桥梁健康监测

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应用
——介绍
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缺陷
——介绍
• 监测项目种类不足，个别监测项目规模又过于庞大。
• 传感器的优化布设：尽量少的传感器获取尽可能多的结构健康信息。
• 缺乏对结构性能改变敏感参数的有效研究。原因在于：①结构与环境中的 不确定性和非结构因素的影响；②测量信息不完备；③测试手段的局限性； ④测量仪器的精度不够和测量信号噪声干扰；⑤桥梁结构赘余度大。
• 2009年6月29日，黑龙江省铁力市呼兰河大桥坍塌，造成4 人死亡。该桥由两部分组成，一部分为建于1973年的双曲 拱桥，另一部分为1996年哈伊公路升级改造时加宽的T形 梁桥，新旧桥两部分为分离式结构。旧桥坍塌前就出现了 裂缝。
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现状 （1）
——介绍
• 哈尔滨工业大学欧进萍院士和李惠教授等在桥梁健康监测方面做了大量研究， 包括光线传感器的研发及应用，数据无线传输系统的研发，数据采集与系统 集成技术，桥梁有限元建模及模型修正技术，模态参数识别技术，损伤识别 技术，安全评定及预警技术，系统施工及维护等。
• 建立健康监测系统的典型桥梁还有挪威的Skarnsundet斜拉桥（主跨530m）、 美国主跨440m的Sunshine Skyway Bridge斜拉桥、丹麦主跨1624m的Great Belt East悬索桥、英国主跨194m的Flintshire独塔斜拉桥以及加拿大的Confederatiot Bridge桥。
• 香港昂船洲大桥：该桥预计于2009年12月20日通车，造价37亿元。1.6公里长， 是全球第二长的高架斜拉桥，主跨为1018米。昂船州大桥是在建的8号干线的 重要组成部分，大桥的健康监测系统总共使用了1500多个监测设备，分布于 全桥各个重点部位，全天候不间断地监测整座大桥，使昂船洲大桥在服役期 限内得到最适当的养护和安全保障。
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2. 葫芦鼎健康监测系统
• 系统结构 • 子工作站 • 服务器 • 客户端
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系统结构
传感器1 . . .
传感器16
子工作站1
. . .
internet
服务器
internet
客户端
传感器1 . . .
传感器16
子工作பைடு நூலகம்n
数据库服务器1 数据库服务器2 (备份)
• 传感器采集数据，将数据传送给子工作站，子工作站将数据预处理后送给服务器；服 务器接收子工作站发送来的数据（实时数据和打包数据）保存到数据库，接收客户端 的请求并作出相应的响应；用户运行客户端远程连接到服务器，对服务器的数据进行 分析、显示以及打印报表等处理。
桥梁健康监测
罗贞 2009.11.16
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目录
1. 介绍 2. 葫芦鼎健康监测系统
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1. 介绍
• 必要性 • 现状 • 定义 • 应用 • 缺陷
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必要性
——介绍
• 2007年8月1日，美国明尼苏达州首府明尼阿波利斯市郊外 35号州际公路的一座大桥坍塌，约50辆汽车坠入密西西比 河。据美国官员8月21日最新确认，断桥事故死亡人数为 13人，伤者70多人。
• 原福州大学的任伟新教授，宗周红教授。 • 大连理工大学长江学者李宏男教授。 • 北京工业大学的周锡元院士、闫维明、李洪全、苏经宇教授。 • 清华大学的秦权，董聪等人。
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现状 （2）
——介绍
• 80年代中后期开始建立各种规模的桥梁健康监测系统。英国在总长522m的三 跨变高度连续钢箱梁桥Foyle桥上布设传感器，监测大桥运营阶段在车辆与风 载作用下主梁的振动、绕度和应变等响应，同时监测环境风和结构温度场。 该系统是最早安装的较为完整的监测系统之一，它实现了实时监测、实时分 析和数据网络共享。
• 香港的青马大桥、汲水门大桥和汀九大桥 • 上海的徐浦大桥、东海大桥
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定义
——介绍
• 大型桥梁健康监测力求对结构整体行为的实时监控和对结构状态的智 能化评估。同时，对大跨度桥梁设计理论与力学模型的验证以及对结 构和结构环境中未知或不确定性问题的调查与研究也正融入桥梁健康 监测的内涵。
• 利用一些传感器（包括光纤传感器、压电传感器、电磁伸缩材料制成 的传感器、gps、静力水准仪，风速风向仪等）来读取桥梁各部分结构 的温度、应变、位移、风速、风向、加速度、车辆载荷、吊杆／斜拉 索拉力、主缆拉力等参数，通过网络将这些数据传输到桥梁监控室的 数据处理设备上，由专用的数据处理设备和处理方法来对信号进行存 储、处理、分析和显示，最终显示给用户的是一段时间内连续采集的 各个数据。各方专家会同桥梁设计部门可以对某些数据设立警戒值， 当某个数据超过了相应的警戒值，系统会主动报警，提醒管理人员及 时做出反应。
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子工作站
因电阻应变仪易损坏，钢丝振弦应变仪等安装难度较大，采用磁致弹性测力 仪是较好的选择。磁致弹性测力仪在欧洲应用较为普遍，它是利用磁通量的 变化与钢丝为芯的应力改变有关的原理进行测量。磁致弹性测力仪是一个环 形装置，它缠绕在索股上。
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• 东南大学土木工程学院李爱群、李兆霞、韩晓林、缪长青、丁幼亮团队。承 担的主要项目：润扬长江大桥健康监测（包含科研、健康监测系统安装实施 和成桥动静载试验），苏通长江大桥健康监测，宿怀告诉公路五河口斜拉桥 （混凝土箱梁斜拉桥，桥面宽度亚洲第一），江阴长江大桥健康监测系统升 级改造（工程监理）等。
• 同济大学桥梁工程系的桥梁健康监测与振动控制教研室。项目有：广东省惠 州市合生大桥，上海长江大桥，上海闵浦一桥，闵浦二桥健康监测项目。
• 监控系统与管理系统未能实现无缝连接。如何把桥梁结构局部健康检测与 桥梁整体健康检测技术进行综合运用、实现监测数据采集的实时化与自动 化，以及如何理利用监测数据进行桥梁结构健康与安全状态的综合评价。
• 桥梁安全预警值的设置。目前能做到的是针对每座桥梁进行分析，通过理 论计算、荷载试验以及长期观测的数据，缺少实用性的研究。