小沟特大桥健康状态评估系统的研究.pdf

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1、文章编号：l009—94J4l(2012)06一0020—02川＼沟特大桥健康状态评估系统的研究口口韩之江(山西省交通科学研究院，山西太原030006)摘要：桥梁健康监测的目的是利用桥梁现场的无损测试信息和桥梁的特型分析，以识别桥梁健康状态的变化，为桥梁结构的维修养护和管理提供科学依据。采用基于准静态识别的统计对比诊断法，对某特大桥的健康状态进行了评估。关键词：桥梁；健康监测；健康状态；评估系统；准静态识别中图分类号：U446．2文献标识码：B在线监测。应力采用的是光纤光栅混凝土表面应变传感器FBGs323R20，挠度采用的是液体连通管光电式挠度传感器，振动采用的是89l一4型拾振器，温度采用

2、的是温度传感器Dsl8820，轴重采用的是RoadIraxBL压电薄膜交通传感器。目前以上各系统运行正常。引言2准静态识别统计方法桥梁是交通运输中的一个重要环节，它的使用安全直接影响到人民群众的生命和财产安全。桥梁健康监测是通过对桥梁实时的无损监测或定期的无损检测，发现桥梁结构细微损伤的特征信息，从而对桥梁结构的使用状态、安全状态进行智能评价，发出预警信号，为桥梁的维修、养护和科学决策提供依据和指导。目前，桥梁结构损伤识别的研究尚处于基础性的探索阶段，已有的研究和应用成果大致包括试验模态分析、模型修正与系统识别、动力指纹、神经网络及统计分析等方法。根据以上介绍的有关桥梁结构损伤识别的方法，为了

3、实现对小沟特大桥健康状态的基本评估，我们采用了基于准静态识别的统计对比诊断法。1桥梁概况小沟特大桥位于新广武至原乎高速公路上，为左右分离桥梁结构。左幅桥桥梁全长820m，桥跨组成为：(55m+5×100m+55m)(主桥)+(7×30m)(引桥)；右幅桥桥梁全长850m，桥跨组成为：30m(弓I桥)+(55m+5×loOm+55m)(主桥)+(7×30m)(引桥)。主桥上部采用刚构一连续组合结构体系，单箱单室变截面箱梁，主桥下部结构采用钢筋混凝土薄壁空心墩，钻孔灌注桩基础。设计荷载为汽车一超20，挂车一120。针对小沟特大桥桥梁结构的特点，开展了包括挠度、应变、温度、振动、汽车轴重等5个方面的

4、实时所谓基于准静态识别统计对比诊断桥梁结构整体性能的评估方法，其核心思想是：以过桥车辆荷载作为准静态荷载，监测车辆荷载所引起的桥梁结构各釉响应变化，同时监测车辆的速度、轴重、轴距及环境温度等，根据监测数据(包括汽车过桥时桥梁结构的各种响应及其对应的汽车速度、轴重、环境温度等；桥上无车时桥梁结构的各种响应及其对应的环境温度)，统计对比分析桥梁结构的各种响应随车辆荷载和环境温度等变化而变化的规律。通过对比分析，进行桥梁结构健康状况的诊断和评估，从而实现对桥梁结构整体性能和行车安全的预报预测。3评估系统的实现3．1数据采集(1)实时显示、采集车辆通过桥上测区时，汽车的过桥时间、车速、轴数、轴距。(2

5、)实时显示、采集桥梁结构各被测物理量(应变、竖向挠度、振动等)的时程曲线、最大值和超限报警等。(3)汽车通过测试区时，当车重或挠度超过规定的阈值时，则将数据记录入库保存。用户呵以通过数据查洵系统对库存数据进行数据分析、对比、数据处理等工作，还可查询每次车辆过桥时的各种被测量的历史数据、时程曲线等。3．2监测数据预处理每次采样结束后，系统市即对该次采样的数据进行必要的分析和处理，每24h系统进行一次全面·20·Re辩arch&A即Ucati蚰ofBlliIdingMaterials的数据分析和预处理。数据处理的内容和方法既可预先设定，也可以在监测过程中通过Intemet远程设置。监测系统中的全部

6、测点所监测的每一次过桥的完整数据，均送人计算机进行预处理，以便确定各测次的数据是否应该保存。为了压缩或减少数据库的库存数据量，监测数据入库之后必须进行预处理。对原始数据流的预处理原则是：(1)尽可能多地保存对结构健康评估有用的原始数据。(2)删除无用的或对结构健康评估意义不大的原始数据，以最大限度地压缩或减少库存数据量。(3)保存所有测次各个测点原始数据的统计特征数。原始数据的统计特征数主要包括：汽车上桥的时间、汽车过桥的平均速度、轴数、轴距及当时的环境温度；各测点量值变化时程曲线的最大值、最小值；各振动测点时程曲线中出现各级振幅值的次数。3．3数据处理与统计分析(1)每天对当天的测试数据全部

7、保存，每24h将当天采集到的全部测试数据进行一次系统地处理。①统计出当天各测次中各振动测点数据的特征数，即桥梁跨中振幅的最大值、出现最大振幅时对应的时间、强振频率值；当天各测次中各挠度测点的最大挠度值；当天各测次中各应变测点的最大应变值以及对应的汽车轴重、速度、当时的环境温度等。②绘出当天各测次中的绝对最大振幅值、最大挠度值、最大梁端位移值、最大应变值的二维分布图(其中x：不同测次；I，：绝对最大