橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測診斷理論與技術(shù)進(jìn)展

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1、茅以升基金會《橋梁健康監(jiān)測及維修加固新技術(shù)研討會》橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測診斷理論與技術(shù)進(jìn)展同濟(jì)濟(jì)學(xué)橋大學(xué)橋梁工程系孫利民2011.3.19昆明內(nèi)容提要?我國近年橋梁工程發(fā)展回顧?橋梁常見病害與常規(guī)檢測技術(shù)?大跨度橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)?橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測新理論、新技術(shù)?結(jié)語－土木工程基礎(chǔ)設(shè)施養(yǎng)護(hù)工程展望同濟(jì)大學(xué)橋梁工程系孫利民2我國近年橋梁工程發(fā)展回顧同濟(jì)大學(xué)橋梁工程系孫利民3我國大跨度橋梁建設(shè)?近二十多年來，我國（包括香港地區(qū)）已經(jīng)建成了100多座大跨度橋梁。?≥250m的梁式橋7座，最大跨徑橋梁為在建的重慶長江大橋（

2、330m）；?≥400m的斜拉橋29座，最大跨徑橋梁為在建的蘇通大橋（1088m）；?≥400m的懸索橋17座，最大跨徑橋梁為在建的西堠門大橋（1650m）；?≥400m的拱橋6座，最大跨徑橋梁為在建的朝天門大橋（552m）同濟(jì)大學(xué)橋梁工程系孫利民4美國及日本橋梁齡構(gòu)成已建橋Japan,70%,20yrs梁數(shù)分布︵USA,70%,30yrs%︶同濟(jì)大學(xué)橋梁工程系孫利民5我國的公路橋梁建設(shè)情況?到2005年的15年期間，我國修建公路91萬公里（含高速公路414.1萬公里），占2005年底全國總公路里程的44％，修

3、建的橋梁數(shù)及橋梁合計總里程分別占相應(yīng)總量的47％，66％。?到2010年底，我國高速公路由“十五”期末的4.1萬公里發(fā)展到747.4萬公里，五年新增333.3萬公里（增80%），居世界第二位。已經(jīng)建成公路橋梁65萬座、計210萬延米，已經(jīng)超過美國成為世界上公路橋梁最多的國家。同濟(jì)大學(xué)橋梁工程系孫利民6經(jīng)濟(jì)高速成長期建成的基礎(chǔ)設(shè)施特點(diǎn)及養(yǎng)護(hù)需求?經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展期建成的基礎(chǔ)設(shè)施具有以下特點(diǎn)：量大、集中、質(zhì)量低。?重大基礎(chǔ)設(shè)施的服役期長，甚至超過經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展持續(xù)期。?高效合理地規(guī)劃利用有限的資源，對基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行養(yǎng)護(hù)管理

4、是社會基礎(chǔ)設(shè)施管理工程的主要目的。尤其是在進(jìn)入經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入平穩(wěn)期、社會人口老齡化等問題日益突出的后工業(yè)社會后，諸多課題需要研究和應(yīng)對。?目前的橋梁養(yǎng)護(hù)仍以傳統(tǒng)的人工巡檢為主，不能滿足實(shí)際工程的要求，期待諸如健康監(jiān)測系統(tǒng)等新的技術(shù)手段。同濟(jì)大學(xué)橋梁工程系孫利民7橋梁常見病害與常規(guī)檢測技術(shù)同濟(jì)大學(xué)橋梁工程系孫利民8橋梁結(jié)構(gòu)性能退化要因?鋼筋混凝土橋：?鋼橋：銹蝕、疲勞同濟(jì)大學(xué)橋梁工程系孫利民9檢測和監(jiān)測的種類?日常巡檢：定性檢測，目測為主。?定期檢測：日常巡檢無法把握的構(gòu)件和內(nèi)容，定量把握。?詳細(xì)檢測：發(fā)現(xiàn)問題時。

