为了确保桥梁始终处于正常工作状态,我们需要定期对桥梁进行养护。桥梁养护工作一般包含检查、检测、评估、以及维修加固。
01 检查与检测桥梁的检查与检测应分为三个等级:经常性检查、定期检测以及因特殊情况触发的检测。
经常性检查的周期不超过一个月,由桥梁养护技术人员负责实施,主要用于检查桥区的违章行为、交通事故以及特别严重的桥梁病害。
定期检测的周期一般不超过3年。根据结构的重要性和复杂程度设置。定期检测重点检测桥梁的结构病害,由养护单位的总工负责实施。
因特殊情况触发的检测是指发现桥梁重大病害、地震、火灾、洪水等灾害后,为确定桥梁的技术状态进行的检测,由具有相应检测实力的专业研究机构实施。
02 维修桥梁养护工程宜按其工程性质、规模大小、难易程度划分为保养、小修、中修工程、大修工程、加固、改扩建工程。
保养、小修——对管辖范围内的桥梁进行日常维护和小修工程。
中修工程——对桥梁的一般性损坏进行修理,恢复桥梁原有的技术水平和标准的工程。
大修工程——对桥梁的较大的损坏进行综合治理,全面恢复到原有技术水平和标准的工程及对桥梁结构维修改造的工程。
加固、改扩建工程——对桥梁因不适应现有的交通量、载重量增长的需要及桥梁结构严重损坏,需恢复和提高技术等级标准,显著提高其运行能力的工程。
03 养护当前,桥梁的评估手段还非常的落后,除了桥梁的疲劳寿命评估方法和理论有一定依据外,其他方面(如混凝土钢筋锈蚀、预应力松弛、钢结构的锈蚀等研究)都还不足以解决实际问题。
为了建立完整的桥梁评估体系,时刻监测桥梁的工作状态。我司利用BIM技术、ATCDI技术、物联网、GIS技术等,研发出了桥梁养护平台。
该平台以桥梁BIM模型作为内核驱动,集成桥梁竣工、运营、养护信息及图文数据,实现桥梁基本数据的浏览、查询和统计,以及桥梁技术状况、病害数据的可视化以及安全预警等功能。
该平台目前已应用于海南琼海市心怡路桥、广州花都区东风大桥、广州市客村立交、珠海市省粮库桥、河源市迎客大桥等桥梁中。
下面,我们一起来看下桥梁养护平台的主要功能:
1.硬件系统——传感器系统
1.1静力水准传感器
采用静力水准传感器(连通管原理)进行测量,当梁体产生竖向挠曲变形或者柱体产生不均匀沉降时,连通管内各测点的液压也相应地发生变化,通过测量液压的变化量可进一步求得桥梁关键部位的挠度或沉降值。
序号 | 名称 | 参数 |
1 | 量程 | 0~700mm/0~1000mm/0~1500mm |
2 | 精度 | 0.1%F.S(数字输出型) |
3 | 使用环境温度 | -20℃~70℃ |
4 | 温度测量范围 | -20℃~110℃ |
5 | 温度灵敏度 | 0.1℃ |
6 | 温度精度 | ±0.5℃ |
典型静力水准系统组网及连接示意图
1.2位移计
位移计可用于监测结构重点部位(如节点位置)变形,适配的传感器包括LVDT式和振弦式。
序号 | 名称 | 参数 |
1 | 量程 | 2.5, 5, 10, 15, 25, 50, 100mm量程 |
2 | 精度 | 0.1%F.S(数字输出型) |
3 | 使用环境温度 | -25℃ ~ +85℃ |
4 | 供电电源 | 9 ~28V DC |
位移计实物图
1.3倾角计
倾角计可用于测量柱体/桥墩/梁体的倾斜。倾斜监测使用数字式倾角传感器,可精确测量倾斜角度的变化。
序号 | 名称 | 参数 |
1 | 量程 | -2゜~2゜/-5゜~5゜/-10゜~10゜ |
2 | 精度 | 0.02%F.S(数字输出型) |
3 | 使用环境温度 | -25℃ ~ +85℃ |
4 | 供电电源 | 9 ~26V DC |
倾角计实物图
1.4应力/应变计
应力/应变计测量结构局部应变(应力),采用振弦式应变传感器,其最大的优点是传感器结构简单,工作可靠,输出信号为标准的频率信号,非常方便计算机处理或代手段的电路调理。
