大型桥梁的健康监测 ppt课件
桥梁结构健康监测及损伤识别技术
桥梁结构健康安全监测与损伤识别技术Bridge Structural Health & Safety Monitoring and Damage Identification李乔单德山唐亮内容❖桥梁事故❖结构健康监测（SHM）的基本涵义❖SHM基本架构❖SHM系统设计❖SHM实例❖西南交通大学BSHM的解决方案❖SHM的发展趋势❖近年来，桥梁垮塌事故时有发生；❖桥毁人亡的灾难性安全事故，使人民生命财产蒙受巨大损失，也造成恶劣的社会影响；❖在GOOGLE中搜索“桥梁&事故”，有1,430,000项之多符合搜索结果；❖1999年1月4日，重庆市纂江县彩虹桥整体垮塌；死亡40余人❖2000年8月27日，台湾省高屏大桥突然拦腰断裂；导致17辆汽车坠落高屏溪，22人受伤。
❖2001年11月7日，四川宜宾小南门金沙江大桥两端先后发生断裂❖2004年6月10日，辽宁田庄台辽河大桥整跨断裂❖2006年12月09日，位于北京顺义城北潮白河支流减河上的悬索桥，在荷载试验时全桥坍塌❖2007年10月23日，包头市民族东路至丹(东)拉(萨)高速公路包头出口的高架桥发生倾斜坍塌。
美国：北京时间2007年8月2日7时10分)，美国明尼苏达州明尼阿波利斯市的一座桥梁发生坍塌。
至少7人死亡，数十人受伤桥梁事故❖2009年6月29日凌晨2时34分左右，铁力市西大桥发生垮塌，至少有6辆货车坠入呼兰河，7人死亡。
❖垮塌的大桥建于1973年，1997年曾进行安全维修。
桥梁事故❖2009年7月15日1时33分，津晋高速公路港塘收费站800米外匝道桥坍塌，5辆载货车坠落，造成6人死亡，4人受伤。
❖上述桥梁垮塌实例均在正常运营过程中发生❖桥梁垮塌不仅国家造成了巨大的经济损失，而且给人们带来的恐惧的回忆，更给遇难者亲属带来难以磨灭的疤痕❖这不得不引起社会对这些事故的深思……❖桥梁作为客观存在有它特有的生命周期过程，它的“生老病死”如同人类一样，是客观自然规律。
桥梁工程中的结构健康监测技术
桥梁工程中的结构健康监测技术桥梁工程在城市的建设中起着重要的作用，它们连接了不同的地区，便利了人们的出行。
然而，随着桥梁的使用时间的增长，结构健康问题逐渐浮现。
为了确保桥梁的安全使用，结构健康监测技术成为了必不可少的工具。
桥梁结构健康监测技术的发展与进步，使我们能够更好地识别和解决桥梁结构健康问题。
这项技术主要包括传感器技术、数据采集与传输技术、数据处理与分析技术等多个方面。
通过这些技术的应用，我们能够实时监测桥梁的结构变化，及时发现并解决各种结构健康问题，保障桥梁的安全运行。
传感器技术是桥梁结构健康监测技术中的重要组成部分。
传感器可以安装在桥梁结构的不同位置，用于监测结构的变形变化、振动响应等信息，并将这些信息传输给数据采集与传输设备。
传感器的种类多样，例如应变传感器、加速度传感器、位移传感器等。
这些传感器能够实时监测桥梁结构的健康状态，为后续数据处理与分析提供基础数据。
数据采集与传输技术是桥梁结构健康监测技术中的关键环节。
通过合理布置数据采集设备，将传感器采集到的数据进行实时采集，并将其传输到数据处理与分析设备。
这一过程的可靠性和实时性对于桥梁结构健康监测至关重要。
随着数字化技术的进步，数据采集与传输技术也在不断完善，能够更好地满足实际应用需求。
数据处理与分析技术是桥梁结构健康监测技术的核心内容。
通过对采集到的原始数据进行处理与分析，我们可以获得桥梁结构的健康状态，判断是否存在结构问题。
数据处理与分析技术主要包括信号处理、模型建立、参数识别等各个方面。
这些技术能够将庞大的数据转化为可观察的信息，为桥梁结构的健康管理提供依据。
桥梁工程中的结构健康监测技术对于保障桥梁的安全运行具有重要意义。
它可以及时发现结构问题，及时采取修复措施，防止桥梁发生严重事故。
另外，结构健康监测技术还可以为桥梁的维护管理提供决策支持，延长其使用寿命，降低运营成本。
同时，随着城市发展的需求，桥梁的设计和建造也越来越复杂。
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。
结构健康监测解决方案 PPT
沉降监测仪
