中小跨徑橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)技術(shù)講稿PPT(107頁)

1、中小跨徑橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)技術(shù)主講人：王潤建單 位：交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究院 北京公科固橋技術(shù)有限公司目錄Contents01中小跨徑橋梁健康監(jiān)測(cè)的必要性02中小跨徑橋梁健康監(jiān)測(cè)的現(xiàn)狀及存在問題03中小跨徑橋梁健康監(jiān)測(cè)從方案設(shè)計(jì)到數(shù)據(jù)分析的過程與實(shí)例展示04橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)未來展望我國公路橋梁的現(xiàn)狀分析一二三健康監(jiān)測(cè)的必要性橋梁事故統(tǒng)計(jì)分析大跨度橋梁和中小跨徑橋梁在養(yǎng)護(hù)管理方面的區(qū)別01中小跨徑橋梁健康監(jiān)測(cè)的必要性我國公路橋梁的現(xiàn)狀分析總體規(guī)模2.7萬座/年2015年各類數(shù)量占比中小橋大橋特大橋89.3%10.2%0.5%2015年各類橋梁長度占比中小橋大橋特大橋1841.5萬米，40.10%2

2、060.85萬米，44.87%690.42萬米，15.03%2015年交通運(yùn)輸行業(yè)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)，全國公路橋梁77.92萬座、4592.77萬米，比上年末增加2.20萬座、334.88萬米。其中，特大橋梁3894座、690.42萬米，大橋79512座、2060.85萬米，中橋17.5萬座、952.4萬米，小橋52.033萬座，889.09萬米。我國公路橋梁的現(xiàn)狀分析總體規(guī)模從我國公路橋梁的數(shù)量統(tǒng)計(jì)比例分析表明：中小跨徑橋梁占主導(dǎo)地位。我國公路橋梁的現(xiàn)狀分析橋梁老齡化加速到來我國公路橋梁的現(xiàn)狀分析橋梁老齡化加速到來大規(guī)模建設(shè)時(shí)期90%投資用于舊橋維護(hù)改造我國公路橋梁的現(xiàn)狀分析橋梁老齡化加速到來對(duì)比

3、中美30年橋齡的橋梁占比發(fā)現(xiàn)，美國從18%到60%，用了60年時(shí)間，而中國只用了30年，中國橋梁老齡化將加速到來。我國公路橋梁的現(xiàn)狀分析技術(shù)狀況我國公路橋梁的現(xiàn)狀分析技術(shù)狀況上世紀(jì)八十年代以前修建的橋梁，設(shè)計(jì)荷載等級(jí)偏低公路橋梁設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行5次修訂，設(shè)計(jì)規(guī)范修訂3次不同時(shí)期修建的橋梁，設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)存在較大的差異急劇增長的交通量和運(yùn)輸車輛的大型化，對(duì)橋梁設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)提出了挑戰(zhàn)80年代以前修建的橋梁，技術(shù)狀況總體偏差早期修建的低配筋率橋梁，對(duì)現(xiàn)行交通荷載的適應(yīng)性差部分橋梁結(jié)構(gòu)存在先天不足，造成突發(fā)安全事故橋梁疲勞損傷日益顯現(xiàn)，耐久性問題突出。我國公路橋梁的現(xiàn)狀分析中小跨徑橋梁現(xiàn)狀技術(shù)狀況設(shè)計(jì)荷

4、載本節(jié)引用了西南交通大學(xué)l李亞東教授的橋梁事故-分析與思考相關(guān)數(shù)據(jù)。通過書籍、文獻(xiàn)、網(wǎng)絡(luò)等渠道收集到國內(nèi)外一部分橋梁事故700 例（國內(nèi)138起，國外562起）。對(duì)事故的具體原因大致進(jìn)行了分類（14大類），對(duì)事故進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析的目的，在于了解總體情況，不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義分析要素發(fā)生時(shí)間 事故類型區(qū)域分布結(jié)構(gòu)類型使用時(shí)長橋梁事故統(tǒng)計(jì)分析橋梁事故統(tǒng)計(jì)分析-全壽命期間潛在的分析指正常設(shè)計(jì)、施工、養(yǎng)護(hù)條件下、采用懸臂施工的單座橋梁的 潛在風(fēng)險(xiǎn)分析傾斜的澡盆曲線？以指一個(gè)國家、地區(qū)橋梁總體的發(fā)展變化情況，中國目前的情況，大體在新建與管養(yǎng)并重階段。各類橋梁事故，通常在“新建與管養(yǎng)并重階段出現(xiàn)，在”以管養(yǎng)為主的

5、階段“表現(xiàn)更為突出；若多發(fā)生在新建為主的階段，則不正常。橋梁事故統(tǒng)計(jì)分析-橋梁建設(shè)的三階段經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)和經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的區(qū)域和國家，橋梁基數(shù)大，橋梁事故的次數(shù)相對(duì)也較 多 橋梁事故統(tǒng)計(jì)分析-事故發(fā)生的區(qū)域橋梁事故統(tǒng)計(jì)分析-事故發(fā)生的階段橋梁事故統(tǒng)計(jì)分析-事故發(fā)生的具體原因橋梁事故統(tǒng)計(jì)分析-事故發(fā)生的具體原因（中國138座）橋梁事故統(tǒng)計(jì)分析-事故分類中小跨度的常規(guī)橋梁，形成了事故的主體大跨度橋梁出現(xiàn)整體垮塌的個(gè)案相對(duì)較少橋梁事故統(tǒng)計(jì)分析-事故發(fā)生的橋梁結(jié)構(gòu)類型美、歐橋梁事故從20世紀(jì)60年代起開始增多20世紀(jì)80年代以前，中國橋梁事故的信息相對(duì)欠缺中國橋梁事故從20世紀(jì)90年代起開始猛增，尤其是在最

6、近10多年內(nèi) 橋梁事故統(tǒng)計(jì)分析-同時(shí)考察事故發(fā)生的時(shí)段和區(qū)段較為完備的技術(shù)法規(guī)體系專門配備了養(yǎng)護(hù)設(shè)備及技術(shù)力量。案例：大約260座，安裝了橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，占中小橋數(shù)量的0.004%。主管部門重視程度不夠，技術(shù)力量和資金投入嚴(yán)重不足。健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)大跨度橋梁中小跨徑橋梁基層管養(yǎng)單位力量薄弱。巡查、養(yǎng)護(hù)手段落后。信息傳遞不暢。.監(jiān)管特點(diǎn)普遍應(yīng)用：2015年，統(tǒng)計(jì)結(jié)果300m以上跨徑的斜拉橋、懸索橋有208座，大約140座大跨度橋梁安裝了健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，占斜拉橋、懸索橋總數(shù)的67%，費(fèi)用占到橋梁造價(jià)的2%左右。橋梁養(yǎng)護(hù)組織保障體系大跨度橋梁和中小跨徑橋梁在養(yǎng)護(hù)管理方面的區(qū)別專門的養(yǎng)護(hù)管理中心。日常巡查

