區(qū)域性橋梁群健康監(jiān)測與安全預(yù)警完整版

1、匯報提綱 1 研究背景研究背景 2 研究內(nèi)容研究內(nèi)容 3 關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù) 4 實(shí)施方案實(shí)施方案 5 預(yù)期創(chuàng)新預(yù)期創(chuàng)新 6 進(jìn)度安排進(jìn)度安排虎門大橋因大貨車超載嚴(yán)重，致使懸索橋路面損壞嚴(yán)重重慶石門大橋斜拉索防護(hù)套大量生銹老化4鋼箱梁裂縫、銹蝕鋼箱梁裂縫、銹蝕斜拉索錨固區(qū)混凝土破損斜拉索錨固區(qū)混凝土破損索套破損索套破損橋橋臺臺豎豎向向開開裂裂拉索變形拉索變形發(fā)展中的坑槽發(fā)展中的坑槽臺北高屏大橋臺北高屏大橋重慶綦江彩虹橋重慶綦江彩虹橋四川宜賓南門大橋四川宜賓南門大橋湖南鳳凰橋湖南鳳凰橋廣東九江大橋廣東九江大橋橋梁養(yǎng)護(hù)規(guī)定橋梁養(yǎng)護(hù)規(guī)定健康監(jiān)測 在橋梁關(guān)鍵位置安裝傳感器，實(shí)時監(jiān)測在橋梁關(guān)鍵位置安裝傳感

2、器，實(shí)時監(jiān)測結(jié)構(gòu)狀態(tài)變化，利用信息傳輸技術(shù)將數(shù)據(jù)自結(jié)構(gòu)狀態(tài)變化，利用信息傳輸技術(shù)將數(shù)據(jù)自動傳回，管理員使用專業(yè)軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行分動傳回，管理員使用專業(yè)軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，評估橋梁狀況，當(dāng)達(dá)到臨界狀態(tài)時給予析，評估橋梁狀況，當(dāng)達(dá)到臨界狀態(tài)時給予警示，提醒管理者采取相應(yīng)措施。警示，提醒管理者采取相應(yīng)措施。 這些安裝在橋梁上的監(jiān)測傳感器、數(shù)據(jù)傳這些安裝在橋梁上的監(jiān)測傳感器、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)以及對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析預(yù)警的軟件總稱為輸網(wǎng)以及對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析預(yù)警的軟件總稱為結(jié)構(gòu)監(jiān)測與安全預(yù)警系統(tǒng)。結(jié)構(gòu)監(jiān)測與安全預(yù)警系統(tǒng)。特點(diǎn)：傳感器自動、連續(xù)、實(shí)時監(jiān)測橋梁狀態(tài)優(yōu)勢：利用科技手段彌補(bǔ)了人工檢查的弱勢橋名橋名傳感器傳感器昂船

3、洲昂船洲大橋大橋西部西部通道通道青馬青馬大橋大橋汲水門汲水門大橋大橋汀九汀九大橋大橋虎門虎門大橋大橋江陰江陰大橋大橋錢江錢江四橋四橋潤揚(yáng)潤揚(yáng)大橋大橋明石海明石海峽大橋峽大橋蘇通蘇通大橋大橋杭州灣杭州灣大橋大橋珠江黃珠江黃埔橋埔橋 HAM42-0992Conmmodore barry橋橋Taylor 橋橋風(fēng)速儀風(fēng)速儀2476 27 2 9 1 4 溫度計溫度計 488 118 115 224 83 26 40 201+1 20加速度計加速度計 60 66 176 45 8 12 10 53 2 16 位移計位移計 4 4 2 2 2 7 41 17 弦式應(yīng)變儀弦式應(yīng)變儀 320 156 1030

4、 28 24 64 18 8 18+4 56 26電阻應(yīng)變儀電阻應(yīng)變儀 140 8 40 10 148 光纖傳感器光纖傳感器8 65水平儀水平儀 95 車軸車速儀車軸車速儀2 2666 2 GPS10 14+267 7+1 14 3 EM測力測力 2436 速度計速度計 12 傾角儀傾角儀10 2+1 36 全站儀全站儀 12+2 電子測距電子測距 116 攝像儀攝像儀16 2 4 腐蝕腐蝕162 24 氣壓計氣壓計 2 3 濕度計濕度計 2 3 雨量計雨量計 2 3 11+2 7 10814 1246 監(jiān)測參數(shù)多、測點(diǎn)數(shù)量多、系統(tǒng)投資大（監(jiān)測參數(shù)多、測點(diǎn)數(shù)量多、系統(tǒng)投資大（500萬到萬到20

