梁振动 第10页/共15页
三、监测手段及传感器——振动监测
也可利用孔径雷达频率高、范围广、精度高的特点对桥梁振动状况实时监测，通 过数据分析可得到梁体的频率、振幅和视距方向的位移。
合成孔径雷达对桥梁振动的监测 第11页/共15页
三、监测手段及传感器——非结构部件及辅助设施监测
除传统的对非结构部件及辅助 设施进行人工检查外，可利用现代 的传感据发生异常时，再明确的进行人工 检查，可大大减少地毯式排查的工 作量。如支座装置，可安装位移计， 测量梁体于盖梁之间距离的变化， 如发现距离变化过大可证明支座已 破坏或老化。
桥梁施工监控与长期健康监测.ppt [兼容模式]
郑州大学土木工程学院桥梁施工监控与长期健康监测郑州大学李杰博士副教授2014.11.06桥梁施工监控与健康监测v施工监控是根据实际的施工工序以及有关参数，结合施工过程中现场测得的各阶段主梁内力(应力)与变形数据，随时分析各施工阶段主梁内力和变形与设计理论计算值的差异，采用预警体系对施工状态进行安全度评价和灾害预警，以确保全桥建成后的内力状态和外形曲线满足规范和设计理论要求v健康监测是获取桥梁结构的工作环境信息，实时了解包括环境温度、风荷载和车辆荷载的变化，获取桥梁结构的响应特征信息，实时掌握桥梁结构的工作状况和健康状况，对工程结构实施损伤检测和识别，通过数据定期更新，来估计结构是否有能力继续实现设计功能，以实现对桥梁结构的科学管理、养护、维修及运营决策，为确保运营安全提供依据数据库青馬大橋的鋼筋結構壽命可再長達700年，換言之，至少到2714年，青馬大橋的鋼筋結構才會“玩完”。
第一部分桥梁施工监控桥梁建设与施工技术v建设一座桥梁通常要经过规划、工程可行性研究、勘测设计和施工等阶段v施工是具体体现桥梁设计思想和意图的一个过程v施工技术无论是在设计阶段还是在施工阶段都起着非常重要的作用。
桥梁设计者的设计意图能否真正得以实现往往取决于施工技术桥梁建设与施工技术施工技术的发展为实现桥梁设计意图提供了灵活多样的手段，为增大桥梁跨越能力、新型桥梁结构体系的开发、新型材料的应用、成桥状态（受力与线形）的改善、工程质量的提高、建设工期的缩短和工程造价的降低等提供了充分的条件和技术保障。
桥梁施工回顾19世纪中期以前，桥梁一般采用有支架施工。
对桥梁的主梁来说，有支架施工是最简单、最可靠的施工方法。
但随着科学技术的发展，桥梁跨度不断增大，尤其对跨越大江、大河和深谷的桥梁，若仍然采用有支架的施工方法，将变得非常困难，甚至是不可能的。
v挂篮悬浇工法, 德国Finsterwalder, Worms莱茵河桥, 1953v斜拉桥施工控制的“倒退分析法”, 德国Leonhardt, Theodor Heuss桥, Düsseldorf, 1956v移动托架拼装法, 德国Wittfoht,Krahnenberg 桥1956v顶推法, 德国Leonhardt, 奥地利, 阿格尔桥, 1959v移动模架现浇法, 德国勒沃库森(Leverkuseu) 桥, 1959Worms莱茵河桥Theodor Heuss桥移动托架拼装法v预制节段架桥机拼装法, 法国Müller, Oleron 高架桥, 1964v前置式轻型挂篮悬浇法, 美国邓文中, DamesPoint桥, 1988v悬索桥主缆PPWS法, 日本, 南备赞桥, 1988v整体化大型浮吊安装, 丹麦瑞典联合建造厄勒松海峡大桥, 2000v连续斜拉桥顶推施工, 法国Virlogeux, Millau 桥, 2004Oleron高架桥Dames Point 桥桥厄勒松桥Millau 桥桥梁施工技术与施工控制桥梁施工技术包含施工设计计算、施工方法、手段与工艺、施工控制等。
桥梁结构健康状况的光电检测与监测技术精品PPT课件
远距离数字无线激光桥梁挠度测量技术 光纤光栅传感与监测技术
类别 全人工 测量
自动测 量仪器
激光桥梁挠度测量技术
仪器
经纬仪、精密水 准仪、百分表、 倾角仪
PIV类测量仪
适用范围
静态挠度测量
动静态挠度测量、 振动测量
成本
几百~十几万不等
十几万到几十万
连通管测量仪
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Time (s)
学习总结
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
激光光斑测量法的一般原理
激光器 参考点
传感器 测量点
带有数据采 集卡的计算
机
激光光束的远距离对准复杂，使用准直激光 光束时，由于其发散性，远距离传感器上光 斑较大，影响测量；
远距离测量时计算机与传感器之间需要很长 的数据线进行信号传输，为避免信号衰减要 加信号放大或中继器，同时容易引入干扰 。
Glass cladding
Plastic jacket Periodic refraction index change (Gratings)
in reflect
trans.