7、、養(yǎng)護(hù)維修及時(shí)、到位。突發(fā)事故應(yīng)急搶險(xiǎn)和處理機(jī)制完善。橋梁養(yǎng)護(hù)管理人員專業(yè)素質(zhì)較高。02中小跨徑橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)現(xiàn)狀及存在的問題12制約中小跨徑橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)發(fā)展的因素大橋、中小跨徑橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的區(qū)別制約中小跨徑橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)發(fā)展的因素1健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)造價(jià)國內(nèi)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通常大而全，且由于由此帶來的高額費(fèi)用而只能在特大跨徑的橋梁工程中應(yīng)用，而未能重視針對(duì)單一問題建立簡(jiǎn)單監(jiān)測(cè)系統(tǒng)并在中小跨徑橋梁中予以應(yīng)用拓展。2標(biāo)準(zhǔn)體系公路橋梁結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程( JT/T 1037-2016) ，結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（CECS 333:2012）標(biāo)志著大跨徑橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)從總體上

8、而言已經(jīng)趨于成熟和規(guī)范。而對(duì)于中小型橋梁健康監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)缺乏整體性，規(guī)范性的指導(dǎo)原則，還沒有建立科學(xué)、統(tǒng)一的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。3傳感器的優(yōu)化布置算法還有待于進(jìn)一步研發(fā)。中小型橋梁健康監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)的傳感器先行分布設(shè)計(jì)仍然處于探索階段，對(duì)已經(jīng)出現(xiàn)破損情況的橋梁如何加配傳感器還不明確等。4新技術(shù)的及時(shí)應(yīng)用和更新還處于滯后階段。采樣頻率fs:表示每秒鐘采集的數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)。時(shí)間分辨率：兩個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔，為采樣頻率的倒數(shù)。例子：?jiǎn)晤l信號(hào)：頻率10Hz，幅值1V。大橋、中小跨徑橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的區(qū)別采樣頻率采樣頻率荷載響應(yīng)大橋?qū)Σ蓸宇l率的要求較低，小橋要求較高。頻域采樣定理：Fs=2.56Fm，時(shí)域至

9、少10倍以上橋梁健康監(jiān)測(cè)（赫爾穆特.文策爾著）書中，對(duì)采樣頻率的最低要求100Hz，國外的研究成果表明，較高的采樣率，會(huì)提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。如果數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和傳輸不是問題，建議使用200Hz或者500Hz的采樣率，低采樣率下得到的記錄長度會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)評(píng)級(jí)造成負(fù)面影響。大橋健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不適用于中小跨徑橋梁，中小跨徑橋梁對(duì)傳感器的采樣頻率要求更高。結(jié)論大橋、中小跨徑橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的區(qū)別采樣頻率橋梁照片橋梁橫斷面橋梁信息為分析中小跨徑撓度感知特點(diǎn)，選擇橋梁結(jié)構(gòu)為一跨徑12m的鋼筋混凝土簡(jiǎn)支T梁橋，橋面縱向?yàn)槠狡?，橫向?yàn)?.5%雙向橫坡；橋面寬度為：行車道9m、兩側(cè)各設(shè)人行道0.85m。大橋、中小跨徑橋梁健

10、康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的區(qū)別采樣頻率位移傳感器布置圖設(shè)備類型采樣頻率LVDT-1以支架為基準(zhǔn)100HZLVDT-2以張力線為基準(zhǔn)撓度沉降儀10HZ電子百分表1HZ大橋、中小跨徑橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的區(qū)別采樣頻率電子百分表撓度沉降測(cè)試儀測(cè)試結(jié)果LVDT-1LVDT-2大橋、中小跨徑橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的區(qū)別采樣頻率用固定支架的LVTD傳感器測(cè)試結(jié)果和以張力線為基準(zhǔn)結(jié)果基本一致，其中最大值和最小值的相對(duì)偏差分別為2.11%和4.04%，均在5%之內(nèi)。撓度沉降儀和機(jī)電百分表相對(duì)于以固定支架為支點(diǎn)的LVDT測(cè)試結(jié)果偏差均非常大，主要原因在于，二者的響應(yīng)頻率較低，測(cè)試結(jié)果不能反映正常運(yùn)營下橋梁結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)撓度變化。其中機(jī)電百

11、分表測(cè)試的最大值和最小值的相對(duì)LVTD-1測(cè)試結(jié)果偏差分別為83.7%和38.6%。序號(hào)儀器設(shè)備撓度最大值(mm)撓度最小值(mm)備注1LVDT-11.944-2.896以支架為基準(zhǔn)2LVDT-21.985-3.013以張力線為基準(zhǔn)3撓度沉降儀0.440-1.982以張力線為基準(zhǔn)4電子百分表0.316-1.779以支架為基準(zhǔn) 四個(gè)傳感設(shè)備測(cè)試的撓度幅值 大橋、中小跨徑橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的區(qū)別采樣頻率LVDT傳感器的響應(yīng)頻帶較寬，且其峰值頻率對(duì)應(yīng)的響應(yīng)頻率分別均處于橋梁一階豎向自振頻率(9.29Hz)附近以及一階自振頻率的倍頻范圍內(nèi)。由此可知LVDT傳感器可測(cè)定正常運(yùn)營下橋梁結(jié)構(gòu)的靜動(dòng)態(tài)撓度響應(yīng)

12、。LVDT-1測(cè)試數(shù)據(jù)幅值譜 LVDT-1測(cè)試數(shù)據(jù)功率譜 測(cè)試數(shù)據(jù)分析大橋、中小跨徑橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的區(qū)別采樣頻率對(duì)比LVDT1測(cè)定的梁體的撓度信號(hào)幅值譜和功率譜，可以看出試驗(yàn)采用的撓度沉降儀由于其響應(yīng)頻率較低，只能測(cè)定9.6Hz以下的梁體結(jié)構(gòu)撓度變形 。撓度沉降儀測(cè)試數(shù)據(jù)功率譜 撓度沉降儀測(cè)試數(shù)據(jù)功率譜 測(cè)試數(shù)據(jù)分析大橋、中小跨徑橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的區(qū)別采樣頻率中小跨徑大橋大橋結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)對(duì)儀器精度要求較低，中小跨徑要求較高。結(jié)論大橋、中小跨徑橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的區(qū)別儀器精度03中小跨徑橋梁健康監(jiān)測(cè)從設(shè)計(jì)到數(shù)據(jù)分析的過程與實(shí)例展示132結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)概念健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)各子系統(tǒng)介紹結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的應(yīng)用舉

13、例跨學(xué)科綜合性技術(shù)+荷載響應(yīng)+損傷識(shí)別+結(jié)構(gòu)的長期退化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖專業(yè)解釋：結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)(Structure Health Monitoring，簡(jiǎn)稱SHM)，通過分析定期采集的結(jié)構(gòu)布置的傳感器陣列的動(dòng)力響應(yīng)數(shù)據(jù)來觀察體系隨時(shí)間推移產(chǎn)生的變化，損傷敏感特征值的提取并通過數(shù)據(jù)分析來確定結(jié)構(gòu)的健康狀態(tài)。通俗解釋：結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)是通過對(duì)結(jié)構(gòu)的物理力學(xué)性能進(jìn)行無損監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)監(jiān)控結(jié)構(gòu)的整體行為，對(duì)結(jié)構(gòu)的損傷位置和程度進(jìn)行診斷，對(duì)結(jié)構(gòu)的服役情況、可靠性、耐久性和承載能力進(jìn)行智能評(píng)估，為結(jié)構(gòu)在突發(fā)事件下或結(jié)構(gòu)使用狀況嚴(yán)重異常時(shí)觸發(fā)預(yù)警信號(hào)，為結(jié)構(gòu)的維修、養(yǎng)護(hù)與管理決策提供依據(jù)和指導(dǎo)。結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的概念 監(jiān)測(cè)

