大型橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展

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1、大型橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展摘要：實(shí)施長(zhǎng)期的意義結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的大型橋梁,為了安全的結(jié)構(gòu)和操作安全問(wèn)題在早期預(yù)警損壞或惡化之前修復(fù)的成本甚至是災(zāi)難性的崩潰,也被橋行政當(dāng)局所公認(rèn)。發(fā)展一個(gè)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)系統(tǒng)大規(guī)模真正橋，一個(gè)能夠提供信息來(lái)評(píng)估結(jié)構(gòu)完整性、耐用性和可靠性在整個(gè)橋生命周期,確保最優(yōu)維護(hù)計(jì)劃和安全的橋操作提出了各級(jí)技術(shù)挑戰(zhàn),從選擇合適的傳感器的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)健康評(píng)價(jià)體系。本文探討了最近的技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展及其應(yīng)用結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)到大型橋梁項(xiàng)目。需要技術(shù)融合從不同的學(xué)科,和一個(gè)結(jié)構(gòu)健康評(píng)價(jià)范式,是真的能夠幫助優(yōu)先橋,維護(hù)和應(yīng)急修理康復(fù)了。關(guān)鍵詞：大型橋梁；結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)(SHM)；儀器儀表系統(tǒng)；損傷診斷

2、；橋梁養(yǎng)護(hù)中圖分類(lèi)號(hào)：K928.78文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：簡(jiǎn)介6結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的發(fā)展技術(shù)監(jiān)測(cè)、評(píng)估和評(píng)估現(xiàn)有的或新建橋梁已經(jīng)達(dá)到某種程度的成熟。在結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)在歐洲上實(shí)現(xiàn)橋梁,美國(guó)、加拿大、日本、韓國(guó),中國(guó)和其他國(guó)家都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通常設(shè)想到:(i)驗(yàn)證假設(shè)和參數(shù)設(shè)計(jì)的潛在好處,改進(jìn)設(shè)計(jì)規(guī)范和指導(dǎo)未來(lái)的類(lèi)似結(jié)構(gòu)；(ii)檢測(cè)異常在加載和響應(yīng),以及可能的損傷/惡化處于初期階段,確保結(jié)構(gòu)和運(yùn)營(yíng)安全；(iii)提供實(shí)時(shí)信息后立即進(jìn)行安全評(píng)價(jià)災(zāi)害和極端事件；（iv）提供證據(jù)和指導(dǎo)規(guī)劃和優(yōu)先橋檢查、康復(fù)、維護(hù)和修理；(v)監(jiān)測(cè)維修和重建與視圖的評(píng)估的有效性,改造和維修保養(yǎng)工作

3、；(vi)獲得大量的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)對(duì)葉片在橋梁工程的研究,如風(fēng)力和抗震設(shè)計(jì)、新結(jié)構(gòu)類(lèi)型和智能材料的應(yīng)用程序。開(kāi)發(fā)和實(shí)施一個(gè)結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠完全實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)和利益，但目前仍然是一個(gè)挑戰(zhàn),需要協(xié)調(diào)跨學(xué)科研究完全適應(yīng)創(chuàng)新性技術(shù)在應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)的其他學(xué)科的土木工程的社區(qū)。實(shí)際上,結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的主題主要國(guó)際研究近年來(lái)。在這個(gè)主題的研究涵蓋了傳感、通信、信號(hào)處理、數(shù)據(jù)管理、系統(tǒng)識(shí)別、信息技術(shù)等。它需要機(jī)械,電氣以及民用計(jì)算機(jī)工程等之間的協(xié)作。當(dāng)前的挑戰(zhàn)橋結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)被確認(rèn)為分布式和嵌入式傳感、數(shù)據(jù)管理和存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)挖掘和知識(shí)發(fā)現(xiàn)、診斷方法、和演示的有用和可靠的信息橋梁所有者/經(jīng)理為決策在維護(hù)和管理。在本文中

