【解決方案】橋梁健康監(jiān)測(cè)

時(shí)間：2024-04-10作者：武漢中地恒達(dá)科技有限公司瀏覽：75

1、監(jiān)測(cè)背景




1.1 監(jiān)測(cè)背景

隨著人口的不斷增長(zhǎng)，城市化步伐的加快，交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)成為了各國(guó)建設(shè)領(lǐng)域之一。公路橋梁作為基礎(chǔ)交通建設(shè)的重要組成部分，對(duì)于現(xiàn)代化交通系統(tǒng)的發(fā)展和運(yùn)行起著重要作用。中國(guó)公路橋梁行業(yè)自以來(lái)發(fā)展，從一開(kāi)始的空白到如今成為世界上擁有大型公路橋梁的國(guó)家之一。隨著國(guó)家進(jìn)一步推進(jìn)公路網(wǎng)建設(shè)以及農(nóng)村公路建設(shè)，公路橋梁規(guī)模逐年擴(kuò)大，新增大型公路橋梁不斷涌現(xiàn)。

目前，中國(guó)已經(jīng)建成的道路橋梁數(shù)量過(guò)100萬(wàn)座，總長(zhǎng)度過(guò)100萬(wàn)公里。其中，高速公路橋梁數(shù)量多，占比過(guò)50%。此外，截至2019年底，中國(guó)的公路總里程已經(jīng)過(guò)了5.2萬(wàn)公里，其中高速公路里程達(dá)到了1.4萬(wàn)公里。涉及梁式橋、拱橋、剛架橋、懸索橋、斜拉橋各個(gè)結(jié)構(gòu)類型。

龐大的公路橋梁網(wǎng)絡(luò)，使得今后公路橋梁行業(yè)維護(hù)管理將加嚴(yán)格，包括路面修復(fù)、橋梁加固、防護(hù)設(shè)施、防災(zāi)減災(zāi)等，這不僅可以延長(zhǎng)公路橋梁的使用壽命，保證道路，還可為解決“大修大建”造成的交通癱瘓問(wèn)題發(fā)揮積作用。

建立健全公路橋梁監(jiān)測(cè)體系，加強(qiáng)地震風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和抗震設(shè)防，為公路橋梁的確保保駕。其中，橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在重要橋梁和路網(wǎng)橋梁得以廣泛應(yīng)用，其在指導(dǎo)橋梁管養(yǎng)，橋梁病害的性治理方面起到了積作用。

為滿足長(zhǎng)大橋梁運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)管理需求，保證橋面行車的順暢，及時(shí)報(bào)告橋梁異常狀態(tài)，促進(jìn)橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)技術(shù)實(shí)用化與大橋養(yǎng)護(hù)的時(shí)效性。中地恒達(dá)憑借多年橋梁監(jiān)測(cè)經(jīng)驗(yàn)，將傳感器、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等技術(shù)結(jié)合，綜合分析橋梁施工、運(yùn)營(yíng)的實(shí)際情況，有效提升橋梁健康監(jiān)測(cè)的感知能力，對(duì)橋梁病害起到“防微杜漸”的作用，以產(chǎn)生大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

1.2 監(jiān)測(cè)的必要性

橋梁建成后隨著運(yùn)營(yíng)時(shí)間的推移，橋梁各構(gòu)件將面臨各種損傷及內(nèi)力狀態(tài)的改變，相應(yīng)橋梁的剛度和承載能力就會(huì)出現(xiàn)不同程度的衰減，這些損傷和內(nèi)力狀態(tài)的改變?nèi)绻軌虮活A(yù)先警告獲知，并且及時(shí)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整、維護(hù)、維修，就不會(huì)危及橋梁結(jié)構(gòu)的運(yùn)營(yíng)，否則在長(zhǎng)期疲勞下，多種因素耦合作用可能導(dǎo)致災(zāi)難性事故。

橋梁設(shè)施在長(zhǎng)期的使用過(guò)程中，由于環(huán)境侵蝕、材料老化和荷載的長(zhǎng)期效應(yīng)、疲勞效應(yīng)與突變效應(yīng)等災(zāi)害因素的耦合作用，將不可避免地導(dǎo)致結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)的損傷累積和抗力衰減，從而抵抗自然災(zāi)害，甚至正常環(huán)境作用的能力下降，端情況下可能引發(fā)災(zāi)難性的突發(fā)事故。對(duì)于大型橋梁結(jié)構(gòu)而言，由于其大跨、動(dòng)載、構(gòu)造復(fù)雜等結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使其力學(xué)行為復(fù)雜，在大橋的使用過(guò)程中，又受到車輛荷載、風(fēng)載、沖擊振動(dòng)等復(fù)合載荷作用，再加上環(huán)境氣候的氧化、腐蝕、材料老化等因素的影響，將使橋梁的結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)逐漸發(fā)生變化。

