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1、!122!北方交通2008橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)研究現(xiàn)狀分析12魏保立蘇曉慧(1.鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院建筑工程管理系,鄭州450012;2.鄭州糧油食品工程建筑設(shè)計(jì)院,鄭州450052)摘要:橋梁結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測(cè)研究是近年國際學(xué)術(shù)研究的熱點(diǎn)問題之一,涉及許多不同的研究領(lǐng)域。簡要介紹橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的有關(guān)內(nèi)容,對(duì)橋梁健康監(jiān)測(cè)現(xiàn)階段研究內(nèi)容進(jìn)行了分類,并針對(duì)各個(gè)部分內(nèi)容的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了分析。關(guān)鍵詞::橋梁;健康監(jiān)測(cè);損傷診斷;研究現(xiàn)狀中圖分類號(hào):U443文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào):1673-605
2、2(2008)01-0122-041引言2橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)現(xiàn)狀20世紀(jì)90年代以來,伴隨著世界大規(guī)模公路隨著傳感器、數(shù)據(jù)傳輸、計(jì)算機(jī)軟硬件、信號(hào)分建設(shè)的展開和我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,我國的橋梁建析和人工智能的迅速發(fā)展,基于計(jì)算機(jī)的自動(dòng)的、能設(shè)進(jìn)入了一個(gè)全面發(fā)展的階段。近年來,我國先后連續(xù)甚至實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的結(jié)構(gòu)健康系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)建造了近百座大跨度橋梁。然而橋梁在建造和使用用與發(fā)展,尤其以在大型橋梁結(jié)構(gòu)上應(yīng)用最多。如過程中,由于受到環(huán)境、有害物質(zhì)的侵蝕,車輛、風(fēng)、香港的青馬大橋,廣東的虎門大橋,江蘇的江陰大橋地震、疲勞、人為因素等作用,以及材料自身
3、性能的以及潤揚(yáng)公路大橋都安裝了監(jiān)測(cè)裝置。不斷退化,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)各部分在遠(yuǎn)沒有達(dá)到設(shè)計(jì)年限大型橋梁結(jié)構(gòu)工程的實(shí)時(shí)、在線的健康監(jiān)測(cè)系前就產(chǎn)生不同程度的損傷和劣化。這些損傷如果不統(tǒng)一般由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成。硬件能及時(shí)得到檢測(cè)和維修,輕則影響行車安全和縮短系統(tǒng)對(duì)于橋梁結(jié)構(gòu)或大型網(wǎng)架結(jié)構(gòu)來說,包括對(duì)結(jié)橋梁使用壽命,重則導(dǎo)致橋梁突然破壞和倒塌。如構(gòu)環(huán)境荷載進(jìn)行測(cè)試的儀器(如風(fēng)速風(fēng)向儀,壓力11996年12月,廣東韶關(guān)特大橋坍塌,導(dǎo)致32人死傳感器等)和對(duì)結(jié)構(gòu)響應(yīng)進(jìn)行測(cè)試的儀器(如加速亡,59人受傷;1999年1月重慶的彩虹大橋倒塌,導(dǎo)度傳感器,應(yīng)變
4、傳感器等);軟件系統(tǒng)則通過硬件系致41人死亡,14人受傷。因此,為保證橋梁結(jié)構(gòu)的統(tǒng)測(cè)得的數(shù)據(jù),對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、歸納和推斷,安全性、適用性和耐久性,加強(qiáng)對(duì)橋梁健康狀況的監(jiān)進(jìn)行結(jié)構(gòu)的損傷識(shí)別、損傷定位和損傷程度的標(biāo)定測(cè)和評(píng)估,從而實(shí)施合理的養(yǎng)護(hù)管理工作極為重要。和評(píng)估,對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的安全狀態(tài)和存在的隱患做出較準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)。針對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的如何評(píng)價(jià)災(zāi)后受損橋梁和老化受損橋梁的殘余承載能力和可靠性,如何識(shí)別橋梁在破壞之前的損傷狀組成,現(xiàn)階段橋梁健康監(jiān)測(cè)研究的內(nèi)容主要包括:態(tài),以便對(duì)橋梁能否繼續(xù)使用和是否需要加固做出(1)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究