典型应用--隧道结构监测
分布式 温度传感器 钢筋腐蚀计 分布式 局部应力计
应力传感器
压力计 平均应力计
形变仪
位移计
沉降监测仪
典型应用--管道结构监测
泄漏传感器
振动传感器
分布式
应变传感器 分布式 分布式 应力传感器 温度传感器
管道腐蚀仪
局部应力计
综合平台--大型建筑物结构监测
气象监测仪 形变仪 倾斜仪
随着经济的快速发展，我国公共安全领域等基础土木设施建设迎来了历 史少有的高峰期，均呈现出“重建不重养”，因此也日益暴露出多层面、 复杂化、分散性等社会公共安全隐患和重大事故。给人民生命财产和社 会资源造成了巨大的损失。国家政府监管部门着手逐步完善相应的标准 规范来约束交通设施安全行业的发展，定期各省市监管部门安全隐患排 查，相应地《国家中长期科技发展规划纲要》将公共安全健康及危险监 测等纳入了国家战略发展方向。 公共安全领域结构健康监测业务市场潜力巨大，并迅速成为了公共安全 领域又一支新兴的产业。因此，大量的企业、科研院所等以不同角色相 继快速挤入此领域，并几年之内均表现出快速膨胀的发展趋势，领域内 相继培养了一批具有相当规模的企业。
雨量计
应变计
模拟信号
数字信号
钢筋腐蚀计
形变仪
振动传感器
温度传感器
钢筋计
业务模式
业务架构
系统架构
应变计
沉降计
水准仪
裂缝计
土压计
FPI结构健康监测系统 — 综合业务管理平台
事故源点
查看现场视频
查看GIS地图
事故源 点
启动应急指挥管理系统
报警日志查看
GPRS 信号传 输
第13章 大型桥梁的健康监测
教学目标
了解桥梁健康监测系统的基本组成
掌握桥梁健康监测系统内容及所使用的仪 器设备 了解桥梁健康监测系统设计的内容。
教学要求
知识要点 能力要求 相关知识 (1) 了解桥梁健康监测的概念、 意义以及作用 桥梁健康监测概论 (2) 了解桥梁健康监测系统的 基本组成 (3) 了解桥梁健康监测的内容
结构损伤检测定位技术
模式识别法 模型修正法 人工神经网络法 遗传算法
13.3 桥梁健康监测系统的设计
监测系统设计准则和测点布置 （1）监测系统的设计应首先考虑建立该系统的目的 和功能。对于特定的桥梁，建立健康监测系统的 目的可以是桥梁监控与评估，或是设计的验证， 甚至是以研究发展为目的。因此，一旦系统的目 的和功能确定，系统的监测项目也就能确定。 （2）系统投资额的限度。监测系统中各监测项目的 规模以及所采用的传感器和通信设备等的确定都 需要考虑整个项目投资额的限度，必须对设计方 案做成本—效益分析，再根据目的、功能要求和 成本—效益分析将监测项目和测点数设计到所需 范围之内。
桥梁健康监测系统监测内容及使用的传感器
（3）几何监测。监测桥梁各部位的静态位置、动态位置、 沉降、倾斜、线形变化、位移等。 所使用的传感器有：位移计、倾角仪、GPS、电子测距器、 数字照像机等。 （4）结构的静动力反应。监测桥梁的位移、转角、应变应 力、索力、动力反应(频率模态)等。 所使用的传感器有： ①应变仪—记录桥梁静动力应变应力，连接数字处理后可 得构件疲劳应力循环谱； ②测力计(力环、磁弹性仪、剪力销)—记录主缆、锚杆、吊 杆的张拉历史； ③加速度计—记录结构各部位的反应加速度、连接数据处 理后可得结构的模态参数。 （5）非结构部件及辅助设施。支座、振动控制设施等。
桥梁健康监测
桥梁健康监测桥梁建成以后，由于受气候、环境因素的影响，结构材料会被腐蚀和逐渐老化，长期的静、动力荷载作用，使其强度和刚度随着时间的增加而降低。
这不仅会影响行车安全，更会使桥梁的使用寿命缩短。
对桥梁结构的健康状况进行检测与监测，并在此基础上对其安全性能进行评估是桥梁运营日常管理的重要内容。
桥梁健康监测具有十分重要的作用。
一、桥梁健康监测的概念桥梁健康监测的基本内涵即是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，为桥梁维护维修与管理决策提供依据和指导。
二、桥梁健康监测的内容1、施工阶段的健康监测内容大跨桥梁结构由于在施工阶段受到施工荷载或自然环境因素的影响而使结构变形或受力与成桥状态的设计要求不符，因此为确保施工中桥梁结构的安全和保证结构物的外形和内力状态满足设计要求，需在施工中对其进行健康监测。