Reflection spectrum
Transmission spectrum
r = 2neff
n (refractive index difference)
中小跨径桥梁结构健康监测技术讲稿
中小跨径桥梁结构健康监测技术讲稿今天咱们聊聊一个大家可能都不怎么注意，但其实非常重要的话题——中小跨径桥梁的结构健康监测。
哎，听着可能有点复杂是不是？别担心，我尽量说得简单点，让你听了也不犯困。
先问大家一个问题，你有没有想过，每天从桥上开车过，或者走在桥上，自己其实是处在一个“隐形危机”中？别怕，我不是吓唬你。
我说的危机不是桥梁随时要塌下来的那种极端情况，但的确存在一些潜在的风险。
其实我们每天走的路，开过的桥，有很多我们看不到的“隐患”。
比如说，桥梁的老化、结构损伤、交通压力等，都会随着时间的推移慢慢显现出来。
而这些问题，常常是渐进性的，表面看不出来，但一旦积累到一定程度，后果可就不堪设想了。
所以，桥梁健康监测就显得特别重要。
说到桥梁健康监测，很多人脑海中可能出现的是那种看起来很高大上的设备，满是各种显示屏，忙得不可开交的技术员，现场满是复杂的仪器。
不一定！现在的桥梁监测技术已经进步得非常快，咱们可以通过一些简单、智能的方法来实时监控桥梁的健康状况。
就像手机有了“健康管理”功能一样，桥梁也有了属于自己的“健康档案”，通过各种传感器、摄像头、甚至是无人机，时刻监控着桥梁的每一个细节。
那具体是怎么做的呢？咱们得知道桥梁的“健康状况”是什么样的。
简单来说，桥梁就像咱们的身体一样，得定期“体检”。
而这些“体检”的方式可多了，最常见的就是通过各种传感器来监测桥梁的位移、应力、温度等等。
你可以想象，桥梁就像是装了一些“传感器小卫士”，它们随时随地在“侦查”着桥梁的健康情况。
如果桥梁的某个部分发生了什么不对劲的变化，它们就会立刻把信息传递给监控中心，发出警报，提醒咱们提前采取措施。
比如一些地方可能出现了轻微的裂缝，传感器就能感应到，及时报告给管理人员。
这样一来，桥梁的隐患就能在“萌芽”阶段被发现，避免了“大问题”发生。
不过，这可不止是“听诊器”这么简单。
随着技术的发展，现在咱们的“健康监测”可真是越来越聪明了，甚至还可以进行一些动态监测，比如桥梁在交通流量大的时候，它的承载能力、受力情况等等都能实时反馈。
桥梁检测技术PPT课件
2.2 检测仪器的性能指标及标定
仪器的性能指标一般包括以下几个方面： （1）量程（测量范围） （2）最小分度值（最小刻度） （3）灵敏度 （4）准确度（精度） （5）误差
在桥梁检测中，以下常用仪器仪表应定期进行标定： （1）机械仪器的标定，如百分表、千分表、测力计、回 弹仪等。 （2）电子仪器的标定，如超声波仪、应变仪、应变计 （应变片）、荷载传感器等。 （3）光学仪器的标定，如精密水准仪，测距仪，激光挠 度仪，倾角仪，读数显微镜等。
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2.1 检测仪器的分类
按仪器的工作原理分为机械式测试仪器、电测仪器、光 学仪器、声学仪器、复合式仪器、伺服式仪器等。
按仪器的用途分为测力计、应变计、位移计、倾角仪、 测振仪等。
按结果的显示与记录方式分为直读式、自动记录式、模 拟式、数字式。
按照仪器与结构的相对关系分为附着式、接触式、手持 式、遥测式等。
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成果整理分析 （1）P-S曲线转折点法
（2）S-logt法
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图4-6 、4-7为单桩水平荷载试验装置及数据分析