5、,包括監(jiān)測(cè)儀器、儀器的組成方法及布置;正確的決策,即結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別和結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè),是當(dāng)(2)數(shù)據(jù)分析與處理技術(shù)研究,即如何把現(xiàn)場(chǎng)今橋梁工程研究的熱點(diǎn)問題,得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,排除噪聲、儀器誤差等的影傳統(tǒng)上,橋梁結(jié)構(gòu)健康狀況評(píng)估是通過人工目響,從而得到和結(jié)構(gòu)健康相關(guān)的可靠數(shù)據(jù);測(cè)檢查或借助于便攜式儀器測(cè)量得到的信息進(jìn)行(3)橋梁結(jié)構(gòu)損傷診斷研究,包括損傷的報(bào)警、的。由于傳統(tǒng)檢查方法需要大量人力、物力和財(cái)力;損傷的定位和損傷的評(píng)定;通過橋梁的健康監(jiān)測(cè)判主觀性強(qiáng),難于量化;影響正常交通運(yùn)行;周期長,實(shí)斷橋梁現(xiàn)階段的健康狀態(tài),如果需要維修,提出時(shí)性差
6、等缺點(diǎn)和限制,它們無法直接有效地應(yīng)用于相應(yīng)的維修決策;如果橋梁損傷導(dǎo)致結(jié)構(gòu)不能繼續(xù)大型橋梁的健康狀況檢查,因此現(xiàn)階段有必要建立使用,提出相應(yīng)的重建決策。橋梁健康監(jiān)測(cè)框架如和發(fā)展一個(gè)針對(duì)橋梁的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)與安全評(píng)估系圖1所示:統(tǒng),用以監(jiān)測(cè)和評(píng)估大橋在運(yùn)營期間其結(jié)構(gòu)的承載能力、運(yùn)營狀態(tài)和耐久能力等。第1期魏保立等:橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)研究現(xiàn)狀分析!123!要求。大型橋梁結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)以及所處的外部環(huán)境均較復(fù)雜,要求健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的傳感器能夠較全面地獲取橋梁結(jié)構(gòu)的環(huán)境荷載、局部性態(tài)、整體性態(tài)等信息。Inaudi組成的研究小組在1993
7、~2001年時(shí)間內(nèi)共在橋梁、水壩、隧道、發(fā)電站等70多個(gè)不同圖1橋梁健康監(jiān)測(cè)框架場(chǎng)合成功安裝了約1500個(gè)光纖傳感器,用于檢測(cè)結(jié)3橋梁結(jié)構(gòu)健康現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究構(gòu)的應(yīng)力、應(yīng)變、振動(dòng)、損傷和裂縫等或者進(jìn)行大型大型橋梁健康現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不單是傳統(tǒng)的以人結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測(cè),其中95%~100%都達(dá)到了預(yù)期工方法為主的檢測(cè)手段的簡單改進(jìn),而是運(yùn)用現(xiàn)代的設(shè)計(jì)功能;周文松等人針對(duì)大型橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)化傳感設(shè)備與光電通信技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù),實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有傳感器類型多、信噪比小等特點(diǎn),系統(tǒng)研測(cè)橋梁在各種環(huán)境條件下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)和行為。反映究大型橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
8、的設(shè)計(jì)方結(jié)構(gòu)工作和損傷狀態(tài)的基本要素是結(jié)構(gòu)的靜力響應(yīng)法。吳皓瑩等人圍繞藍(lán)牙技術(shù)提出構(gòu)建由固定無線和動(dòng)力響應(yīng)。大跨橋梁進(jìn)行全面靜力響應(yīng)檢測(cè)在技傳感器組成