當(dāng)橋梁在對(duì)局部質(zhì)量嚴(yán)重退化的結(jié)構(gòu)進(jìn)行維修新時(shí)，由于不能對(duì)結(jié)構(gòu)各構(gòu)件的損傷狀況做出準(zhǔn)確的評(píng)估，常常不得不過(guò)于保守的對(duì)可能有問(wèn)題的部件予以全部換，造成不必要的材料浪費(fèi)和經(jīng)濟(jì)損失。

因此，如果不能對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的健康狀態(tài)進(jìn)行及時(shí)監(jiān)測(cè)評(píng)估，則難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并橋梁結(jié)構(gòu)的隱患。一旦橋梁局部失效或整體承載能力不足，勢(shì)必會(huì)影響橋梁結(jié)構(gòu)正常使用，甚至造成災(zāi)難性的重大事故，造成重大的人員和經(jīng)濟(jì)損失。

為實(shí)時(shí)掌控橋梁的使用狀況，輔助大橋管理和養(yǎng)護(hù)，構(gòu)建一個(gè)技術(shù)、措施合理、實(shí)用經(jīng)濟(jì)、易于管理、開(kāi)放兼容、符合橋梁運(yùn)營(yíng)環(huán)境和結(jié)構(gòu)特性的橋梁結(jié)構(gòu)在線健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是十分必要的。




 

1、系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足一定的原則，盡量做到、經(jīng)濟(jì)、合理。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是提供橋梁結(jié)構(gòu)信息的工具，使決策者可以針對(duì)特定目標(biāo)做出正確的決策，設(shè)計(jì)原則如下：

（1）保證系統(tǒng)的有效性。針對(duì)橋梁的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，根據(jù)結(jié)構(gòu)狀態(tài)識(shí)別和性評(píng)估要求確定監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目與傳感器測(cè)點(diǎn)布設(shè)。

（2）保證系統(tǒng)的性：由于橋梁結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為野外實(shí)時(shí)運(yùn)行，需保證系統(tǒng)的性，否則的儀器，在系統(tǒng)損壞的前提下也發(fā)揮不出應(yīng)有的作用及效果。

（3）保證系統(tǒng)的性：設(shè)備的選擇、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)功能與現(xiàn)在技術(shù)成熟監(jiān)測(cè)及測(cè)試技術(shù)發(fā)展水平、結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)的相關(guān)理論發(fā)展相適應(yīng)，具有和前預(yù)警性。

（4）可操作和易于維護(hù)性：系統(tǒng)應(yīng)易于管理、易于操作，對(duì)操作維護(hù)人員的技術(shù)水平及能力不應(yīng)要求過(guò)高，方便新?lián)Q代。

（5）系統(tǒng)應(yīng)該具有很好的開(kāi)放性、兼容性。在滿足功能要求的前提下，應(yīng)充分考慮現(xiàn)代技術(shù)的快速發(fā)展，以便系統(tǒng)升級(jí)。同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)與交通工程、管理養(yǎng)護(hù)等系統(tǒng)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)信息共享。

（6）系統(tǒng)具有遠(yuǎn)程固件升級(jí)功能：根據(jù)系統(tǒng)自檢以及系統(tǒng)需求可通過(guò)遠(yuǎn)程固件進(jìn)行完善，且系統(tǒng)具備各種類型的通訊協(xié)議和接口，可為后期設(shè)備升級(jí)服務(wù)。

（7）以優(yōu)成本控制：監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的一個(gè)原則就是利用優(yōu)布控方式做到既節(jié)省項(xiàng)目成本、后期維護(hù)投入的人力及物力，又能大限度發(fā)揮出監(jiān)測(cè)的效果。

總之，系統(tǒng)堅(jiān)持貫徹“技術(shù)可行、實(shí)施可能、經(jīng)濟(jì)合理”的基本原則，使得監(jiān)測(cè)系統(tǒng)做到可用、實(shí)用、好用的程度，充分發(fā)揮作用，為橋梁養(yǎng)護(hù)管理及運(yùn)營(yíng)提供數(shù)據(jù)上和技術(shù)上的支持。

2.2 系統(tǒng)組成

系統(tǒng)由感知層、傳輸層和運(yùn)用層組成，具體為傳感器系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理與控制系統(tǒng)、評(píng)價(jià)和預(yù)警子系統(tǒng)，通過(guò)各個(gè)層相互協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的各種功能。現(xiàn)就對(duì)系統(tǒng)組成及功能進(jìn)行介紹。

 

 

2.3 傳感器子系統(tǒng)