其监测的主要内容有：（1）几何形态检测。
主要是获取已经完成的结构实际几何形态参数，如高程、跨度、结构或缆索的线形、构造物的变形和位移等。
（2）桥梁结构的截面应力监测。
这是桥梁施工阶段安全监测最重要的内容，包括混凝土应力、钢筋应力和钢结构应力的监测，它是桥梁施工过程的安全预警系统。
（3）索力监测。
大跨径桥梁采用斜拉桥和悬索桥等缆索承重结构越来越普遍，斜拉桥的斜拉索、悬索桥的主缆索及吊索的索力是设计的重要参数，也是桥梁安全监测的主要监测内容。
（4）预应力监测。
主要对预应力筋的张拉真实应力、预应力管道摩阻导致预应力损失以及永久预应力值进行监测。
（5）温度监测。
对大跨径桥梁，特别是斜拉桥或悬索桥，其温度效应十分明显，斜拉桥的斜拉索随温度变化的伸缩，将直接影响主梁的标高；悬索桥主缆索的线形也将随温度而变化，此时对温度进行监测十分必要。
（6）下部结构的监测。
对于斜拉桥和悬索桥等特大型桥梁，其构筑物基础分布集中，荷载集度通常非常大，因而必须对地基的内外部变形、地锚的应力以及主塔桩基的轴力等进行监测。
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
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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
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4.桥梁健康监测发展现状
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感谢您的观看。
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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
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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
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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。
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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]
![桥梁施工监控与长期健康监测.ppt [兼容模式]](https://img.taocdn.com/s3/m/d2d95658168884868762d6e7.png)
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。
公路桥梁检查ppt课件
期
三、四类桥
检 查
危桥
决策建议
有疑问
时
特殊检查
间
特殊检查报告
限、停交通
维修计划
处治决策
设计 施工
技术文件
竣工验收
质量评定
1.准备工作
⑴ 组建检查组，参加检查人员培训； ⑵ 根据桥梁的基本情况，准备各类桥梁的检查评定表； ⑶ 购置检查设备； ⑷ 准备桥梁编号及桥位图； ⑸ 拟定详细的现场检查计划。
2.资料收集
桥梁养护与加. 固-徐海宾
应急检查：由公路管理机构的工程师负责，是一种扩大的日 常检查，主要以视觉检查加经验判断为主。
专门检查：由省级公路管理机构的总工程师或授权的桥梁工 程师主持，委托具有检测能力的科研设计单位、工程咨询单 位实施。、
桥梁养护与加. 固-徐海宾
桥梁养护与加. 固-徐海宾
根据桥梁破损状况和性质，采用适 当的仪器设备，以及现场勘察、试 验等特殊手段和科学分析的方法， 查明桥梁病害原因、破损程度和承 载能力，以便采取相应的加固、改 善措施。
检查。
2.3 定期检查的主要任务