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5 桥梁动载试验
桥梁动载试验是利用某种激振方法激起桥结构的振动， 测定桥梁结构的固有频率、阻尼比、振型、动力冲击系数、 动力响应（加速度、动挠度）等参量的试验项目，从而宏 观地判断桥梁结构的整体刚度与运营性能。
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2 桥梁检测的量测技术
量测技术、仪器设备、测试元件是桥梁检测的重要技术保 障，量测技术的科学性、准确性直接关系到桥梁检测能否 达到预期的目的。
在桥梁静载、动载试验检测中，量测的内容一般包括： （1）作用力的大小，包括试验荷载的大小、一些构件的内 力、支座反力的大小。 （2）结构截面上各种应力的分布状态及其大小。 （3）结构的各种静态变形，包括水平位移、竖向挠度、相 对滑移、转角等。 （4）结构局部的损坏现象如裂缝的分布、宽度、深度等。 （5）在动荷载作用下，要测定结构的动应力，或测定结构 的自振特性、动挠度、加速度、衰减特性等。
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桥梁事故统计分析-同时考察事故发生的时段和区段
· 美、欧桥梁事故从20世纪60年代起开始增多 · 20世纪80年代以前，中国桥梁事故的信息相对欠缺
中国桥梁事故从20世纪90年代起开始猛增，尤其是在最 近10多年内
大跨度桥梁和中小跨径桥梁在养护管理方面的区别
0
2797
615 国省干线
2015年国省县道四五类桥梁统计（座）
2010
787
124
491
国道
四类 五类
省道
7687
3820 县道
我国公路桥梁的现状分析—中小跨径桥梁现状
设计
技术
荷载
状况
上世纪八十年代以前修建的桥梁，设计荷载等 级偏低
公路桥梁设计荷载标准进行5次修订，设计规 范修订3次
不同时期修建的桥梁，设计荷载标准存在较大 的差异
一
我国公路桥梁的现状分析
二
桥梁事故统计分析
三
大跨度桥梁和中小跨径桥梁在养护
管理方面的区别
我国公路桥梁的现状分析—总体规模
我国公路桥梁的现状分析—总体规模
2015年交通运输行业发展统计公报，全国公路桥梁77.92万座、4592.77万米，比上年末增加2.20万座、 334.88万米。其中，特大桥梁3894座、690.42万米，大桥79512座、2060.85万米，中桥17.5万座、952.4万米， 小桥52.033万座，889.09万米。
桥梁事故统计分析-事故发生的区域
经济发达和经济高速发展的区域和国家，桥梁基数大，桥 梁事故的次数相对也较 多
桥梁事故统计分析-事故发生的阶段
桥梁事故统计分析-事故发生的具体原因
桥梁事故统计分析-事故发生的具体原因（中国138座）
桥梁事故统计分析-事故分类
桥梁事故统计分析-事故发生的桥梁结构类型
急剧增长的交通量和运输车辆的大型化，对桥 梁设计荷载标准提出了挑战
• 80年代以前修建的桥梁，技术状况总体偏差 • 早期修建的低配筋率桥梁，对现行交通荷载
的适应性差 • 部分桥梁结构存在先天不足，造成突发安全
事故 • 桥梁疲劳损伤日益显现，耐久性问题突出。
桥梁事故统计分析
本节引用了西南交通大学l李亚东教授的《桥梁事故-分析与思考》相关数据。 通过书籍、文献、网络等渠道收集到国内外一部分桥梁事故700 例（国内138起，国外562起）。 对事故的具体原因大致进行了分类（14大类），对事故进行统计分析的目的，在于了解总体情况， 不具有统计学意义 分析要素 ·发生时间 ·事故类型 ·区域分布 ·结构类型 ·使用时长