自動(dòng)化監(jiān)測(cè)傳感器子系統(tǒng)作為感知層，是整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)部分，能在惡劣條件下，對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)物的各監(jiān)測(cè)項(xiàng)能提供真實(shí)、實(shí)時(shí)和的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。傳感器子系統(tǒng)即把結(jié)構(gòu)等的變化，轉(zhuǎn)換成其他信號(hào)的方式，例如聲、光、電、磁等，對(duì)結(jié)構(gòu)的變化進(jìn)行定量，轉(zhuǎn)換成人們比較熟悉的數(shù)值等，從而了解結(jié)構(gòu)的受力及其他參數(shù)等。

2.4 數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)

數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)就是采集傳感器子系統(tǒng)測(cè)量的環(huán)境條件和結(jié)構(gòu)自身的聲、光、電、磁等信號(hào)，并將信號(hào)處理成數(shù)字信號(hào)。數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具有一定的診斷功能，對(duì)于異常的信息數(shù)據(jù)、傳感器失效和損壞部位等能進(jìn)行快速的分辨，并且保證系統(tǒng)能夠在惡劣的氣候條件（如雨、雪、臺(tái)風(fēng)、地震、暴雨等）下正常運(yùn)行，連續(xù)的采集傳輸橋梁監(jiān)測(cè)各監(jiān)測(cè)項(xiàng)的信息數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)還具有一定的數(shù)據(jù)初步處理功能。

2.5 子系統(tǒng)

子系統(tǒng)常用的通信方式有GPRS/4G/5G、光纖和無(wú)線網(wǎng)橋。視頻數(shù)據(jù)的傳輸常用的方式有光纖等。組網(wǎng)方式的選擇原則如下：

（1）現(xiàn)場(chǎng)和監(jiān)控可通視，且距離不過(guò)10km，可考慮采用無(wú)線網(wǎng)橋的方式進(jìn)行；

（2）現(xiàn)場(chǎng)無(wú)手機(jī)信號(hào)或數(shù)據(jù)流量過(guò)大（含視頻）時(shí)，需采用光纖進(jìn)行傳輸。

2.6 數(shù)據(jù)庫(kù)子系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫(kù)子系統(tǒng)是一種數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，為實(shí)際可運(yùn)行的存儲(chǔ)、維護(hù)和應(yīng)用系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)的軟件系統(tǒng)，是存儲(chǔ)介質(zhì)、處理對(duì)象和管理系統(tǒng)的集合體。其軟件主要包括操作系統(tǒng)、各種宿主語(yǔ)言、實(shí)用程序以及數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫(kù)子系統(tǒng)由數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)統(tǒng)一管理，數(shù)據(jù)的插入、修改和檢索均要通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)進(jìn)行。數(shù)據(jù)管理員負(fù)責(zé)創(chuàng)建、監(jiān)控和維護(hù)整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，使數(shù)據(jù)能被任何有權(quán)使用的人有效使用。

2.7 數(shù)據(jù)處理與控制子系統(tǒng)

數(shù)據(jù)處理與控制子系統(tǒng)是子系統(tǒng)的下一個(gè)環(huán)節(jié)，對(duì)于數(shù)據(jù)采集和傳輸子系統(tǒng)采集傳輸過(guò)來(lái)的大量原始數(shù)據(jù)資料，需要通過(guò)數(shù)據(jù)處理與控制子系統(tǒng)，進(jìn)行深一步的處理和分析。通過(guò)軟件、硬件系統(tǒng)的處理，進(jìn)行數(shù)據(jù)校對(duì)檢驗(yàn)、總體數(shù)據(jù)初步分析、響應(yīng)后續(xù)子系統(tǒng)功能模塊的指令等等。數(shù)據(jù)處理和控制子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)查詢、存儲(chǔ)、可視化等結(jié)構(gòu)化處理，控制著橋梁處安裝的數(shù)據(jù)采集設(shè)備，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)操作實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的和處理，是對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析的關(guān)鍵系統(tǒng)部分。

數(shù)據(jù)處理與控制主要包括對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行過(guò)濾、二次處理等，并用原始數(shù)據(jù)或曲線等進(jìn)行展示，然后多終端，進(jìn)行原始數(shù)據(jù)或者以曲線的形式等進(jìn)行展示，打印相關(guān)表、數(shù)據(jù)等。

2.8 評(píng)價(jià)與預(yù)警子系統(tǒng)

評(píng)價(jià)與預(yù)警子系統(tǒng)的主要功能就是對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并對(duì)各種環(huán)境條件下，在一定的溫度和荷載作用下，結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部件和控制截面的參數(shù)值，確定應(yīng)力等的值域范圍。在各種情況下，監(jiān)測(cè)關(guān)鍵參數(shù)的變化，并通過(guò)數(shù)據(jù)判斷出變化趨勢(shì)，在遇到突發(fā)狀況的時(shí)候，能夠提前判斷結(jié)構(gòu)各種狀況，在應(yīng)力和應(yīng)變等達(dá)到限值的時(shí)候發(fā)出預(yù)警信息，結(jié)合預(yù)警機(jī)制，及時(shí)對(duì)不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)或可能出現(xiàn)失穩(wěn)的結(jié)構(gòu)采取一定的治理措施進(jìn)行防治，防止災(zāi)害的發(fā)生或擴(kuò)大，減少損失。