5、00萬）、主要應(yīng)用在獨(dú)立特大型橋梁萬）、主要應(yīng)用在獨(dú)立特大型橋梁中小跨徑橋梁是垮塌事故的重點(diǎn)1999-2009年我國共垮塌大橋30多座，而且都是近30年內(nèi)建成的。 01、1999年01月04日，重慶綦江彩虹橋 02、2000年04月12日，福建漳州大橋 03、2001年06月23日，廣西合浦縣城郊文尉坊大橋西引橋 04、2001年11月07日，四川宜賓南門長江大橋 05、2002年08月16日，河南省內(nèi)鄉(xiāng)縣寶天曼萬溝大橋 06、2003年04月21日，廣東珠江大橋 07、2004年06月28日，江蘇省徐州市弘濟(jì)橋 08、2004年05月12日，湖州菱善航道千金鎮(zhèn)西大橋 09、2004年06月1

6、0日，遼寧盤錦田莊臺大橋 10、2004年09月01日，蘇州京杭大運(yùn)河亭子橋 11、2005年11月05日，貴州省遵義市務(wù)川縣在建珍珠大橋 12、2006年02月22日，江蘇興化市昌榮鎮(zhèn)姚莊大橋 13、2006年05月16日，甘肅岷縣洮河大橋 14、2006年07月14日，廣東京廣線武江大橋 15、2006年08月01日，遼寧營口熊岳大橋 16、2006年08月29日，福建廈門同安灣大橋 17、2006年11月25日，陜西白河縣境內(nèi)316國道冷水河大橋 18、2005年12月14日，貴州省貴陽至開陽公路在建小尖山大橋 19、2006年12月09日，北京順義減河懸索橋 20、2006年04月29

7、日，湖南婁底漣源市白馬鎮(zhèn)白馬溢洪大橋 21、2006年05月29日，江蘇泰州興化市林湖鄉(xiāng)湖東大橋 22、2007年05月23日，浙江寧波奉化方橋 23、2007年03月23日，江西修水大橋 24、2007年05月13日，江蘇常州運(yùn)河大橋 25、2007年06月15日，廣東佛山九江大橋 26、2007年07月13日，江蘇蔡渡大橋 27、2007年08月13日，遼寧撫順新賓滿族自治縣境內(nèi)的南雜木大橋 28、20070年8月13日，湖南鳳凰縣的堤溪沱江大橋 29、2009年05月17日，湖南株洲高架橋 30、 2009年06月29日, 黑龍江省鐵力市西大橋應(yīng)該加強(qiáng)中小跨徑橋梁的監(jiān)測！應(yīng)該加強(qiáng)中小跨徑

8、橋梁的監(jiān)測！面臨的問題：面臨的問題：如何在轄區(qū)眾多橋梁中挑選出應(yīng)該監(jiān)測的橋梁？如何在轄區(qū)眾多橋梁中挑選出應(yīng)該監(jiān)測的橋梁？如何實(shí)現(xiàn)低成本、廣覆蓋、高效能的健康監(jiān)測？如何實(shí)現(xiàn)低成本、廣覆蓋、高效能的健康監(jiān)測？1 1如何評價轄區(qū)內(nèi)眾多橋梁的總體安全水平？如何評價轄區(qū)內(nèi)眾多橋梁的總體安全水平？區(qū)域性橋梁群健康監(jiān)測與安全預(yù)警技術(shù)研究區(qū)域性橋梁群健康監(jiān)測與安全預(yù)警技術(shù)研究2 研究內(nèi)容研究內(nèi)容 2.1 橋梁群健康監(jiān)測的設(shè)計原則橋梁群健康監(jiān)測的設(shè)計原則 2.2 橋梁群監(jiān)測數(shù)據(jù)無線采集傳輸技術(shù)橋梁群監(jiān)測數(shù)據(jù)無線采集傳輸技術(shù) 2.3 研究基于承載能力評定的健康監(jiān)測數(shù)據(jù)分析方法研究基于承載能力評定的健康監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