14、期間應(yīng)進(jìn)行巡視檢查和系統(tǒng)維護(hù)，監(jiān)測(cè)前應(yīng)根據(jù)各方的監(jiān)測(cè)要求與設(shè)計(jì)文件 明確監(jiān)測(cè)目的，結(jié)合工程結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、現(xiàn)場(chǎng)及周邊環(huán)境條件等因素，制定監(jiān)測(cè)方案。橋梁結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)應(yīng)設(shè)定監(jiān)測(cè)預(yù)警值，監(jiān)測(cè)預(yù)警值應(yīng)滿足工程設(shè)計(jì)及被監(jiān)測(cè)對(duì)象的控制要求。監(jiān)測(cè)期間，監(jiān)測(cè)結(jié)果應(yīng)與結(jié)構(gòu)分析結(jié)果進(jìn)行適時(shí)對(duì)比，當(dāng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)異常時(shí)，應(yīng)及時(shí)對(duì)監(jiān)測(cè)對(duì)象與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行核查，當(dāng)監(jiān)測(cè)值超過預(yù)警值時(shí)應(yīng)立即報(bào)警。下列工程結(jié)構(gòu)的監(jiān)測(cè)方案應(yīng)進(jìn)行專門論證：特大及結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜的橋梁結(jié)構(gòu)；發(fā)生嚴(yán)重事故，經(jīng)檢測(cè)、處理與評(píng)估后恢復(fù)施工或使用的工程結(jié)構(gòu)；監(jiān)測(cè)方案復(fù)雜或其他需要論證的工程結(jié)構(gòu)。橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 一般規(guī)定及流程橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 方案設(shè)計(jì)原則經(jīng)濟(jì)實(shí)用在確

15、定監(jiān)測(cè)方法時(shí),要根據(jù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),選擇適當(dāng)?shù)谋O(jiān)測(cè)方法,盡量經(jīng)濟(jì)實(shí)用。統(tǒng)籌規(guī)劃測(cè)點(diǎn)選擇多方案比選在選擇監(jiān)測(cè)儀器時(shí),不能片面追求精、高、多、大、全。應(yīng)根據(jù)監(jiān)測(cè)內(nèi)容所需要的精度、可靠度等要求統(tǒng)籌考慮,既要能滿足監(jiān)測(cè)要求,又要滿足經(jīng)濟(jì)性原則。測(cè)點(diǎn)要選擇結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位布置。a、應(yīng)力依據(jù)內(nèi)力最大、應(yīng)力最大原則,綜合考慮結(jié)構(gòu)受力分析結(jié)果進(jìn)行選擇。b、變形測(cè)點(diǎn)選擇原則:根據(jù)構(gòu)件燒度最大原則選則。c、動(dòng)力(加速度)測(cè)點(diǎn)選取原則:根據(jù)理論振型選擇測(cè)點(diǎn)。根據(jù)實(shí)際情況,定制幾套不同的監(jiān)測(cè)方案,有條件的話同一測(cè)點(diǎn)可用不同的監(jiān)測(cè)方法進(jìn)行校對(duì)。針對(duì)不同的監(jiān)測(cè)方案,要進(jìn)行方案的比較和驗(yàn)證工作,特別要避免單方面追求高精度、多參數(shù)

16、,脫離實(shí)際需要的監(jiān)測(cè)方案。方案設(shè)計(jì)原則架構(gòu)傳感器子系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與處理子系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別與安全評(píng)估子系統(tǒng)用戶界面子系統(tǒng)存在的問題成本高后期維護(hù)使用復(fù)雜建設(shè)周期長橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 系統(tǒng)組成橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 系統(tǒng)總體框架傳感器子系統(tǒng)由用于結(jié)構(gòu)長期監(jiān)測(cè)的各類傳感器組成,主要包括各種智能傳感元件,通過各智能傳感元件感知和采集各種環(huán)境或監(jiān)測(cè)對(duì)象的信息,主要完成各種監(jiān)測(cè)信號(hào)的拾取和轉(zhuǎn)換。傳感器作為監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的基本組成部分,在整個(gè)系統(tǒng)中起著舉足輕重的作用。根據(jù)不同的監(jiān)測(cè)需要,主要有應(yīng)變傳感器、位移傳感器、加速度傳感器、速度傳感器、溫度傳感器、攝像機(jī)等。傳感器主要是將待測(cè)的物理

17、量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)或光信號(hào)。傳感器子系統(tǒng)橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 傳感器子系統(tǒng)主梁撓度監(jiān)測(cè)支座變形監(jiān)測(cè)墩臺(tái)沉降監(jiān)測(cè)主梁應(yīng)力監(jiān)測(cè)裂縫監(jiān)測(cè)體外預(yù)應(yīng)力監(jiān)測(cè)主梁溫度監(jiān)測(cè)環(huán)境溫度監(jiān)測(cè)車輛荷載監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)主梁振型監(jiān)測(cè)頻率、阻尼比監(jiān)測(cè)傳感器子系統(tǒng) 監(jiān)測(cè)參數(shù)頻響特性精度穩(wěn)定性測(cè)量對(duì)象及環(huán)境靈敏度線性范圍613254傳感器選型原則傳感器子系統(tǒng) 傳感器選型原則人工監(jiān)測(cè)利用簡(jiǎn)單的儀器,定期用人工監(jiān)測(cè)。這種方法簡(jiǎn)單,成本低。但費(fèi)時(shí),費(fèi)力,監(jiān)測(cè)的誤差比較大自動(dòng)化監(jiān)測(cè)采用各類傳感器及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),這種方法自動(dòng)化程度高,準(zhǔn)確性高,但成本較大。聯(lián)合監(jiān)測(cè)將人工監(jiān)測(cè)和自動(dòng)監(jiān)測(cè)結(jié)合起來,利用一些小型的自動(dòng)化程度較高的

18、監(jiān)測(cè)設(shè)備,配合人工監(jiān)測(cè)。這種方法適用于一般常規(guī)的結(jié)構(gòu),是目前比較常用的一種監(jiān)測(cè)方法。監(jiān)測(cè)方式分類橋梁變形的分類靜態(tài)變形：通常指變形觀測(cè)的結(jié)果只表示某一期間內(nèi)的變形值，例如：墩臺(tái)變形。動(dòng)態(tài)變形：指在外力影響下而產(chǎn)生的變形，它是以外力為函數(shù)表示的對(duì)于時(shí)間的變化，其觀測(cè)結(jié)果是表示橋梁某個(gè)時(shí)刻的瞬時(shí)變形，例如：橋梁結(jié)構(gòu)的撓度變形。傳感器子系統(tǒng) 橋梁變形的分類及監(jiān)測(cè)方式自動(dòng)化監(jiān)測(cè)人工監(jiān)測(cè)人工監(jiān)測(cè)精密水準(zhǔn)測(cè)量全站儀坐標(biāo)法酌情選取自動(dòng)化監(jiān)測(cè)北斗/GPS監(jiān)測(cè)測(cè)量機(jī)器人監(jiān)測(cè)靜力水準(zhǔn)儀監(jiān)測(cè)LVDT位移傳感器監(jiān)測(cè)橋梁撓度沉降儀監(jiān)測(cè)變形監(jiān)測(cè)手段隨著科技的發(fā)展和現(xiàn)場(chǎng)的需要不斷地向前發(fā)展和革新。每一種手段技術(shù)都有它的優(yōu)勢(shì)