现场校核桥梁基本数据。 填写“桥梁定期检查记录表”，记录各部件缺损状况并
做出 技术状况评分。 实地判断缺损原因，确定维修范围及方式。 对难以判断损坏原因和程度的部件，提出特殊检查（专
门检 查）的要求。 对损坏严重、危及安全运行的危桥，提出限制交通或改
建的建议。 根据桥梁的技术状况，确定下次检查时间。
• 3.排水设施是否良好。 • 4.伸缩缝是否堵塞卡死，连接部件有无松动、脱落、局部
破损。 • 5.人行道、路缘石、栏杆、扶手、防撞护栏、引道护栏有
无撞坏、断裂、松动、错位、缺件、剥落、锈蚀等。
区域性桥梁群健康监测与安全预警PPT课件
√
弦式应变仪 320 156 10 30 28 24 64 18 √
8
√
电阻应变仪 140 8
光纤传感器 8 水平仪
车轴车速仪 2
9
5
26
6
6
40
√
√
√√
GPS
10
14+2 6
7 7+1 14
√
3
EM测力
速度计
倾角仪
10
全站仪
电子测距
24 36 √
√ 12+2 1／16
√
12
√
√
√
摄像仪
16
2√
√
√
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
应该加强中小跨径桥梁的监测！！！！ 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
17、2006年11月25日，陕西白河县境内316国道冷水河大桥
3 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
如何评价辖区内众多桥梁的总体安全水平？
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
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
大跨桥梁健康检测与评估PPT课件
参考文献 ❖ [ 1] 杨玉成. 多层砖房的地震破坏和抗裂抗倒设计[M] . ❖ 北京:地震出版社,1981 ❖ [ 2] 沙安. 建筑抗震设计规范( GB50011 - 2001) 问答(4) ❖ [J ] . 工程抗震,2002(4) :43～45 ❖ [ 3] 常业军. 合肥市多层砌体结构房屋震害预测[J ] . 建 ❖ 筑技术,2003(11) :841～842 ❖ [ 4] 建筑抗震设计规范( GB50011 - 2001) [ 5] . 北京: 中国 ❖ 建筑工业出版社,2001
Байду номын сангаас
是钢箱梁悬索桥，索塔高209.9m，两根 主缆直径为0.868m，跨径布置为470m ＋1490m＋470m；北汊桥是主双塔双
索面钢箱梁斜拉桥，跨径布置为
175.4m+406m+175.4m，倒Y型索塔高 146.9m，钢绞线斜拉索，钢箱梁桥面宽。 该桥主跨径1385m比江阴长江大桥长 105m。
❖ nalysis of Runyang bridge , The 2nd In ternational Conference on
❖ Structural He alth Monitoring of Intelligent Infrastruc
❖ ture. Shenzhen ,P. R. of China ,2005. ❖ [ 7] 赵国藩, 金伟良, 贡金鑫. 结
2.2 监控内容
一般大型桥梁健康监测系统对以下几方面进行 监控 : ①结构的固定模态及其相对应的结构阻尼; ② 桥梁在正常车辆荷载及风载作用下的结构响应和力 学状态; ③桥梁在突发事件(如强烈地震、意外大风 或其它严重事故等) 之后的损伤情况; ④桥梁结构构 件的真实疲劳状况; ⑤桥梁重要非结构构件(如支座) 和附属设施的工作状态; ⑥大桥所处的环境条件,如 风速、温度、地面运动等。
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。
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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。
桥梁健康监测讲义
