大型桥梁结构长期健康监测技术研究

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1、桥梁结构健康监测技术研究现状与发展趋势报告人：苏木标报告的内容桥梁健康监测的目的和意义目前国内外的研究现状今后的发展趋势工程应用实例结束语1.桥梁健康监测的目的和意义何谓健康监测？1.1问题提出桥梁结构正朝向大跨度、轻柔化、复杂化和多功能的方向发展；荷载向高速重载方向发展；在使用过程中，受到车辆荷载、风载、冲击振动等复合载荷作用，其力学行为复杂，再加上环境气候的氧化、腐蚀、材料老化等因素的影响，将使桥梁的结构健康状态逐渐发生变化。1.桥梁健康监测的目的和意义1.1问题提出目前我国桥梁的状况：我国现在已建桥梁100余万座，但是由于主客观原因，

2、桥梁垮塌事件屡有发生，造成人民生命和国家财产的重大损失（如綦江大桥整体垮塌，造成40人死亡；仅以广东省为例，全省有4万余座桥梁，4千余座有不同程度损伤，370座列为危桥）。发达国家的桥梁建设期早，问题更为严重。桥梁垮塌频发，例如：美国塔科马大桥垮塌的情景加拿大魁北克大桥整体垮塌（19000吨钢材和86名建桥工人落入水中，只有11人生还）帕劳共和国预应力混凝土连续刚构垮塌前后重庆綦江彩虹桥整体垮塌宜宾金沙江南门大桥垮塌后的情景辽宁盘锦田庄台大桥垮塌MississippiRiveBridge在建沱江大桥坍塌(36人死亡）1.桥梁健康监测的目的和

3、意义1.1问题提出由此可见，大型桥梁结构的运营安全是各国政府亟待解决的重大问题。如何及时发现桥梁结构在运营过程中存在的安全隐患，保证结构的运营安全，这是当前国际学术界和工程界面临的重大技术难题。1.桥梁健康监测的目的和意义1.1问题提出传统测试手段的局限性：对大型桥梁进行长期监测测试内容多、测点分布广、外部干扰大、野外运行环境恶劣，而传统的仪器设备和测试方法只能用于短期或临时人工检测，无法直接用于长期健康监测，不能直接预报桥梁结构的健康状态。保证桥梁结构安全运营的有效办法，就是要建立桥梁结构长期健康监测系统。1.桥梁健康监测的目的和意义1.

4、2健康监测的目的获取桥梁结构的工作环境信息，实时了解包括环境温度、风荷载和车辆荷载的变化；获取桥梁结构的响应特征信息，实时掌握桥梁结构的工作状况和健康状况（包括结构的整体性能和关键部位的局部损伤情况）。1.桥梁健康监测的目的和意义1.3健康监测的意义为评价大桥承受动、静载的能力和结构的可靠性（即评价桥梁结构的健康状态）提供实测数据；为验证大桥设计理论与方法，修改桥梁设计规范提供科学依据；为实现对桥梁结构的科学管理、养护、维修及运营决策，确保运营安全提供依据。1.桥梁健康监测的目的和意义桥梁健康监测系统环境监测结构性能监测环境温度、温差、风荷

5、载交通荷载、地震荷载船撞荷载静动态响应监测变形、应力、振动结构特性分析养护、维修、管理决策实施荷载及结构响应是否异常模态特性疲劳特性健康状态评估结构是否损伤超限报警现场检查常规检查详细检查特殊检查是否局部开裂、屈曲、腐蚀、退化大桥养护、维修、管理决策示意图目前国内外的研究现状2.1桥梁健康监测系统的构成传感器系统（包括温度、应变、位移、振动、挠度、风速等各类传感器）数据采集与传输系统（包括信号调理仪、数据采集仪及通信网络等）数据处理与控制系统（包括数据处理、采集控制、数据库管理与查询等）健康状态评估系统（包括损伤识别、健康状态评估及管理决策

6、建议等）2.目前国内外的研究现状2.2桥梁健康监测技术研究内容桥梁健康监测技术综合了现代传感技术、网络通信技术、计算机技术、信号分析与处理技术、数据采集与控制技术、数据库管理技术、数据挖掘技术、预测技术、结构分析理论、结构损伤识别与状态评估理论及管理决策理论等多学科领域的知识，是一门新兴的交叉学科。近年来，随着相关学科的发展，桥梁健康监测技术已成为国内外工程界和学术界研究的热点。2.目前国内外的研究现状2.2桥梁健康监测技术研究内容研究内容主要包括：新型传感器及数采设备的研制与开发；数据无线传输技术研究；信号分析、处理及数据挖掘技术研究；传

7、感器的优化布设研究；结构损伤识别理论研究；桥梁健康状态评估技术研究桥梁网络化运营管理及养修决策技术研究。2.目前国内外的研究现状2.3理论研究状况涌现了大量的研究论文，研究内容包括：智能传感器、多功能采集仪、传感器的优化布置、信号无线传输技术、结构损伤识别方法、健康状态评估及桥梁生命周期管理养护等。举办了许多以结构健康监测为主题的国际会议，比如：国际健康监测研讨会（InternationalWorkshoponStructuralHealthMonitoring)；欧洲健康监测研讨会（EuropeanWorkshoponStructural

8、HealthMonitoring)；新型结构健康监测研讨会（InternationalWorkshoponStructuralHealthMonitoringofInnovati