4、,在之后的現(xiàn)狀的概述大型橋梁健康監(jiān)測(cè)實(shí)踐中,作者探索一些關(guān)鍵問(wèn)題有關(guān)上述挑戰(zhàn),對(duì)于研究者和實(shí)踐者們,通過(guò)引用幾個(gè)健康監(jiān)測(cè)工程范例。2、實(shí)踐狀態(tài)的橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)6成功的實(shí)現(xiàn)和操作的長(zhǎng)期結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的橋梁被廣泛報(bào)道。到目前為止大約40大跨度橋梁(跨度100米或更長(zhǎng)時(shí)間),世界與結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)。典型的例子是偉大的皮帶橋在區(qū)別,在加拿大的聯(lián)邦大橋,在香港的青馬大橋,在美國(guó)海軍準(zhǔn)將巴里橋,明石海峽大橋在日本,在韓國(guó)首爾橋。20個(gè)大型橋梁在中國(guó)(包括香港特別行政區(qū))檢測(cè)與實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)。這個(gè)清單不包括東海大橋(包括兩個(gè)主要的跨度斜拉橋分別為420米和332米),杭州灣大橋(包括兩個(gè)主要的跨度斜

5、拉橋分別為448米和318米)和第三南京長(zhǎng)江大橋(一個(gè)雙塔斜拉橋主跨度648米)的長(zhǎng)期結(jié)構(gòu)性的健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是目前正在設(shè)計(jì)。最近的一些實(shí)踐趨勢(shì)在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)為大規(guī)模橋是值得一提的。(i)6(我)對(duì)一些最近的橋梁如深圳西走廊,昂船洲大橋,上海崇明穿越(一個(gè)雙塔斜拉橋主跨度1200米)和墨西拿海峽大橋(一個(gè)懸索橋主跨度3300米),一個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求在招標(biāo)作為橋梁設(shè)計(jì)的。集成橋梁設(shè)計(jì)和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)確保設(shè)計(jì)工程師的重要問(wèn)題是反映在監(jiān)控系統(tǒng),同時(shí)實(shí)現(xiàn)民事規(guī)定監(jiān)測(cè)系統(tǒng)被認(rèn)為是在橋的設(shè)計(jì)。(ii)實(shí)施長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在新的橋梁如第四錢(qián)江橋,深圳西部通道,昂船洲大橋和蘇通大橋是完成與橋施工進(jìn)度同步。這樣一

6、些特定類(lèi)型的傳感器,例如,腐蝕傳感器,應(yīng)變儀和光纖傳感器可以嵌入到結(jié)構(gòu)在某橋安裝階段。(iii)最近設(shè)計(jì)了長(zhǎng)期健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)多用監(jiān)測(cè)橋梁的完整性,耐用性和可靠性。在香港,一個(gè)改進(jìn)從青馬大橋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括更多的昂船洲大橋環(huán)境測(cè)量傳感器如腐蝕傳感器、氣壓計(jì),濕度計(jì)和雨量計(jì)促進(jìn)橋梁安全/可靠性評(píng)估。另一個(gè)例子是蘇通大橋的監(jiān)控系統(tǒng),將把大部分的嵌入式傳感器目前屬于基礎(chǔ)穩(wěn)定和安全監(jiān)控系統(tǒng)，專為施工監(jiān)測(cè)只有)增強(qiáng)了上層建筑長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)橋耐久性評(píng)估。3、傳感和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在過(guò)去的十年里取得了重大進(jìn)展傳感技術(shù)和各種創(chuàng)新的傳感系統(tǒng),如光纖傳感器和無(wú)線傳感器現(xiàn)在正成為商用。一個(gè)傳感系統(tǒng)是至關(guān)重要的實(shí)

7、現(xiàn)結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的橋梁。想象的未來(lái)的橋梁健康監(jiān)測(cè)使用一個(gè)數(shù)組的廉價(jià)、空間分布、無(wú)線供電,無(wú)線網(wǎng)絡(luò),嵌入式傳感設(shè)備支持頻繁和按需收購(gòu)實(shí)時(shí)信息和環(huán)境影響的加載,結(jié)構(gòu)特性和響應(yīng)。光纖傳感器已經(jīng)成功地應(yīng)用于長(zhǎng)期的大型橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè),而應(yīng)用程序的無(wú)線傳感器橋梁監(jiān)測(cè)仍在技術(shù)演示階段。值得一提的是,一些傳統(tǒng)的傳感器變得不可行,當(dāng)應(yīng)用到大型橋梁行不通的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。例如,它是一個(gè)困難的任務(wù)來(lái)測(cè)量偏差(絕對(duì)位移)的大跨度橋梁。傳統(tǒng)的位移傳感器