9、方法 2.4 研究基于總體研究基于總體/樣本的抽樣檢驗(yàn)原理來評估橋梁群狀況樣本的抽樣檢驗(yàn)原理來評估橋梁群狀況2.1 橋梁群健康監(jiān)測設(shè)計原則1 重要橋梁的遴選原則重要橋梁的遴選原則2 區(qū)域性橋梁群的測點(diǎn)布置原則區(qū)域性橋梁群的測點(diǎn)布置原則橋梁結(jié)構(gòu)群監(jiān)測遴選與等級劃分橋梁結(jié)構(gòu)群監(jiān)測遴選與等級劃分橋梁結(jié)構(gòu)群的典型特征：數(shù)量多、分布集中、交通流量相關(guān)干線公路橋梁群遴選要考慮的因素：位置 、結(jié)構(gòu)型式、材料組成、跨徑規(guī)模 、橋梁造價 、修復(fù)難度 、交通量 、服役時間 、設(shè)計施工水平 、橋梁的病害程度 、車輛超載程度等 。等級劃分：在線監(jiān)測 離線監(jiān)測 一般檢測問題與問題與答案答案橋梁群橋梁群區(qū)域路網(wǎng)橋梁群區(qū)域

10、路網(wǎng)橋梁群干線公路橋梁群干線公路橋梁群城市城市橋梁橋梁國道國道干線干線2.2 橋梁群監(jiān)測數(shù)據(jù)無線傳輸技術(shù)1 傳感器至采集模塊的數(shù)據(jù)采集傳感器至采集模塊的數(shù)據(jù)采集2 采集模塊至監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)傳輸采集模塊至監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)傳輸3 基于公共網(wǎng)絡(luò)無線數(shù)據(jù)傳輸基于公共網(wǎng)絡(luò)無線數(shù)據(jù)傳輸4 基于自建網(wǎng)絡(luò)的無線數(shù)據(jù)傳輸基于自建網(wǎng)絡(luò)的無線數(shù)據(jù)傳輸5 開發(fā)出針對性強(qiáng)的成套的解決方案開發(fā)出針對性強(qiáng)的成套的解決方案2.3 監(jiān)測數(shù)據(jù)分析方法（現(xiàn)狀）1 主要方法：主要方法：模型修正法模型修正法靈敏度分析法靈敏度分析法模態(tài)參數(shù)識別模態(tài)參數(shù)識別模式識別，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法，可靠度方法。模式識別，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法，可靠度方法。2 主要問題：主

11、要問題： 過度注重算法的優(yōu)化、偏離了橋梁特點(diǎn)、脫離了養(yǎng)護(hù)過度注重算法的優(yōu)化、偏離了橋梁特點(diǎn)、脫離了養(yǎng)護(hù)管理管理舉例：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法舉例：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法3 主要原因：主要原因： 激勵的不確定性、響應(yīng)的不完備性、識別的復(fù)雜性、激勵的不確定性、響應(yīng)的不完備性、識別的復(fù)雜性、數(shù)據(jù)的海量性數(shù)據(jù)的海量性 公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程 橋梁承載力評定方法體系基于承載能力評定的監(jiān)測數(shù)據(jù)分析方法研究目標(biāo)：中小跨徑的梁式橋（簡支、懸臂、連續(xù)梁）研究方法：跟蹤一批橋梁群（監(jiān)測/檢測/荷載試驗(yàn)）通過梳理已有損傷識別方法、建立實(shí)橋監(jiān)測系統(tǒng)、定期檢測等方法，建立能夠反映承載能力變化的監(jiān)測數(shù)據(jù)分析方法。具體指標(biāo)：用監(jiān)測數(shù)據(jù)的分

12、析結(jié)果去修正檢定系數(shù)的指標(biāo)01(,)(1)dcdcsdseSR faaZe1Zcs2.4 基于 樣本/總體抽樣檢驗(yàn)原理 評估橋梁群整體狀況1 區(qū)域內(nèi)橋梁群數(shù)量大與養(yǎng)護(hù)管理資源有限的矛盾2 分類別、分區(qū)域?qū)蛄喝哼M(jìn)行歸類，建立各類別的橋梁群的抽查特性函數(shù)（OC函數(shù)）確定接收概率L（P） P為不合格率 考慮因素：結(jié)構(gòu)型式 材料組成 服役年限 病害狀況 功能 位 置 交通流量 荷載等級 投資規(guī)模 修復(fù)難度 3 建立針對性強(qiáng)的抽樣方案： 簡單隨即抽樣；系統(tǒng)抽樣；分層抽樣；4 意義：用科學(xué)的方避免養(yǎng)護(hù)的盲目性、提高 監(jiān)測針對性，實(shí)現(xiàn)預(yù)防式養(yǎng)護(hù)3 擬解決的關(guān)鍵問題1 區(qū)域內(nèi)橋梁群監(jiān)測的遴選優(yōu)化技術(shù)區(qū)域內(nèi)橋