19、和不足，監(jiān)測(cè)范圍和精度有差異，適用性也不同。在不同的監(jiān)測(cè)目標(biāo)下，綜合考慮監(jiān)測(cè)成本和監(jiān)測(cè)精度，采用不同的技術(shù)手段，監(jiān)測(cè)效果和效率會(huì)有所不同。將兩種甚至更多技術(shù)融合起來，功能可以互補(bǔ)起來，將會(huì)起到更好的效果，這也將是以后發(fā)展的趨勢(shì)?？偨Y(jié)中小跨徑傳感器子系統(tǒng) 橋梁變形的分類及監(jiān)測(cè)方式測(cè)試原理：根據(jù)安裝在橋梁各處連通管內(nèi)液面高度的變化獲得橋梁撓度的變化。當(dāng)橋梁梁體發(fā)生變形時(shí)，固定在梁體上的水管也將隨之移動(dòng)，此時(shí)，各豎直水管內(nèi)的液面將與基準(zhǔn)點(diǎn)處的液面保持在同一水平面，但各測(cè)點(diǎn)處的豎直水管液面卻發(fā)生了大小不等的相對(duì)移動(dòng)，測(cè)得的相對(duì)位移量即是該被測(cè)點(diǎn)的撓度值。結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)方法 靜力水準(zhǔn)儀工作原理：在使用中，

20、多個(gè)靜力水準(zhǔn)儀的容器用通液管聯(lián)接，每一容器的液位由傳感器測(cè)出，傳感器的浮子位置隨液位的變化而同步變化，由此可測(cè)出各測(cè)點(diǎn)的液位變化量。靜力水準(zhǔn)儀傳感器類型磁致伸縮式靜力水準(zhǔn)儀光柵光纖式靜力水準(zhǔn)儀電容式靜力水準(zhǔn)儀振弦式靜力水準(zhǔn)儀CCD式靜力水準(zhǔn)儀電感式靜力水準(zhǔn)儀結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)方法 靜力水準(zhǔn)儀測(cè)量方法液體材料的影響靜力水準(zhǔn)儀主要是通過對(duì)容器中的液體液面高度進(jìn)行觀測(cè)，從而達(dá)到測(cè)量高差的目的，因此液體的選擇是一個(gè)關(guān)鍵。通常的液體有水，玻璃水等。延遲效應(yīng)的影響 溫度的影響靜力水準(zhǔn)系統(tǒng)中的連通介質(zhì)是液體，而液體極易受到外界溫度的影響從而改變它的物理形態(tài)，即熱脹冷縮特性，甚至氣化或凝結(jié)，導(dǎo)致容器的液面高度產(chǎn)生不

21、同程度的升高或者降低，嚴(yán)重影響了測(cè)量的精度。以水為例，20時(shí)相對(duì)于4 的線膨脹系數(shù)時(shí)，溫度在20附近每變化1 ，液面高度變化在0.04mm。容器中液體變化趨勢(shì)相對(duì)于溫度變化趨勢(shì)有一定的滯后性。這是由于容器中盛納的液體較多，當(dāng)外界溫度發(fā)生變化時(shí)，液體吸熱或者放熱需要花費(fèi)一定時(shí)間，導(dǎo)致液體溫度與外界溫度不同步。影響因素分析結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)方法 靜力水準(zhǔn)儀測(cè)量方法靜力水準(zhǔn)儀的優(yōu)點(diǎn)比較多，比如：測(cè)量精度高、穩(wěn)定性強(qiáng)、不受低溫影響等。主要是通過液位高低的測(cè)量來確定被測(cè)體的垂直沉降。主要使用在地鐵、隧道、橋梁、建筑物基礎(chǔ)等的沉降觀測(cè)。缺點(diǎn)呢，主要是由于液體的粘滯作用，靜力水準(zhǔn)儀管路內(nèi)部的液體需要時(shí)間才能流動(dòng)并

22、且平衡，那么，在這段時(shí)間內(nèi)，就無法實(shí)現(xiàn)高速測(cè)量沉降變化量。 結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)方法 靜力水準(zhǔn)儀測(cè)量方法測(cè)試原理：用兩端以恒力牽引并固定于被測(cè)體外不變位的靜止物上的0.30.6細(xì)鋼絲作為靜止參考基準(zhǔn)，沉降儀固定于被測(cè)結(jié)構(gòu)體上，用沉降儀與靜止參考基準(zhǔn)之間的相對(duì)位移變化來測(cè)得被測(cè)結(jié)構(gòu)體的沉降、撓度值。安裝方式箱外安裝箱內(nèi)安裝無線撓度沉降儀結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)方法 橋梁撓度沉降儀工作原理：LVDT(Linear.Variable.Differential.Transformer)是線性可變差動(dòng)變壓器縮寫。工作原理簡(jiǎn)單地說是鐵芯可動(dòng)變壓器。它由一個(gè)初級(jí)線圈，兩個(gè)次級(jí)線圈，鐵芯，線圈骨架，外殼等部件組成。當(dāng)鐵芯由中間向

23、兩邊移動(dòng)時(shí)，次級(jí)兩個(gè)線圈輸出電壓之差與鐵芯移動(dòng)成線性關(guān)系。結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)方法 LVDT位移傳感器LVDT的可動(dòng)鐵芯和線圈之間通常沒有實(shí)體接觸，也就是說 LVDT是沒有摩擦的部件，其機(jī)械壽命，理論上是無限長的。無摩擦測(cè)量，無限的機(jī)械壽命無限的分辨率輸入/輸出隔離堅(jiān)固耐用、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)零位可重復(fù)性徑向不敏感LVDT構(gòu)造對(duì)稱，零位可回復(fù)?？捎糜诟咚僭诰€檢測(cè)，進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量，自動(dòng)控制。LVDT 對(duì)于鐵芯的軸向運(yùn)動(dòng)非常敏感，徑向運(yùn)動(dòng)相對(duì)遲鈍。線圈氣密封，不再需要對(duì)運(yùn)動(dòng)構(gòu)件進(jìn)行動(dòng)態(tài)密封，采用不銹鋼外殼，可以置于腐蝕性液體或氣體中。1234567LVDT 被認(rèn)為是變壓器的一種，因?yàn)樗膭?lì)磁輸入（初級(jí)）和輸出（次

24、級(jí)）是完全隔離的。LVDT 無需緩沖放大器，可以認(rèn)為它是一種有效的模擬信號(hào)元件。動(dòng)態(tài)特性好LVDT 的無摩擦運(yùn)作及其感應(yīng)原理使它具有真正的無限分辨率, 可以對(duì)鐵芯最微小的運(yùn)動(dòng)作出響應(yīng)。結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)方法 LVDT位移傳感器安裝示意圖結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)方法 LVDT位移傳感器鋼絲自由端固定方式傳感器現(xiàn)場(chǎng)安裝方式結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)方法 LVDT位移傳感器HY-65DJB3000B應(yīng)變傳感器振弦式傳感器，使用一年左右數(shù)據(jù)精準(zhǔn)程度較高，價(jià)格低廉，監(jiān)測(cè)中應(yīng)變測(cè)試使用較為廣泛光纖光柵傳感器，壽命多達(dá)數(shù)年，數(shù)據(jù)采集頻率高，準(zhǔn)確度高，還具有較多的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用于監(jiān)測(cè)要求高的橋梁HY-65DJB3000B應(yīng)變傳感器，便于安裝