 

 

中地恒達(dá)通過(guò)綜合多種自動(dòng)化監(jiān)測(cè)方法，采集監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、反饋、預(yù)警，可對(duì)運(yùn)營(yíng)期橋梁進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

用戶可隨時(shí)隨地登錄中地恒達(dá)云平臺(tái)觀測(cè)數(shù)據(jù)，根據(jù)需要設(shè)置報(bào)警值，在數(shù)據(jù)變化達(dá)到預(yù)警值時(shí)通過(guò)短信、微信消息等方式及時(shí)通知，為運(yùn)維人員數(shù)據(jù)，為橋梁正常運(yùn)行提供依據(jù)。

 


武漢中地恒達(dá)科技有限公司專注于地質(zhì)災(zāi)害在線監(jiān)測(cè)設(shè)備,水庫(kù)大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)解決方案,礦山在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等

• 詞條

  詞條說(shuō)明

• 南水北調(diào)中線工程淅川縣某邊坡監(jiān)測(cè)案例

  1、項(xiàng)目概述本項(xiàng)目為南水北調(diào)中線工程，是從長(zhǎng)江支流漢江中上游橫跨湖北和河南兩省的丹江口水庫(kù)調(diào)水(水源主要來(lái)自漢江)，在丹江口水庫(kù)東岸河南省淅川縣境內(nèi)工程渠開(kāi)挖干渠，經(jīng)長(zhǎng)江流域與淮河流域的分水嶺方城埡口，沿華北平原中西部邊緣開(kāi)挖渠道，通過(guò)隧道穿過(guò)黃河，沿京廣鐵路西側(cè)北上，自流到北京市頤和園團(tuán)城湖的輸水工程。南水北調(diào)中線工程自2014年12月通水后，隨著水庫(kù)庫(kù)容的增加、水位線的升落、水庫(kù)地殼壓力增大等

• 山陽(yáng)水庫(kù)大壩監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用案例

  1、項(xiàng)目概述泰安山陽(yáng)水庫(kù)位于泰安市岱岳區(qū)良莊鎮(zhèn)西，組徠山南，距市區(qū)二十公里左右，地處黃河流域大汶河北支八里溝上游，控制流域面積47平方公里，是一座防洪、抗旱、灌溉、水產(chǎn)養(yǎng)殖綜合利用的中型水庫(kù)，總庫(kù)容2201萬(wàn)m3，興利庫(kù)容1151萬(wàn)m3，死庫(kù)容87萬(wàn)m3。水庫(kù)樞紐主要包括大壩、溢洪聞和放水洞三部分，主壩副壩均為均質(zhì)土壩，主壩長(zhǎng)940m，東副壩長(zhǎng)1450m，北副壩長(zhǎng)400m。溢洪閘泄流量283m3/

• 降雨量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

  ?（1）系統(tǒng)介紹降雨量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是專業(yè)用于自動(dòng)化測(cè)量并記錄降雨量信息的氣象儀器，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有大容量存儲(chǔ)功能，支持多種通訊接口，適用于環(huán)保、**、地質(zhì)災(zāi)害、水利水電等應(yīng)用領(lǐng)域。監(jiān)測(cè)站采用一體化設(shè)計(jì)，將降雨量監(jiān)測(cè)所需的傳感器、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、太陽(yáng)能供電、立桿支架等集成于一體，野外安裝作業(yè)簡(jiǎn)便。在實(shí)際應(yīng)用中，可結(jié)合氣象數(shù)據(jù)對(duì)其他地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)作進(jìn)一步的處理分析。（2）技術(shù)參數(shù)測(cè)量范圍0~4

• 礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)案例

  1 項(xiàng)目概況子長(zhǎng)縣位于陜西省延安市北部，北依橫山，東接子洲、清澗，南連延川、寶塔區(qū)，西鄰安塞、靖邊。子長(zhǎng)縣為礦業(yè)大縣，礦業(yè)生產(chǎn)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)中占據(jù)重要地位。子長(zhǎng)市礦山主要地質(zhì)災(zāi)害有滑坡、崩塌、地面塌陷及高陡不穩(wěn)定邊坡等，統(tǒng)計(jì)的52個(gè)礦山中，滑坡總計(jì)167處，崩塌總計(jì)37處，地面塌陷2處，高陡邊坡（不穩(wěn)定斜坡）8處。根據(jù)《陜西省礦山環(huán)境保護(hù)與治理規(guī)劃（2006~2015年）》，子長(zhǎng)縣總體上屬“礦山地