序号 | 名称 | 参数 |
1 | 量程 | 400~1200Hz |
2 | 精度 | 0.1Hz |
3 | 使用环境温度 | -20℃ ~ +85℃ |
4 | 供电电源 | 5V DC |
振弦式应变传感器
2.硬件系统——物联网设备
物联网模块是整套物联监测系统能够运转的核心部件,物联网设备包含振弦物联模块、串口物联模块和物联网网关三部分,其中物联模块负责传感器数据的采集和数据发送,物联网网关负责数据的汇集和云端的数据同步。
2.1物联模块
物联模块
物联串口模块和振弦模块
2.2环境温湿度传感器
物联环境温湿度传感器
2.3物联网关
物联网关
2.4受电箱
物联受电箱
2.5光伏市电互补供电单元
3.软件系统
3.1物联设备管理和数据分发平台
软件系统为物联设备统一管理和数据解析分发平台,该平台部署于阿里云,可为部署于现场的物联设备提供登记、管理、数据解析(通讯协议转换等)和数据多平台同步分发服务,方便后期设备的维护和管理。
3.2物联结构变形监测系统软件
数据应用平台为监测项目数据处理平台,平台功能包括监测项目管理、用户管理、监测数据接收处理、监测数据分析处理、监测数据展示,用户既可以在电脑端打开网页进行数据查看跟踪,也可以通过移动端应用查看。该平台部署于阿里云,通过MQTT(消息队列)主题订阅的方式对接物联设备管理和数据分发平台的监测数据并进行后续的分析、处理和可视化展示。
物联结构变形监测系统
4.物联网监测系统优势
相比较人工监测和传统的自动化监测,通过引入物联网技术和云技术的物联监测系统具有安装部署快捷、施工成本低、供电要求低、系统稳定性高以及后期运维成本低等特点。
序号 | 内容 | 物联网监测 | 传统自动化监测 | 人工监测 |
1 | 监测频率 | 较高,可达最短10min监测1次 | 高,可达最高30s监测1次 | 低,一般1天监测1次 |
2 | 安装复杂程度 | 低,可分布式安装,无需布线, 测点无需特殊供电,仅网关需要 供电,部署方便快捷。 | 高,传感器需要集中采集,需要大量 的部署线缆,另外需要统一供电。 | 低,无需设备部署。但每 次监测都需要架设仪器。 |
3 | 软件成本 | 低,云端系统平台,部署一套系 统后可任意扩充监测点。 | 高,每个监测项目需要单独部署软件, 后期诸多套软件的运维费用高。 | / |
4 | 单次测量成本 | 低,系统部署完毕后实时自动监 测。 | 低,系统部署完毕后实时自动监测。 | 高,每次监测均需要人工 去现场完成,监测过程受 现场环境变化及干扰较大。 |
5 | 监测数据查看实时性 | 高,可通过WEB网页或者手机端 随时查看最新监测数据。 | 高,可通过WEB网页或者手机端随时 查看最新监测数据。 | 低,需要监测人员将监测 数据整理上报后才可查看。 |
6 | 可视化程度 | 高,监测数据的图表及趋势变化 实时呈现。 | 高,监测数据的图表及趋势变化实时 呈现。 | 低,需要人工对数据进行 处理并绘制相应图表上报 后才可查看。 |
7 | 运营维护费用 | 低,设备低功耗运行,且相互间 不耦连,可通过云端系统统一管 理。 | 高,设备和线缆需要定期人工巡查, 无法在远端管理设备状态。一旦一台 采集设备损坏会造成多个监测点无法 采集数据。线缆会因为老化或者其他 环境因素造成破损。 | / |
8 | 长期监测成本 | 低,设备运维和网络流量费用低, 无需人工干预。 | 较低,无需人工现场操作,但设备的 维护及系统运维费用高。 | 高,需要人工去现场操作, 人工成本高昂。 |
5.系统整体架构示意图
物联结构变形监测系统
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