5、?初期檢測：竣工試驗(yàn)。?臨時檢測：突發(fā)災(zāi)害后。?健康監(jiān)測：實(shí)時、自動、長期。同濟(jì)大學(xué)橋梁工程系孫利民10混凝土結(jié)構(gòu)非破壞檢測的種類和評價參數(shù)評價參數(shù)方法分類材料質(zhì)量強(qiáng)度·彈?；貜椃ㄆ渌暡ǚ◤椥圆ǚ_擊彈性波法彈性波法打音法彈性波法材料劣化超聲波法彈性波法AE（聲發(fā)射）法彈性波法內(nèi)部缺陷裂縫超聲波法彈性波法AE（聲發(fā)射）法彈性波法熱圖像法（紅外線）電磁波法X射線法電磁波法空隙·剝離超聲波法彈性波法沖擊彈性波法彈性波法打音法彈性波法熱圖像法（紅外線）電磁波法電磁波雷達(dá)法電磁波法X射線法電磁波法鋼筋銹蝕電位法其他

6、X射線法電磁波法鋼筋直徑·保護(hù)層厚度電磁誘導(dǎo)法電磁誘導(dǎo)法電磁波雷達(dá)法電磁波法同濟(jì)大學(xué)橋梁工程系孫利民11鋼結(jié)構(gòu)非破壞檢測的種類和評價參數(shù)評價參數(shù)方法分類X射線法電磁波法內(nèi)部缺陷超聲波法彈性波法AE法彈性波法X射線法電磁波法超聲波法彈性波法AE法彈性波法表面或表層缺陷渦流探傷法電磁誘導(dǎo)法熱像法熱圖像法（紅外線）電磁波法磁粉探傷法其他浸透探傷法其他同濟(jì)大學(xué)橋梁工程系孫利民12非破壞檢測主要方法—彈性波方法方法比較?混凝土材料：離離大散性大，應(yīng)應(yīng)術(shù)成用技術(shù)不成熟熟。?鋼材：分辨率要求高，對傳感器接觸狀態(tài)敏感。同濟(jì)大學(xué)

7、橋梁工程系孫利民13大跨度橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)同濟(jì)大學(xué)橋梁工程系孫利民14大跨度橋梁監(jiān)測系統(tǒng)的目的與功能目的：驗(yàn)證設(shè)計；支持養(yǎng)護(hù)管理決策。功能：自動實(shí)時監(jiān)測環(huán)境條件和橋梁響應(yīng)并直觀顯示結(jié)果（及時）；識別結(jié)構(gòu)損傷并對結(jié)構(gòu)異常緊急預(yù)警（自動預(yù)警）；記錄結(jié)構(gòu)狀態(tài)及長期變化趨勢（長期連續(xù)）。同濟(jì)大學(xué)橋梁工程系孫利民15我國大跨度橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)概況我國已有140余座大橋安裝橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)，一般特點(diǎn)為：?一般來說，一個大跨度橋梁的健康監(jiān)測系統(tǒng)由少則50、多則300個以上的傳感器測點(diǎn)組成，其費(fèi)用約占到橋梁總造價的050.5-

8、10%1.0%（20%2.0%）；?監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計理念越來越側(cè)重于為橋梁的養(yǎng)護(hù)管理提供支撐，偏重監(jiān)測內(nèi)容和技術(shù)而輕視測試數(shù)據(jù)處理和評價的設(shè)計方案越來越不易被橋梁業(yè)主所接受；?健康監(jiān)測系統(tǒng)本身的耐久性受到重視，要求傳感器和其他硬件具有可更換性，并且更換時不能影響到數(shù)據(jù)采集的連續(xù)性；?成橋后的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)與施工控制的監(jiān)測系統(tǒng)相結(jié)合，監(jiān)測數(shù)據(jù)內(nèi)容前伸到施工階段；?結(jié)構(gòu)狀態(tài)件態(tài)評估子系統(tǒng)和