第二节 桥梁健康监测的研究与应用现状
一、桥梁健康监测的基本概念
Housner 等（1997）的结构健康监测的定义为： “在现场进行结构特性，包括结构响应的无 损检测和分析，用来检测由损坏或损伤引起的变化” 。这一定义也有不足之处。当研究人员试图 对健康监测的无损评估进行综合，其重点在于数据收集而不在于评估。人们的确切需要是采用 一种有效方法来收集服役结构的数据并进行处理，以评估关键的性能测量，如使用性、可靠性 和耐久性。因此，Housner，et al.（1997）所做的定义必须修改，结构健康监测可以定义为： “在 现场进行结构特性，包括结构响应的无损检测和分析，其目的是：如果有损伤，则进行损伤识 别、确定损伤的位置、估计损伤的严重程度并评价损伤对结构影响后果” （图 1） 。总而言之， 一个结构健康监测系统必须同时能够进行结构损伤检测和状况评估。 结构健康监测研究可以分为如下四个水平层次： （Ⅰ）检测损伤的存在， （Ⅱ）确定损伤的 位置， （Ⅲ）估计损伤程度， （Ⅳ）确定损伤的影响以及预测剩余的疲劳寿命。进行水平（Ⅲ） 的工作要求改进结构模型和分析、局部的物理检查和传统的无损评估技术。进行水平（Ⅳ）的 工作要求局部位置的材料构成信息、材料老化的研究、破坏机理和高性能的计算。在过去的 20 年，随着仪器的改进和对复杂结构动力学的认识，在系统检测和土木结构评估方面，土木工程 结构的健康监测和损伤评估已变得更为实用。 土木工程和航天航空工程、机械工程有明显的差别，比如桥梁结构以及其它大多数土木结 构，尺寸大、质量重，具有较低的自然频率和振动水平，低振幅，而且桥梁结构的动力响应极 容易受到非结构构件等的影响，这些变化往往被误解为结构的损伤；而且钢筋混凝土桥中模型 的不确定性水平比单独一根梁或一个空间桁架模型的相应值要高得多，这一切使得桥梁这类复 杂结构的损伤评估具有极大的挑战性。
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13.3 桥梁健康监测系统的设计
监测系统设计准则和测点布置 （1）监测系统的设计应首先考虑建立该系统的目的
和功能。对于特定的桥梁，建立健康监测系统的 目的可以是桥梁监控与评估，或是设计的验证， 甚至是以研究发展为目的。因此，一旦系统的目 的和功能确定，系统的监测项目也就能确定。 （2）系统投资额的限度。监测系统中各监测项目的 规模以及所采用的传感器和通信设备等的确定都 需要考虑整个项目投资额的限度，必须对设计方 案做成本—效益分析，再根据目的、功能要求和 成本—效益分析将监测项目和测点数设计到所需 范围之内。
13.4 润扬长江大桥健康监测实例
润扬长江大桥是由悬索桥和斜拉桥组合而 成的特大型缆索支承型桥梁（如图13.3）。 其中，斜拉桥为三跨(176m+406m+176m)双 塔双索面型钢箱梁桥，悬索桥为单跨双铰 简支钢箱梁桥，主跨1590m，为中国第一， 世界第三。
GPS监测系统 3.技术特点
（1）GPS监测站之间勿需通视，可以实现不同测点 间的同步观测；
（2）GPS观测工作可以在任何地点，任何时间连续 地进行，受外界大气影响小；
（3）GPS测定位移自动化程度高。 （4）GPS定位速度快、精度高。
结构损伤检测定位技术
模式识别法 模型修正法 人工神经网络法 遗传算法
所使用的传感器有： ①电阻式温度计—记录温度、温差时程历史； ②湿度计—记录环境的湿度； ③酸性气体监测仪—监测桥梁周围空气中的CO，CO2，SO
和CL-的浓度； ④酸碱度(PH值)传感器—测量桥梁周围水体中的PH值； ⑤钢筋锈蚀监测装置—监测钢筋、钢材锈蚀前后的电位变
化，准确预测锈蚀的发生、发展情况。
(1) 掌握GPS监测系统
桥梁健康监测技术
(2) 掌握实验模态分析法 (3) 掌握结构损伤检测定位技
术
桥梁健康监测系统 (1) 了解设计准则和测点布置
的设计
(2) 了解监测项目
桥梁工程中，大型桥梁的健康状态直接影 响桥梁的使用运营。大型桥梁的健康监测 能够适时的了解桥梁的运营状况，及时发 现桥梁病害，确定桥梁损伤是否发生并定 性和定量地确定其发生部位及损伤程度， 同时桥梁的健康监测能够验证桥梁设计理 论及计算假定的正误，并对桥梁的研究与 发展提供实践依据。通过本章学习，了解 桥梁健康监测系统的基本组成，掌握桥梁 健康监测系统内容及所使用的仪器设备， 了解桥梁健康监测系统设计的内容。
