[發(fā)明專利]四位一體的橋梁安全與健康監(jiān)測系統(tǒng)

無效

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• 申請日: 2012-06-04
• 公開（公告）號: CN102720119A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發(fā)明（設計）人: 梁鵬;吳向男;徐岳;王旭;李斌;郭立明
• 申請（專利權(quán)）人: 長安大學
• 主分類號: E01D1/00
• 分類號: E01D1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于橋梁工程領(lǐng)域，涉及一種四位一體的橋梁安全與健康監(jiān)測系統(tǒng)，尤其涉及一種針對大型復雜橋梁的四位一體的橋梁安全與健康監(jiān)測系統(tǒng)。

背景技術(shù)

橋梁工程投資規(guī)模大，服役期長，由于質(zhì)量缺陷、荷載效應、環(huán)境侵蝕、材料老化、自然災害和人為災害等不利因素的耦合作用將不可避免地導致結(jié)構(gòu)的損傷累積、抗力衰減和功能退化，從而使橋梁的安全性、適用性與耐久性下降，造成頻繁養(yǎng)護維修，極端情況下可能引發(fā)災難性事故。

為確保大型橋梁建造與運營全過程的可靠性，加強橋梁健康狀況的監(jiān)測和評估，實施全壽命周期的主動監(jiān)控與養(yǎng)護管理，受到橋梁工作者與全社會的廣泛關(guān)注。橋梁施工監(jiān)控、荷載試驗、巡檢養(yǎng)護、健康監(jiān)測是常采用的4大技術(shù)措施。

橋梁施工監(jiān)控是指在施工過程中對大橋“施工→量測→識別→預測→調(diào)整→預告→施工”的循環(huán)過程，以保障大橋的施工安全，并使得最終成橋內(nèi)力和線形盡可能與設計理想狀態(tài)。

橋梁荷載試驗是指在橋梁結(jié)構(gòu)施工完成交付運營前，或在橋梁使用過程中，進行成橋靜動載荷試驗，測試大橋在標準最不利活載下結(jié)構(gòu)的響應，評定結(jié)構(gòu)的工作狀況和承載能力，以驗證橋梁結(jié)構(gòu)是否滿足設計要求，是否可交付使用或是否可繼續(xù)使用。

橋梁健康監(jiān)測是指在運營過程中對大橋的作用源(輸入)和作用響應(輸出)進行監(jiān)測，以評價大橋的適用性、安全性和耐久性，制定主動、預防性的養(yǎng)護措施，是橋梁檢測的發(fā)展方向。

巡檢養(yǎng)護是傳統(tǒng)的橋梁檢測方法，通過人工目測和人工無損檢測技術(shù)，實現(xiàn)對橋梁技術(shù)狀況評定，制定養(yǎng)護措施。

施工監(jiān)控、荷載試驗、巡檢養(yǎng)護、健康監(jiān)測分別為橋梁建造和運營期內(nèi)不同階段的工作內(nèi)容，具有不同的結(jié)構(gòu)狀態(tài)。在設計、實施、維護等過程中，由于缺乏統(tǒng)一規(guī)劃，大多現(xiàn)有的各個系統(tǒng)以獨立的方式進行運作，缺乏全盤考慮，具有如下缺點：(1)健康監(jiān)測系統(tǒng)部分儀器設備與施工監(jiān)控、荷載試驗、巡檢養(yǎng)護重復設置，部分儀器在主體工程完工后不便或不能安裝，不能事先考慮與交通工程、主體工程的銜接，造成破壞與浪費。(2)健康監(jiān)測系統(tǒng)只能監(jiān)測結(jié)構(gòu)在使用階段的各種響應，而對結(jié)構(gòu)影響巨大的恒載效應及施工過程信息已經(jīng)丟失，海量的健康監(jiān)測數(shù)據(jù)稱為“信息孤島”。(3)由于軟件、硬件，數(shù)據(jù)采集、管理，識別、評估的不統(tǒng)一，造成健康監(jiān)測系統(tǒng)很難與巡檢養(yǎng)護管理系統(tǒng)實質(zhì)性融合，也不能有效整合施工監(jiān)控、成橋荷載試驗信息，使得投入巨資的健康監(jiān)測系統(tǒng)的實用性有限。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的以上缺陷，本發(fā)明提供一種四位一體的橋梁安全與健康監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)將工程階段不同，服務目的不同的施工監(jiān)控、荷載試驗、巡檢養(yǎng)護、健康監(jiān)測四個系統(tǒng)進行實質(zhì)性融合，實現(xiàn)四個系統(tǒng)的順序銜接、硬件資源和信息資源共享。建立一個全面、實用、先進的橋梁安全與健康監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)從監(jiān)測信息的完整性、信息的銜接與綜合利用、經(jīng)濟性等方面均是最合理的。

其技術(shù)方案為：一種四位一體的橋梁安全與健康監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括施工監(jiān)控系統(tǒng)、荷載試驗系統(tǒng)、巡檢養(yǎng)護系統(tǒng)、健康監(jiān)測系統(tǒng)四個部分：

1、施工監(jiān)控系統(tǒng)

在設計施工監(jiān)控系統(tǒng)的傳感器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)時，其選型、位置和數(shù)量應盡量兼顧健康監(jiān)測系統(tǒng)的需要。部分傳感器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可共用，但也應注意到兩者對硬件要求的會有所不同。健康監(jiān)測系統(tǒng)的部分儀器也必須在施工階段預埋、預留。

橋梁施工監(jiān)控中的各個關(guān)鍵靜力工況，通過實測或參數(shù)識別，獲得結(jié)構(gòu)實際參數(shù)，建立一個包含內(nèi)力、線形誤差在內(nèi)的、更能真實反映橋梁實際狀態(tài)的分析模型。該模型為建立橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)的初始基準有限元模型提供了重要參考。

2、荷載試驗系統(tǒng)

除作為通車前最后一道全面檢測工序外，還強調(diào)荷載試驗的參數(shù)識別、模型建立與修正和建立初始基準狀態(tài)等功能，為后期健康監(jiān)測系統(tǒng)提供關(guān)鍵依據(jù)。

荷載試驗也可以利用健康監(jiān)測系統(tǒng)來獲取部分測試結(jié)果，故現(xiàn)場工作量很小；也可以根據(jù)荷載試驗獨立的測試系統(tǒng)結(jié)果校準健康監(jiān)測系統(tǒng)。

3、巡檢養(yǎng)護系統(tǒng)

健康監(jiān)測系統(tǒng)與巡檢養(yǎng)護系統(tǒng)結(jié)合，能夠有效地掌握橋梁結(jié)構(gòu)的健康狀態(tài)。這個綜合系統(tǒng)按照下面的策略進行建立：(1)狀態(tài)的改變通過力學監(jiān)測系統(tǒng)來獲取基本信息。(2)損傷檢測主要通過人工目視巡檢與損傷傳感器直接檢測。