中小跨径桥梁结 构健康监测技术
主讲人： 单 位：
目录
Contents
01
中小跨径桥梁 健康监测的
必要性
02
中小跨径桥梁 健康监测的现 状及存在问题
03
中小跨径桥梁健 康监测从方案设 计到数据分析的 过程与实例展示
04
桥梁结构健康 监测未来展望
01
中小跨径桥梁 健康监测 的必要性
健康监测 的必要性
桥梁事故统计分析-全寿命期间潜在的分析
· 指正常设计、施工、养护条件下、采用悬臂施工的单座桥梁的 潜在风险分析
· 倾斜的
澡盆曲线
？
桥梁事故统计分析-桥梁建设的三阶段
以指一个国家、地区桥梁总体的发展变化情况，中国目前的情况，大体在新建与管养并重阶段。 各类桥梁事故，通常在“新建与管养并重阶段出现，在”以管养为主的阶段“表现更为突出；若多发生 在新建为主的阶段，则不正常。
中小桥 大桥 特大桥
89.3% 10.2% 0.5%
中小桥 大桥 特大桥
1841.5万米，40.10% 2060.85万米，44.87%
690.42万米，15.03%
从我国公路桥梁的数量统计比例分析表明：中小跨径桥梁占主导地位。
我国公路桥梁的现状分析—桥梁老龄化加来
2 标准体系
《公路桥梁结构安全监测系统技术规程》( JT/T 1037-2016) ，《结构健康监测系统设计标准》（CECS 333:2012）标志 着大跨径桥梁监测系统设计技术从总体上而言已经趋于成熟和规范。而对于中小型桥梁健康监测与预警系统的设计 缺乏整体性，规范性的指导原则，还没有建立科学、统一的设计标准。
3 传感器的优化布置算法还有待于进一步研发。
中小型桥梁健康监测与预警系统的传感器先行分布设计仍然处于探索阶段，对已经出现破损情况的桥梁如何加配传 感器还不明确等。
4 新技术的及时应用和更新还处于滞后阶段。
大桥、中小跨径桥梁健康监测系统的区别—采样频率
例子：单频信号：频率10Hz，幅值1V。
采样频率fs:表示每秒钟采集的数据 点数。
我国公路桥梁的现状分析—桥梁老龄化加速到来
90%投资用于 旧桥维护改造 大规模建设时期
对比中美30年桥龄的桥梁占比发现，美国从18%到60%，用了60年时间， 而中国只用了30年，中国桥梁老龄化将加速到来。
我国公路桥梁的现状分析—技术状况
我国公路桥梁的现状分析—技术状况
9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000
大跨度
桥梁
健康监测系统
普遍应用：
2015年，统计结果300m以上跨 径的斜拉桥、悬索桥有208座 ，大约140座大跨度桥梁安装 了健康监测系统，占斜拉桥、 悬索桥总数的67%，费用占到 桥梁造价的2%左右。
桥梁养护组织保障体系
较为完备的技术法规体系 专门配备了养护设备及技术力 量。
监管特点
专门的养护管理中心。 日常巡查、养护维修及时、
问题
1 制约中小跨径桥梁结构健康监测系统发展的因素
2
大桥、中小跨径桥梁结构健康监测系统的区别
制约中小跨径桥梁健康监测系统发展的因素
1 健康监测系统造价
国内健康监测系统通常大而全，且由于由此带来的高额费用而只能在特大跨径的桥梁工程中应用，而未能重视针对 单一问题建立简单监测系统并在中小跨径桥梁中予以应用拓展。
到位。 突发事故应急抢险和处理机
制完善。 桥梁养护管理人员专业素质
较高。
中小跨径 桥梁
案例：
大约260座，安装了桥梁健康 监测系统，占中小桥数量的 0.004%。
主管部门重视程度不够，技术 力量和资金投入严重不足。
基层管养单位力量薄弱。 巡查、养护手段落后。 信息传递不畅。
.
02
中小跨径桥梁 健康监测系统 现状及存在的