13.1 桥梁健康监测概论
概念
通过先进的监测系统对桥梁结构的工作状态和整体行为进 行实时监控，对结构的损伤位置和程度进行诊断，对桥梁 的服役情况、可靠性、耐久性和承载能力进行智能评估， 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，为桥梁的维修、养护与管理决策提供科 学的依据和指导。
（4）监控中心。利用可实现诊断功能的各种软硬件 对接收到的数据进行诊断，包括结构是否受到损 伤以及损伤位置、损伤程度等。
桥梁健康监测系统的基本组成及其工作流程图
桥梁健康监测系统监测内容及使用的传感器
（1）环境监测(包括温度、湿度、有害气体等)。主要目标在 于监测桥梁所处的物理化学环境，从而为随后的桥梁耐久 性评估提供原始数据。
桥梁健康监测系统监测内容及使用的传感器
（3）几何监测。监测桥梁各部位的静态位置、动态位置、 沉降、倾斜、线形变化、位移等。
所使用的传感器有：位移计、倾角仪、GPS、电子测距器、 数字照像机等。
（4）结构的静动力反应。监测桥梁的位移、转角、应变应 力、索力、动力反应(频率模态)等。
所使用的传感器有： ①应变仪—记录桥梁静动力应变应力，连接数字处理后可
桥梁健康监测系统监测内容及使用的传感器
（2）荷载。包括风、地震、温度、交通荷载等。 所使用的传感器有:
①风速仪—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；
②温度计—记录温度、温度差时程历史； ③动态地秤—记录交通荷载流时程历史，连接数据
处理后可得交通荷载谱； ④强震仪—记录地震作用； ⑤摄像机—记录车流情况和交通事故。
第13章 大型桥梁的健康监测
教学目标
了解桥梁健康监测系统的基本组成 掌握桥梁健康监测系统内容及所使用的仪
器设备 了解桥梁健康监测系统设计的内容。
教学要求
知识要点
能力要求
相关知识
(1) 了解桥梁健康监测的概念、 意义以及作用 桥梁健康监测概论 (2) 了解桥梁健康监测系统的 基本组成 (3) 了解桥梁健康监测的内容
应变
位移
振动
电阻 应变 计
位移 水平 GPS 速度 加速度传感
传感 仪
计
器
器
118
2
9
15
-
17
88
2
-
5
-
45
46
6
5
2
-
2
8
7
-
-
12
10
-
-
30
2
-
20
72
-
-
15
-
53
9
-
-
5
-
15
50
12
-
-
-
28
107
-
-
16
-
15
监测项目
监测项目包括3个方面内容：工作环境监测、 结构状态监测、结构响应行为监测 1．风力效应监测 2．桥梁结构温度场监测 3．交通荷载效应监测 4．铁路荷载效应监测 5．大桥主缆索的索力监测 6．大桥主要构件的应力监测
表13-1 国内外大型桥梁健康监测系统传感器布置表
桥梁名称
青马大桥 汀九桥 汲水门桥 明石桥 铜陵大桥 润扬长江大 桥
东海跨海 大桥 南京长江大 桥 上海长江大 桥
风速 仪
6 7 2 9 26 1
环境
温 度 传 感器
115 83 224 26 40
动态 地坪
6 6 6 -
-
23
-
1
30
-ห้องสมุดไป่ตู้
5
54
-
健康监测传感器
意义和作用
（1）评估和预警 （2）设计验证 （3）研究与发展
基本组成
（1）传感系统。由传感器、二次仪表及高可靠性的 工控机等部分组成。
（2）信号采集与处理系统。实现多种信息源、不同 物理信号的采集与预处理，并根据系统功能要求 对数据进行分解、变换以获取所需要的参数，以 一定的形式存储起来。
（3）通信系统。将处理过的数据传输到监控中心。
得构件疲劳应力循环谱； ②测力计(力环、磁弹性仪、剪力销)—记录主缆、锚杆、吊
杆的张拉历史； ③加速度计—记录结构各部位的反应加速度、连接数据处
理后可得结构的模态参数。 （5）非结构部件及辅助设施。支座、振动控制设施等。
13.2 健康监测技术
GPS监测系统 1.基本概念 2.位移监测原理
13.2 健康监测技术