25、攜帶，數(shù)據(jù)采集簡(jiǎn)潔準(zhǔn)確，使用周期較短，廣泛應(yīng)用于橋梁荷載試驗(yàn)特點(diǎn)分辨度：0.1精度：2.00%穩(wěn)定性：一般需2次儀表支持：需要連線方式：每個(gè)傳感器都需要單獨(dú)的線和2次儀表連接環(huán)境適應(yīng)性：好光纖光柵式應(yīng)變傳感器分辨度：0.1精度：0.2%1.0%穩(wěn)定性：好需2次儀表支持：需要連線方式：所有傳感器可以串接到一根線上環(huán)境適應(yīng)性：較好分辨度：0.1精度：1.0%穩(wěn)定性：好需2次儀表支持：不需要連線方式：所有傳感器可以串接到一根線上或采用無線接收環(huán)境適應(yīng)性：好振弦式應(yīng)變傳感器結(jié)構(gòu)應(yīng)力監(jiān)測(cè) 應(yīng)變測(cè)量方法工作原理：當(dāng)被測(cè)結(jié)構(gòu)物內(nèi)部的應(yīng)力發(fā)生變化時(shí)，應(yīng)變計(jì)同步感受變形，變形通過前、后端座傳遞給振弦轉(zhuǎn)變成振弦應(yīng)

26、力的變化，從而改變振弦的振動(dòng)頻率。電磁線圈激振振弦并測(cè)量其振動(dòng)頻率，頻率信號(hào)經(jīng)電纜傳輸至讀數(shù)裝置，即可測(cè)出被測(cè)結(jié)構(gòu)物內(nèi)部的應(yīng)變量。同時(shí)可同步測(cè)出埋設(shè)點(diǎn)的溫度值。結(jié)構(gòu)應(yīng)力監(jiān)測(cè)方法 振弦傳感器優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn) 反應(yīng)速度慢，不適宜動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè) 鋼弦在長期荷載作用下易產(chǎn)生松弛，不適宜長期監(jiān)測(cè)鋼弦應(yīng)變計(jì)內(nèi)部的鋼弦一般是通過螺釘緊固在傳感器基座上，長期使用中會(huì)逐漸松弛而導(dǎo)致失效 穩(wěn)定性好，零漂小、能同時(shí)測(cè)量溫度；抗干擾能力強(qiáng)、測(cè)值可靠 精度高Description of the contents 振弦傳感器是機(jī)械結(jié)構(gòu)式的，鋼弦為轉(zhuǎn)換元件，存在滯后性，只適用于靜態(tài)和不大于10Hz的動(dòng)態(tài)測(cè)試。結(jié)構(gòu)應(yīng)力監(jiān)測(cè)方法 振弦傳感器

27、工作原理：當(dāng)光柵光纖所處環(huán)境的溫度、應(yīng)力、應(yīng)變或其它物理量發(fā)生變化時(shí)，光柵的周期或纖芯折射率將發(fā)生變化，從而使反射光的波長發(fā)生變化，通過測(cè)量物理量變化前后反射光波長的變化，就可以獲得待測(cè)物理量的變化情況。結(jié)構(gòu)應(yīng)力監(jiān)測(cè)方法光珊光纖應(yīng)變傳感器精度高大量程高分辨率實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)抗干擾能力強(qiáng)壽命長易于實(shí)現(xiàn)測(cè)量及數(shù)據(jù)的自動(dòng)化處理優(yōu)點(diǎn)電絕緣且抗電磁干擾能力強(qiáng);經(jīng)初步加速老化試驗(yàn)證明,暴露環(huán)境和退火條件下的光纖光柵,工作周期大于25年也沒有明顯的性能退化。結(jié)構(gòu)應(yīng)力監(jiān)測(cè)方法光珊光纖應(yīng)變傳感器缺點(diǎn)需要專業(yè)人員施工造價(jià)高封裝質(zhì)量影響結(jié)構(gòu)應(yīng)力監(jiān)測(cè)方法光珊光纖應(yīng)變傳感器工作原理：應(yīng)變傳感器的寶石測(cè)頭與微動(dòng)測(cè)頭在接受到結(jié)構(gòu)體

28、表面變形時(shí)，其變形被傳遞到寶石測(cè)頭，寶石測(cè)頭帶動(dòng)內(nèi)置釤鈷合金材料移動(dòng)，霍爾芯片在永久磁場(chǎng)中移動(dòng)產(chǎn)生電壓信號(hào)。此電壓信號(hào)通過內(nèi)致16位單片機(jī)經(jīng)過非線性編碼調(diào)制成RS485標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出。A/D轉(zhuǎn)換在傳感器內(nèi)部完成，從傳感器出來的數(shù)字信號(hào)通過電腦中的采樣分析軟件自動(dòng)記錄、顯示和存儲(chǔ)。安裝方式短期長期HY-65DJB3000B 應(yīng)變傳感器結(jié)構(gòu)應(yīng)力監(jiān)測(cè)方法 HY-65DJB3000B 應(yīng)變傳感器加速度傳感器橋梁振動(dòng)監(jiān)測(cè)動(dòng)力性能監(jiān)測(cè)振動(dòng)監(jiān)測(cè)應(yīng)包括振動(dòng)響應(yīng)監(jiān)測(cè)和振動(dòng)激勵(lì)監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)參數(shù)可為加速度、速度、位移及應(yīng)變。橋梁動(dòng)力特性參數(shù)的變化(頻率、振型、模態(tài)阻尼系數(shù))是橋梁構(gòu)件性能改變的標(biāo)志。橋梁的振動(dòng)水平(

29、振動(dòng)幅值)反映橋梁的安全運(yùn)營狀態(tài)。橋梁自振頻率的降低、橋梁局部振型的改變可能預(yù)示著結(jié)構(gòu)的剛度降低和局部破壞，是進(jìn)行結(jié)構(gòu)損傷評(píng)估的重要依據(jù)。分類電容式加速傳感器伺服式加速度傳感器壓阻式加速度傳感器壓電式加速度傳感器加速度傳感器第一層：工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線，使用RS485總線或無線作為通信通道 第二層：光纖網(wǎng)，使用光纜作為通信線路 第三層：監(jiān)控中心局域網(wǎng)，使用超五類網(wǎng)線 第四層：Internet網(wǎng)，4G、WiFi等信號(hào) 網(wǎng)絡(luò)傳輸模式設(shè)計(jì) 遠(yuǎn)程管理中心和管理人員通過Internet網(wǎng)隨時(shí)隨地查看監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，了解橋梁的健康狀態(tài) 數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)無線傳輸模塊現(xiàn)場(chǎng)采集設(shè)備光柵光纖解調(diào)儀無線采集+AD轉(zhuǎn)換模塊數(shù)據(jù)采