13、梁群監(jiān)測的遴選優(yōu)化技術(shù) 遴選原則、等級劃分、測點(diǎn)優(yōu)化遴選原則、等級劃分、測點(diǎn)優(yōu)化2 基于承載能力的健康監(jiān)測數(shù)據(jù)分析方法基于承載能力的健康監(jiān)測數(shù)據(jù)分析方法 如何保證系數(shù)修正的合理性與準(zhǔn)確性？如何保證系數(shù)修正的合理性與準(zhǔn)確性？3 基于樣本基于樣本/總體的抽樣原理來評估橋梁群的整體狀況總體的抽樣原理來評估橋梁群的整體狀況 抽查特性函數(shù)、接收概率、抽樣方案抽查特性函數(shù)、接收概率、抽樣方案4 實(shí)施方案（總體技術(shù)路線）具體路線：（1）開展橋梁結(jié)構(gòu)物監(jiān)測的遴選原則，通過橋梁調(diào)查和等級評定結(jié)果，結(jié)）開展橋梁結(jié)構(gòu)物監(jiān)測的遴選原則，通過橋梁調(diào)查和等級評定結(jié)果，結(jié)合養(yǎng)護(hù)管理部門需求，制定重要橋梁結(jié)構(gòu)物監(jiān)測的選擇方法

14、與程序。合養(yǎng)護(hù)管理部門需求，制定重要橋梁結(jié)構(gòu)物監(jiān)測的選擇方法與程序。（2）橋梁健康監(jiān)測數(shù)據(jù)采集與傳輸技術(shù)研究。在吸收外已有研究成果基礎(chǔ)）橋梁健康監(jiān)測數(shù)據(jù)采集與傳輸技術(shù)研究。在吸收外已有研究成果基礎(chǔ)上，通過引進(jìn)消化關(guān)鍵裝備與技術(shù)，形成集成創(chuàng)新成果。上，通過引進(jìn)消化關(guān)鍵裝備與技術(shù)，形成集成創(chuàng)新成果。（3）橋梁結(jié)構(gòu)損傷識別技術(shù)研究，結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)和可靠型方法，通過）橋梁結(jié)構(gòu)損傷識別技術(shù)研究，結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)和可靠型方法，通過實(shí)橋測試和理論研究，提出針對城市橋梁的損傷識別方法。實(shí)橋測試和理論研究，提出針對城市橋梁的損傷識別方法。（4）橋梁結(jié)構(gòu)安全預(yù)警技術(shù)研究。結(jié)合實(shí)驗(yàn)室、現(xiàn)場測試，主要通過理論）橋梁

15、結(jié)構(gòu)安全預(yù)警技術(shù)研究。結(jié)合實(shí)驗(yàn)室、現(xiàn)場測試，主要通過理論分析，提出橋梁損傷閾值判別模型。結(jié)合窮阿亮正常使用、安全性和耐久性制分析，提出橋梁損傷閾值判別模型。結(jié)合窮阿亮正常使用、安全性和耐久性制定等級標(biāo)準(zhǔn)和方法。定等級標(biāo)準(zhǔn)和方法。5 可能的創(chuàng)新1 建立橋梁群的監(jiān)測優(yōu)化技術(shù)建立橋梁群的監(jiān)測優(yōu)化技術(shù)2 建立基于承載能力的橋梁監(jiān)測數(shù)據(jù)分析方法建立基于承載能力的橋梁監(jiān)測數(shù)據(jù)分析方法3 建立基于樣本建立基于樣本/總體的抽樣檢驗(yàn)橋梁群狀況評估方法總體的抽樣檢驗(yàn)橋梁群狀況評估方法6 進(jìn)度安排與預(yù)期成果安排與預(yù)期成果2012012. .1-2011.-2011.3 查閱、總結(jié)國內(nèi)外文獻(xiàn)，總結(jié)目前技術(shù)特點(diǎn)；查閱、總結(jié)國內(nèi)外文獻(xiàn)，總結(jié)目前技術(shù)特點(diǎn)； 2012.2012.4-2012.-2012.12 完成（完成（1 1）城市橋梁結(jié)構(gòu)監(jiān)測遴選原則與等級劃分方法）城市橋梁結(jié)構(gòu)監(jiān)測遴選原則與等級劃分方法 （2 2）橋梁監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計指標(biāo)體系）橋梁監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計指標(biāo)體系 （3 3）數(shù)據(jù)采集傳輸與系統(tǒng)集成；）數(shù)據(jù)采集傳輸與系統(tǒng)集成； （4 4）橋梁損傷識別、狀態(tài)評估與安全預(yù)警技術(shù)研究）橋梁損傷識別、狀態(tài)評估與安全預(yù)警技術(shù)研究 2012013.