桥梁结构安全监测与预警

建立国家桥梁数据库和安全监控网络体系，为制定国家桥梁结构安全
策略提供依据
桥梁船撞学术研讨会
重庆，2011
主要内容
引言 桥梁安全运营养护管理技术 桥梁结构健康监测与预警技术 工程实例介绍 结语
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重庆，2011
桥梁运营中面临的问题
国内“重建设、轻管养”的现象十分普遍 桥梁的管理模式和维护措施方面存在诸多问题
近期
• 增添了维护决策功能，即制定维护策略、进行维护优化等
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国内桥梁养护现状


对桥梁养护维修知识不足
近年道路建设规模大、管养资金紧张 目前，桥梁养护管理工作基本上还停留在建立技术档案、清扫桥梁、
疏通泄水管、修复损坏的栏杆和桥面铺装
即使进行检查，主要也是人工目测或借助仪器检测等巡检养护措施。
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经验与教训
2004年 辽宁庄台大桥因汽车超载落梁
2007年 广州九江大桥6•15船撞事故
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面临的问题
超载问题 耐久性问题（钢筋腐蚀、冻融循环、碱骨料反应等） 疲劳问题 突发事件（车船撞击、地震、飓风等） 养护资金紧缺、缺乏有效的管理
超过美国成为世界上最大的公路桥梁
国家
经济高速发展期的基础建设量大、集
中、质低的特点给结构安全管理带来 诸多难题
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桥梁养护管理需求
桥梁使用超过25年即进入性能加速退化期 美日等过在20-30年间建设桥梁占到总桥梁数的70%，在其后的2030年迎来巨大的桥梁养护工作
法国：Edouard
英国：NATS 日本：道路共用桥梁管理系统 韩国：SHBMS 中国：交通部的CBMS2000系统……
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桥梁管理系统的发展
• 用简单的电子数据库来代替复杂的桥梁管理资料
初期
其后
• 除桥梁数据库外，还包括桥梁检测、养护及维修信息，涵盖各 桥梁构件的检测细节和详细的等级划分以及维修历史等
我国桥梁中的40%属于“老龄”桥梁 2004年全国普查出危桥1万3千余座，总长47万延米 桥梁结构维修、加固和重建费用巨大且逐年增加
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Biblioteka Baidu重庆，2011
桥梁养护管理需求
美国总计约7万多座桥梁退化为缺损桥梁，每年维修资金30亿美元 法国、德国和挪威，缺损桥梁比例分别达到39%、37%和26% 欧洲各国用于桥梁维修费用占桥梁重建费用的0.5%~1%，而在美国纽
90
：关于桥梁基本数据、桥梁检测、桥梁状况评 估、桥梁结构退化预测、桥梁养护维护策略和管理计划及经济分析 70 的计算机信息系统。 60
50 40 30 20 10 0 东部 西部 北部
80
第一季度 第二季度 第三季度 第四季度
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桥梁管理系统的发展
1967年美国Silver桥事故 1968年，美国“国家桥梁档案”（NBI） 美国：PONTIS、BRIDGIT
1987年，英国在总长522 m的3跨变高度连续钢梁 Foyle桥上布设传感器，以 监测在荷载作用下大桥运 营阶段的动力响应
一生命线工程的重要组成部分。 桥梁结构在服役过程中受到设计标准、施工质量、材料退化、交通
负荷、极端荷载和偶然事故等各种内外因素的作用和影响，其结构安全
性如不能得到完全保障，将危机人民生命财产安全国家经济建设。
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我国公路桥梁的发展
截止至2010年底

我国公路桥梁总数到达65万座 公路桥梁总里程达到210万延米
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传统的桥梁管养系统存在的问题
需要大量人力、物力 并有诸多检查盲点 主观性强，难于量化 乏缺整体性 影响正常交通运行 周期长、实时性差 难以适应超大型桥梁检测养护需要
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桥梁结构健康监测系统
：基于传感、信息、结构分析技术的自动监测 与评估系统。从营运状态的结构中获取并处理数据，以评价结构的 主要性能指标的有效方法。它结合了无损检测和结构特性分析，可 以诊断结构中的损伤发生及其位置，估计损伤的程度及其对结构造 成的影响
保障桥梁结构全寿命安全
加强研究考虑桥梁规划、设计、施工、运营和拆除等各阶段不同因素
影响下的桥梁全寿命安全设计理论体系和方法
加强桥梁结构安全关键技术研发，包括：


针对典型结构、重要结构及复杂结构的安全性进行实时监测和预警的技术；
结构安全监测出现警报或到达规定检测年限时的检测和安全评估技术； 结构安全性不能满足要求时需要采用的维修加固技术
我国桥梁结构的设计、施工技术随着设计规范、分析计算、施工机械、
施工工艺、施工监控等技术的进步而得到了较快的提升，可以适应桥
梁安全的基本需求
但由于我国普遍存在“重建设，轻管养”的倾向，国内近年来在桥梁
安全管养技术方面的发展和进步，远不能适应我国桥梁全寿命安全管
养的实际需求
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桥梁结构安全监测与预警
孙利民，淡丹辉，闵志华，聂功武
同济大学 土木工程防灾国家重点实验室 2011年5月27日，重庆
主要内容
引言 桥梁安全运营养护管理技术 桥梁结构健康监测与预警技术 工程实例介绍 结语
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桥梁结构安全的重要意义
公路网是保障国家经济建设和民生的重要社会基础设施。桥梁是这
因此，需对桥梁采取有效的检测与评估、监测与预警、维修与管 理等技术措施，以降低运营成本、延长桥梁结构的使用寿命、保 障交通通畅
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主要内容
引言 桥梁安全运营养护管理技术 桥梁结构健康监测与预警技术 工程实例介绍 结语
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桥梁管理系统与巡检养护
约，这个比例高达8.5%
：桥梁结构作为重大社会基础设施，其服役期甚至 超过经济高速发展持续期。采用先进技术、高效合理地规划利用 有限资源，对基础设施进行养护管理以保障结构在寿命期内的安 全成为重要的社会需求
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桥梁结构安全的重要意义
：广义上包括在桥梁整个生命期内与安全 性相关的规划、设计、施工、管养和拆除等技术