30、集與傳輸系統(tǒng)無線傳輸模塊短距離WiFiUHF無線數(shù)傳Zigbee中距離長距離微波通信GPRSGSM3G4G5G物聯(lián)卡一米幾百米幾百千米幾百米幾千米按距離分類數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)無線傳輸模塊ZigBee是基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的低功耗局域網(wǎng)協(xié)議。根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，ZigBee技術(shù)是一種短距離、低功耗的無線通信技術(shù)。這一名稱（又稱紫蜂協(xié)議）來源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂(bee)是靠飛翔和“嗡嗡”(zig)地抖動(dòng)翅膀的“舞蹈”來與同伴傳遞花粉所在方位信息，也就是說蜜蜂依靠這樣的方式構(gòu)成了群體中的通信網(wǎng)絡(luò)。其特點(diǎn)是近距離、低復(fù)雜度、自組織、低功耗、低數(shù)據(jù)速率。主要適合用于自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域

31、，可以嵌入各種設(shè)備。簡(jiǎn)而言之，ZigBee就是一種便宜的，低功耗的近距離無線組網(wǎng)通訊技術(shù)。ZigBee是一種低速短距離傳輸?shù)臒o線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。ZigBee協(xié)議從下到上分別為物理層(PHY)、媒體訪問控制層(MAC)、傳輸層(TL)、網(wǎng)絡(luò)層(NWK)、應(yīng)用層(APL)等。數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng) ZIgBee例1：通過藍(lán)色打字突出，并實(shí)現(xiàn)突出各項(xiàng)預(yù)警指標(biāo)值黃色預(yù)警閾值橙色預(yù)警閾值黃色預(yù)警增加監(jiān)測(cè)頻次橙色預(yù)警結(jié)構(gòu)全面評(píng)估返回正常監(jiān)測(cè)各項(xiàng)指標(biāo)均 未超過閾值某項(xiàng)指標(biāo) 超過黃色閾值某項(xiàng)指標(biāo)超過橙色閾值，或多次超過黃色閾值，或多項(xiàng)指標(biāo)同時(shí)超過黃色閾值，或發(fā)生極端突發(fā)事件結(jié)構(gòu)安全預(yù)警模塊實(shí)時(shí)在線預(yù)警流程的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)安全

32、預(yù)警模塊預(yù)警閾值的設(shè)定原則1歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)值基于歷史監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)得到各個(gè)預(yù)警指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，并取具有95%保證率的預(yù)警指標(biāo)分位值作為黃色預(yù)警閾值。隨著橋梁運(yùn)營年限的增加，歷史監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)積累越來越多，可將其反饋到結(jié)構(gòu)預(yù)警體系中，定期更新預(yù)警閾值。2最不利工況響應(yīng)值考慮正常使用極限狀態(tài)下設(shè)計(jì)荷載的組合情況，取各荷載組合下的最不利工況響應(yīng)值作為紅色預(yù)警閾值。隨著橋梁運(yùn)營年限的增加，需根據(jù)定期更新的荷載模型和結(jié)構(gòu)模型，對(duì)最不利工況響應(yīng)值作出相應(yīng)調(diào)整。3規(guī)范限值規(guī)范限值。采用國家或地方頒布的相關(guān)規(guī)范與規(guī)程規(guī)定的限值作為預(yù)警閾值。由于規(guī)范限值原則上是不允許突破的，因此規(guī)范限值通常用作紅色預(yù)警閾值。根據(jù)55噸車荷載

33、下測(cè)量的實(shí)際撓度值推算出結(jié)構(gòu)開裂后的剛度，修正有限元模型，根據(jù)開裂后剛度計(jì)算在設(shè)計(jì)荷載下的理論位移值，當(dāng)實(shí)測(cè)位移或變形大于該計(jì)算值的0.80倍時(shí)，進(jìn)行黃色預(yù)警；實(shí)測(cè)位移或變形大于理論位移值或一個(gè)月內(nèi)發(fā)現(xiàn)10次以上黃色預(yù)警時(shí)，進(jìn)行橙色預(yù)警。00.801正常監(jiān)測(cè)預(yù)警報(bào)警、安全評(píng)估、維修管理預(yù)警線報(bào)警線m/SLSSLS正常運(yùn)營極限值m運(yùn)營狀態(tài)監(jiān)測(cè)結(jié)果結(jié)構(gòu)安全預(yù)警模塊預(yù)警閾值的設(shè)定原則諸永高速懷魯立交橋健康監(jiān)測(cè)項(xiàng)目實(shí)時(shí)在線預(yù)警閾值設(shè)定原則基本安全安全存在一定安全隱患結(jié)構(gòu)安全預(yù)警模塊預(yù)警閾值的設(shè)定原則安全基本安全存在一定安全隱患存在嚴(yán)重安全隱患00.801正常監(jiān)測(cè)預(yù)警報(bào)警、安全評(píng)估、維修管理預(yù)警線報(bào)警線

34、m/SLSSLS正常運(yùn)營極限值m運(yùn)營狀態(tài)監(jiān)測(cè)結(jié)果結(jié)構(gòu)安全預(yù)警模塊預(yù)警級(jí)別安全1存在嚴(yán)重安全隱患515基本安全存在嚴(yán)重安全隱患存在一定安全隱患。預(yù)警級(jí)別劃分標(biāo)準(zhǔn)混凝土結(jié)構(gòu)跨中下?lián)蠈?dǎo)致混凝土梁出現(xiàn)比預(yù)期值更大的主跨跨中下?lián)系闹饕蛩赜袃蓚€(gè)：一是結(jié)構(gòu)剛度的降低，二是結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)發(fā)生變化，這兩種因素也會(huì)產(chǎn)生耦合影響，大多數(shù)情況下，導(dǎo)致主跨跨中出現(xiàn)比預(yù)期值更大的主跨下?lián)犀F(xiàn)象，往往是這兩種因素共同作用的結(jié)果。 結(jié)構(gòu)安全預(yù)警模塊離線預(yù)警安裝方式短期24小時(shí)箱梁跨中撓度趨勢(shì)線 采用改進(jìn)的移動(dòng)平均值法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘，可以得到橋梁上部結(jié)構(gòu)隨時(shí)間損傷的曲線，根據(jù)結(jié)構(gòu)損傷曲線，為橋梁預(yù)防性養(yǎng)護(hù)及時(shí)提供技術(shù)資料。 結(jié)

35、構(gòu)安全預(yù)警模塊離線預(yù)警結(jié)構(gòu)安全預(yù)警模塊預(yù)警結(jié)果統(tǒng)計(jì)結(jié)構(gòu)安全預(yù)警模塊預(yù)警結(jié)果輸出4損傷程度，評(píng)估損傷的嚴(yán)重程度321損傷定位，確定損傷的位置損傷檢測(cè)，判斷是否存在損傷結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別及評(píng)估模塊損傷識(shí)別層次壽命預(yù)測(cè)，預(yù)估結(jié)構(gòu)的剩余壽命 迄今為止，對(duì)于不使用結(jié)構(gòu)模型的基于振動(dòng)的損傷識(shí)別方法，主要能進(jìn)行第層次和第層次的損傷識(shí)別。當(dāng)振動(dòng)的方法與結(jié)構(gòu)模型結(jié)合，在某些情況下可以達(dá)到第層次的損傷識(shí)別。而第層次的損傷識(shí)別與預(yù)測(cè)通常要與斷裂力學(xué)，疲勞壽命分析，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)評(píng)估的領(lǐng)域相結(jié)合才可能實(shí)現(xiàn)。結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別：:通過對(duì)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵性能指標(biāo)的測(cè)試和分析,判斷結(jié)構(gòu)是否受到損傷;如果結(jié)構(gòu)受到損傷,則損傷置、損傷大小如何;為判斷

