数字赋能 为桥梁“养生”

合江长江一桥，位于四川省泸州市合江县榕山镇。全桥跨径组合为10×20m（重庆岸引桥）+530m（主孔跨度）+4×20m（宜宾岸引桥），桥梁宽度为28m，主桥长530m，主桥净跨500m。主桥跨径比净跨径大30m的主要原因是主拱肋为上、下各两根弦杆组成，且拱脚径向截面高16m。引桥长311.8m，全桥长840.89m。本桥两侧引桥采用预应力钢筋混凝土带翼小箱梁，本桥主桥为钢管混凝土中承式悬链线拱桥，桥面梁为“工”形格子梁，桥面板为钢—混凝土组合桥面板。合江长江一桥实现了钢管混凝土拱桥超500m跨径的突破；解决了180m的扣塔安装，扣塔锚箱空间狭小、焊接量巨大、焊接困难，吊扣塔合一带来的吊塔定位困难，川江航段船只横向无法定位，拱肋节段的制作和涂装等五大难题。

合江长江一桥在建设过程中提出了组合式主拱横撑和内横隔的新型构造，解决了钢管混凝土拱桥主拱横向稳定；研发了基于悬拼单元的新型主拱结构，显著减轻悬拼单位质量，大幅减少接头高空安装量和焊接量；开发了抗风减振串联索和全隔离、全防腐、整体挤压锚固钢绞线吊杆拉索体系，提高了吊索的抗风性能，延长了吊索的使用寿命等设计结构上的创新。在施工方法上形成了500米级钢管混凝土拱桥的制造安装成套技术：开发了200吨级钢管拱桁节段逐级匹配、消除累积误差的卧式耦合制造新技术，实现了高精度整体制造；提出了拱桥斜拉扣挂悬拼施工控制计算方法，实现了扣索一次张拉和悬拼过程免调索力；研发了新式索鞍横移、摇臂抱杆安装扣塔技术与装备，大大节省了安装费用，实现了高精度安装。并获得了乔治·理查德森奖、中国建设工程鲁班奖、詹天佑奖等在内的大小奖项共计35项。

合江长江一桥于2013年建成通车至今，随着时间的推移，桥梁经历的自然灾害、交通荷载、车流强度等会导致桥梁结构发生变化，进而影响桥梁的安全性和使用寿命。尽管桥梁经常性检查、定期检查能发现大多数桥梁结构问题，但无法捕捉未知缺陷或隐蔽故障。即使进行了经常性检查或定期检查，依然无法发现一些未知的问题或隐蔽的故障，这种情况下，隐患就可能导致桥梁发生事故。同时检查会对交通造成不必要的干扰。因此，高速公路桥梁养护与桥梁健康监测系统结合是必要的，这不仅能提高桥梁的安全性和使用寿命，还能有效节省养护成本，提升养护效率。

物联监测 智慧感知

合江长江一桥监测系统共布设300余个监测测点，包含车辆荷载、风荷载、索力、倾角、结构振动、温湿度、结构位移、结构应变、主梁挠度、地震、视频监控等监测内容。通过传感器模块、数据采集与传输模块、数据处理与管理模块、数据分析与安全预警及评估模块、结构健康数据管理系统、检查与维护系统等六大部分，实现了涵盖环境、作用、结构响应、结构变化四项类别的实时监测，全方位、立体式的实时监测桥梁运营状态。通过健康监测系统的建立、运行，提升了桥梁的科学化管理水平，有效加强了对桥梁结构状况的掌握。

数据驱动 智能预警

通过对合江长江一桥实时监测和数据的挖掘，建立基于数据分析的桥梁性能预警，极大地减轻了桥梁安全运营风险。

基于阈值的预警：某项指标超过了事先设定的阈值时，进行预警。合江长江一桥处于地质运动活跃地带，监测系统建成以来周边地区发生了三级以上地震十余次，系统精准捕捉到每一次桥梁地震过程中的响应，及时评估地震对运营安全的影响，为桥梁长效运营提供数据支撑。

基于发展趋势的预警：某项指标呈现出了预期外的发展趋势，进行预警。合江长江一桥为悬链线拱桥，根据桥梁吊杆自振特性数据监测，实时关注索力变化趋势，降低了薄弱构件损伤难以及时发现的运营风险。

基于时间分布特征的预警：某项指标的时程数据出现异常，进行预警。通过监测发现桥梁拱顶偏位位移规律性，及时发现桥梁性能异常。

基于空间分布特征的预警：某项指标的空间分布出现异常，进行预警。采用分布式光纤对桥梁结构进行自由流监测，获得荷载下桥梁应变的情况，从空间上了解结构真实受力状态。

基于相关性的预警：几项指标的相关性不符合理论预期，产生预警。通过监测发现桥梁梁端位移规律性，及时发现桥梁支座、伸缩缝等易损构件的性能异常。

综合评估 科学指引

结合合江长江一桥桥梁健康监测系统开展综合应用场景开发,多维度盘活各类数据资产,综合运用运营过程中的各类检查资料、维修加固资料、交通量资料、特殊事件资料,精准评估桥梁运营状态,助力桥梁进入管养数字化新时代。

车辆通行管控：基于桥梁结构监测系统数据分析并协同其他相关管理信息给予车辆通行管控建议，保障桥上车辆通行安全。

健康度：通过监测数据分析，进行运营期桥梁健康度评估，充分利用监测系统的实时性，动态掌握桥梁结构安全状态，补足定期检测窗口期数据空缺。

检查指引：根据监测系统月、季、年度分析结果，给予桥梁监测数据超限部位或整体检查建议，辅助制定预防性养护措施。

特殊事件应急管理：桥梁在遭受涡振、强(台)风，拱桥吊杆(索)等异常振动,地震、车辆超载、船撞等特殊事时，基于监测系统数据进行特殊事件数据分析，辅助应急管理措施决策,并评估结构健康度。

检、监测融合：逐步建立定期检测技术状况评定数据和健康监测数据融合的综合评价体系，逐步形成以桥梁结构宏观受力评估、构件服役性能评估、桥梁功用性能评估和使用环境评估为架构的综合评估体系。

桥梁养护与健康监测系统的展望

虽然目前我国的桥梁养护与健康监测系统已经取得比较显著的成果，但是与欧美等国家相比，我国在监测系统的综合性、智能化程度方面仍有差距。因此，为了进一步提高桥梁的养护技术和监测水平，需要有针对性地完善和改进，取得更好的效果。

（1）加强人才培养：建立健全人才培养体系，引进、培养和吸纳一批高素质的技术人才，提高公司的专业能力和水平。

（2）加强技术创新：推动桥梁养护与健康监测技术的创新，发挥“互联网+”和“大数据”的作用，推进传感器和无人机等高科技手段的应用。

（3）加大投入力度：政府需要出台相关政策和措施，鼓励企业加大对桥梁养护与健康监测的投入，提高监测技术的质量，为桥梁养护和维修提供更加科学的支持。

在未来，桥梁养护与健康监测系统一定会越来越完善，并将结合更多的技术手段，实现更加智能化的监测与维护，为社会公共安全和经济发展做出更大的贡献。

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