桥梁健康监测系统的建立

桥梁健康监测系统的建立

桥梁建成通车后,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。在结构布局和规模都十分复杂的大型桥梁上仍沿用传统的桥梁外观检查、养护、维修程序以及常规的局部检测,显然已难以全面反映桥梁的健康状况,尤其是难以对桥梁的安全储备以及退化途径作出系统的评估。建立和发展某种能够提供整体和全面的全桥结构检测和评估信息的监测系统,随时了解大桥结构的承载能力和安全储备,对保证大桥运营的安全和耐久性都是十分必要的。研究损伤桥梁的剩余寿命、损伤程度、承载能力和加固方法,从而提高桥梁的承载等级,延长其使用寿命具有很高的经济效益和社会效益。然而到目前为止,桥梁的长期检查主要还是定期的人工检测。但定期人工检测的局限性较多不能及时发现间隔期内的损伤,如在美国的姥岛大桥上,一个工程师推测的主要裂纹在被发现以前己经发展了天,又如铁岭的青洋河大桥主梁翼板的断裂结构的某些部位人难以到达工作量大、费用高。

随着传感器技术、数据传输技术、计算机硬件软件技术、信号分析技术、人智能技术等的迅速发展,人们开始基于计算机自动的、能连续甚至实时监测的桥梁监测系统。桥梁健康监测就是应用现代传感和通信、网络技术,实时监测桥梁在各种环境、荷载等因素作用下的结构响应,及时发现桥梁的损伤与质量退化,为桥梁维护、管理决策提供可信的依据。对大型桥梁结构进行健康监测包括交通管制和损伤检测等可以合理地进行交通管理,保证生命与财产的安全,如在大风天气桥面振动过大时关闭大桥实现实时或准实时的损伤检测,对大型桥梁结构在使用过程中出现的损伤进行定性、定位和定量分析,实现防患于未然对检测出来的损伤进行原因分析,并且提供维修建议等新建的桥梁结构完工后,在使用前对其进行安全验证验收测试在突发事件如强烈地震、意外大风或其它严重事故等之。

后对桥梁进行剩余寿命评估等通过对既有桥梁进行评估、维修与加固,挖掘既有桥梁的潜力,使其继续为现代交通运输服务,从而给国家带来巨大的经济效益和社会效益尤其重要的一点是,监测所得的数据和分析结论对于桥梁结构的设计和建造者来说都是十分宝贵的资料,这些监测资料可以提高人们对于大型复杂结构的认识,如认识真正的荷载环境和相应的桥梁结构的响应等,为以后的设计和建造提供依据。因此,对桥梁结构健康监测系统的理论和实践进行研究,对准确评估桥梁的实际承载能力,尽量避免桥梁维修替换的高额费用和延长桥梁的使用寿命,具有明显的技术上和经济上的意义。

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