36、結(jié)構(gòu)能否繼續(xù)使用及其剩余壽命估計(jì)提供決策依據(jù)。結(jié)構(gòu)的損傷識(shí)別主要包括4個(gè)遞進(jìn)層次:1級(jí)別一：整體狀態(tài)主要承重構(gòu)件（主要通過測(cè)量交通負(fù)荷所引起的整體撓度）。2級(jí)別二：斷面狀態(tài)動(dòng)態(tài)汽車衡重分類系統(tǒng)，采用經(jīng)校準(zhǔn)的加速度計(jì)，在模式識(shí)別的基礎(chǔ)上，再現(xiàn)豎向懸臂的變形。3級(jí)別三：局部狀態(tài)如橋梁扭轉(zhuǎn)支撐底部和頂部的連接（利用附加的應(yīng)變計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證）。每天的交通量與由貨運(yùn)交通產(chǎn)生的疲勞度相關(guān)的結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)反應(yīng)兩者之間的關(guān)系來確定的。一個(gè)必不可少的需求是以雨流計(jì)數(shù)法來減少永久性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)量，雨流計(jì)數(shù)法可以描述在不同密度和出現(xiàn)概率時(shí)與剩余疲勞相關(guān)的循環(huán)反應(yīng)周期。目前橋梁結(jié)構(gòu)壽命是通過損傷累計(jì)引起的應(yīng)力來計(jì)算的，因此對(duì)

37、于通過轉(zhuǎn)換得到的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，有必要進(jìn)行整體與局部的有限元分析。結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別及評(píng)估模塊損傷識(shí)別級(jí)別結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別及評(píng)估模塊損傷識(shí)別流程作用激勵(lì)待測(cè)結(jié)構(gòu)傳感器動(dòng)態(tài)信息特征提取狀態(tài)信息健康監(jiān)測(cè)與損傷診斷加固維修安全性與剩余壽命評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)加固方案輸出結(jié)果有損傷無損傷繼續(xù)使用輸出結(jié)果損傷模式損傷特征結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別及評(píng)估模塊損傷識(shí)別方法指紋識(shí)別方法（即損傷指標(biāo)方法）基于模型的損傷識(shí)別方法時(shí)頻分析方法模式匹配方法頻域分析方法結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法模型修正方法基于固有頻率變化的損傷識(shí)別方法基于振型變化的損傷識(shí)別方法基于剛度變化的損傷識(shí)別方法基于柔度變化的損傷識(shí)別方法基于振型曲率變化的損傷識(shí)別方法基于殘余力向量的損傷識(shí)別檢測(cè)

38、方法基于單元模態(tài)應(yīng)變能變化率的損傷識(shí)別方法基于傳遞函數(shù)(頻響函數(shù))變化的損傷識(shí)別方法直接法靈敏度法神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法智能優(yōu)化算法Wigner-Ville 分布HUbert-Huang變換(HHT)方法小波分析方法基于小波奇異性檢測(cè)的方法基于損傷前后小波變換系數(shù)變化的方法基于小波變換和彈性波傳播理論的方法基于小波變換和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法基于無模型的損傷識(shí)別方法關(guān)鍵問題測(cè)試噪聲及各種環(huán)境不確定性干擾 測(cè)試技術(shù)及儀器精度的制約 環(huán)境綜合激勵(lì)并非理想白噪聲 測(cè)試自由度及模態(tài)不完備 土木工程結(jié)構(gòu)的損傷識(shí)別問題目前沒有真正的解決總結(jié)結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別及評(píng)估模塊損傷識(shí)別關(guān)鍵問題常用系統(tǒng)組合方式系統(tǒng)組合一傳感器：靜力水準(zhǔn)儀+振

39、弦傳感器+裂縫+溫度采樣頻率：低數(shù)據(jù)傳輸方式：S485總線+GPSR采集方式：自動(dòng)化采集系統(tǒng)組合二系統(tǒng)組合三傳感器：水準(zhǔn)儀+振弦傳感器+裂縫+溫度采樣頻率：低數(shù)據(jù)傳輸方式：ZigBee采集方式：人工+自動(dòng)化采集傳感器：LVDT+光纖光柵應(yīng)變傳感器+溫度采樣頻率：高數(shù)據(jù)傳輸方式：無線+光纜采集方式：自動(dòng)化采集中小跨徑健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)系統(tǒng)組合方式監(jiān)測(cè)方法及內(nèi)容橋梁線形-水準(zhǔn)儀關(guān)鍵截面應(yīng)力-振弦傳感器新老混凝土應(yīng)力-振弦傳感器裂縫- 振弦傳感器溫度-溫度傳感器橋梁概況橋面全寬為12m，橫向布置為0.5m+11m+0.5m，上部結(jié)構(gòu)采用等截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，其中9號(hào)橋第四聯(lián)組成為527m，梁高1.6

40、m；第五聯(lián)跨度組成為38+250+38，梁高為2.5m。2012年11月，進(jìn)行了修復(fù)性加固，對(duì)超過0.15mm的裂縫進(jìn)行灌縫注膠處理，腹板加厚在加厚腹板內(nèi)增設(shè)預(yù)應(yīng)力，箱梁內(nèi)增設(shè)體外索，進(jìn)行張拉加固，箱梁底部張貼鋼板，并將橋面二恒鑿除后植筋后重新鋪裝，將原12.5cm的鋪裝層增大為20cm。中小跨徑健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)案例一監(jiān)測(cè)及數(shù)據(jù)傳輸方式自動(dòng)化監(jiān)測(cè)+人工定期監(jiān)測(cè)應(yīng)力、裂縫、溫度自動(dòng)化橋面線形人工定期監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸S485總線+GPSR采樣頻率橋梁線形-1次/季度關(guān)鍵截面應(yīng)力-1次/15分鐘新老混凝土應(yīng)力-1次/15分鐘裂縫-1次/15分鐘溫度-1次/15分鐘第五聯(lián)溫度監(jiān)測(cè)斷面第四聯(lián)溫度監(jiān)測(cè)斷面中小跨徑

41、健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)案例一第五聯(lián)變形監(jiān)測(cè)斷面第四聯(lián)變形監(jiān)測(cè)斷面中小跨徑健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)案例一中小跨徑健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)案例一數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)總體框圖中小跨徑健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)案例一應(yīng)變傳感器安裝橋面線形測(cè)點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)采集儀現(xiàn)場(chǎng)照片中小跨徑健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)案例一 半年的運(yùn)營期時(shí)間內(nèi)，第四聯(lián)各跨撓度均有增加，第一跨跨中下?lián)?mm，第二跨跨中下?lián)?mm，第三跨跨中下?lián)?mm，第四跨跨中下?lián)?mm，第五跨下?lián)?mm；根據(jù)公路橋梁計(jì)算狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)（JTG/T H21-2011）表5.1.1-8，跨中最大撓度5mm計(jì)算跨徑的1/1000=27mm，橋梁結(jié)構(gòu)處于安全狀態(tài)。中小跨徑健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)案例一應(yīng)變測(cè)試斷面應(yīng)變測(cè)點(diǎn)布置荷載組合：恒載1.0+鋼

42、束一次1.0+鋼束二次1.0+汽車荷載1.0+溫度正（負(fù)）梯度1.0；斷面位置A-A（G-G）C-C(F-F)E-EB-BD-D下緣下緣下緣下緣上緣上緣成橋應(yīng)力-4.9-2.5-1.0-2.8-3.5-2.3應(yīng)力最大值-3.2-0.41.1-1.4-2.6-1.6應(yīng)力最小值-5.4-3.6-1.8-4.5-4.4-3.0中小跨徑健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)案例一C-C斷面下緣應(yīng)力圖A-A斷面下緣應(yīng)力圖中小跨徑健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)案例二監(jiān)測(cè)方法及內(nèi)容橋梁線形-LVDT位移傳感器應(yīng)力、溫度-光纖傳感器監(jiān)測(cè)及數(shù)據(jù)傳輸方式應(yīng)力、溫度光纜橋面線形無線微波傳輸采樣頻率主梁撓度-80Hz應(yīng)力、溫度-100Hz中小跨徑健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)案

43、例二中小跨徑健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)案例二中小跨徑健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)案例二中小跨徑健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)案例二中小跨徑健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)案例二中小跨徑健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)案例二243橋梁管養(yǎng)技術(shù)研究方向結(jié)構(gòu)損傷研究與發(fā)展的方向基于視覺識(shí)別的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別技術(shù)5基于動(dòng)態(tài)響應(yīng)參數(shù)的車輛荷載識(shí)別技術(shù)04中小跨徑橋梁健康監(jiān)測(cè)未來發(fā)展方向1中小跨徑橋梁健康監(jiān)測(cè)云平臺(tái)系統(tǒng)無損檢測(cè)技術(shù)面對(duì)我國橋梁工程材質(zhì)、損傷、缺陷和受力狀態(tài)的檢測(cè)需求，需要研發(fā)橋梁永久荷載下橋梁受力狀態(tài)非破損檢測(cè)技術(shù)及裝備，發(fā)展橋梁損傷和缺陷的可視化檢測(cè)診斷方法及裝備體系，構(gòu)建服役橋梁材質(zhì)狀況高精度量化無損檢測(cè)技術(shù)體系，以支撐我國橋梁養(yǎng)護(hù)和安全保障水平的提升。評(píng)定方法養(yǎng)護(hù)理念研究總

44、方向面對(duì)我國橋梁長期性能研究和運(yùn)營管理的技術(shù)需求，需要研發(fā)高精度、長壽命、智能化傳感器，發(fā)展橋梁關(guān)鍵狀態(tài)參數(shù)和性能指標(biāo)長期跟蹤監(jiān)測(cè)技術(shù)，構(gòu)建橋梁健康診斷以及性能和抗力衰變監(jiān)測(cè)技術(shù)體系與標(biāo)準(zhǔn)，研發(fā)基于BIM技術(shù)的橋梁管養(yǎng)系統(tǒng)，以推動(dòng)我國公路橋梁養(yǎng)護(hù)管理技術(shù)的發(fā)展。健康監(jiān)測(cè)技術(shù)面對(duì)服役橋梁養(yǎng)護(hù)科學(xué)決策的技術(shù)需求，需要進(jìn)一步完善和發(fā)展橋梁技術(shù)狀況評(píng)定、承載能力和減災(zāi)防災(zāi)能力鑒定方法，構(gòu)建橋梁安全可靠性評(píng)估和使用壽命預(yù)測(cè)等的理論體系及技術(shù)方法，以推動(dòng)我國橋梁服役可靠性的提升和使用壽命的延長。面對(duì)我國服役橋梁養(yǎng)護(hù)管理和橋梁資產(chǎn)保全增效的技術(shù)需求，需要轉(zhuǎn)變橋梁養(yǎng)護(hù)理念，發(fā)展橋梁預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)，提升橋梁機(jī)械

45、化養(yǎng)護(hù)能力，構(gòu)建符合我國國情的橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)及裝備體系，以促進(jìn)我國橋梁技術(shù)向“建養(yǎng)并重”轉(zhuǎn)型發(fā)展。橋梁管養(yǎng)研究方向改進(jìn)橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)，全面提升橋梁服役性能橋梁健康監(jiān)測(cè)云平臺(tái)現(xiàn)代信息化架構(gòu)正從縱向“信息孤島”向橫向整合的“信息云”演進(jìn)信息架構(gòu)從 “煙囪型”演變?yōu)闊o所不在的“層次資源化的云”橋梁健康監(jiān)測(cè)云平臺(tái)，以云計(jì)算技術(shù)為基礎(chǔ)，專注橋梁檢測(cè)、監(jiān)測(cè)、養(yǎng)護(hù)管理信息化建設(shè)，面向大中小型各類橋梁，構(gòu)建一個(gè)提供信息化管理解決方案的云計(jì)算平臺(tái)。云平臺(tái)是集物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算和大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理分析于一體，為用戶提供信息化基礎(chǔ)設(shè)施、監(jiān)測(cè)與管理軟件及運(yùn)行平臺(tái)等優(yōu)質(zhì)的云計(jì)算資源，提供異構(gòu)數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)異地備份容災(zāi)、大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管

46、理分析、結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)分析與報(bào)告、綜合安全評(píng)估與智能預(yù)警等服務(wù)。橋梁云平臺(tái)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)云平臺(tái)云平臺(tái)演變趨勢(shì)云平臺(tái)優(yōu)勢(shì)12345成本節(jié)約：不再需要單獨(dú)的機(jī)房建設(shè)與運(yùn)維、聘請(qǐng)專業(yè)的管理人員、支付高昂的獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)費(fèi)用；只需支付較低的普通網(wǎng)絡(luò)費(fèi)用和云計(jì)算服務(wù)費(fèi)用。中小型橋梁在線監(jiān)測(cè)完美解決方案：精簡(jiǎn)橋梁現(xiàn)場(chǎng)在線監(jiān)測(cè)設(shè)施，節(jié)省工程造價(jià)，通過集約化管理，降低在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)維護(hù)工作量。安全可靠：異地?cái)?shù)據(jù)備份容災(zāi)保障，并提供統(tǒng)一的監(jiān)控、報(bào)警、問題處理等專業(yè)服務(wù)，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，避免數(shù)據(jù)的丟失遺漏。高效的數(shù)據(jù)分析處理能力：提供優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定的服務(wù)器群，實(shí)現(xiàn)高效的大數(shù)據(jù)分析處理，減少用戶在一手?jǐn)?shù)據(jù)的獲取及整理上的工作量。簡(jiǎn)約橋梁在線監(jiān)測(cè)：簡(jiǎn)化施工過程和系統(tǒng)運(yùn)維，讓用戶只需關(guān)注橋梁現(xiàn)場(chǎng)傳感設(shè)備安裝，提供更加全面的監(jiān)測(cè)功能，真正實(shí)現(xiàn)橋梁在線監(jiān)測(cè)簡(jiǎn)約而不簡(jiǎn)單。橋梁云平臺(tái)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)云平臺(tái)云計(jì)算隨需自助服務(wù)。基于虛擬化技術(shù)快速部署資源或資源動(dòng)態(tài)擴(kuò)展。隨時(shí)隨地用任何網(wǎng)絡(luò)設(shè)備訪問。減少用戶終端的處理負(fù)擔(dān)。降低了用戶對(duì)于IT專業(yè)知識(shí)的依賴。多人共享資源池?？杀槐O(jiān)控與量測(cè)的服務(wù)。云計(jì)算就是“按需應(yīng)變”的網(wǎng)絡(luò)延伸，即服務(wù)提供商按照用戶不斷變化的需求提供