桥梁结构健康监测,一年10个亿的“小”市场

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桥梁结构健康监测,一年10个亿的“小”市场

2023-07-09 07:19| 来源: 网络整理| 查看: 265

目前已知在省级层面出台相应规划的,只有河南,根据《河南省公路长大桥梁结构健康监测系统建设实施方案》,河南要在2022年底前完成部长大桥梁目录6座高速公路和1座普通公路桥梁单桥系统构建,2023年8月底前完成部长大桥梁目录内剩余2座高速公路桥梁和3座高速公路重点桥梁的单桥系统构建。2023年8月底前建成省级监测平台。2023年10月底前完成部省数据对接,并联调成网运行,同步开展网络安全性、稳定性、可靠性测试及特殊事件演练等。实现结构状况实时监测、数据自动采集分析、结构状况评估等功能,为桥梁日常运行和养护管理工作提供支撑。

结构监测,监测什么?

根据目前了解的资料,结构监测内容主要包括温湿度(桥址区环境温湿度、主梁内温湿度)、车辆荷载(所有车道车重、轴重、轴数、车速、车流量、车辆空间分布视频图像)、风速风向(桥面风速风向)、结构温度(主梁温度)、地震(桥墩底部加速度)、位移(主梁竖向位移、墩顶位移)、应变(主梁关键截面应变)、振动(主梁纵横竖向振动加速度)、裂缝(混凝土结构裂缝)、桥墩沉降(桥墩竖向位移)等,这些功能也就需要相应的传感设备来实现感知。

安装水位表

安装振动监测仪

安装塔顶双轴倾角计

安装三维超声风速风向仪

安装称重系统

有了这些传感器所采集到的数据,就需要将数据进行分析,单项分析以及综合分析。比如针对公路长大桥梁尤其是大跨径缆索承重桥梁,拟定的专项数据分析包括以下9个模块 (该部分材料出自《长大桥梁集群式、平台化的监管之路》):

(1)风场专项分析

基于桥面或塔顶所布设的风速仪数据,进行专项分析获取风场相关参数,为桥面交通通行和相关分析计算提供依据和支撑。风场专项分析主要是获取平均风速、风向、风攻角、湍流度、阵风因子、风功率谱及风玫瑰图等。

(2)地震专项分析

分析桥梁受地震作用结构的瞬时响应,如主梁竖向位移、主梁纵向位移、塔顶偏位、支座位移、主梁与斜拉索振动加速度等,从而分析评估结构受地震影响状况和结构快速恢复水平。

(3)涡振专项分析

对主梁涡振进行实时报警,自动计算显示涡振时RMS值、锁定频率、振幅、持时等重要参数以及对应风场环境参数等信息,支持数据回放反演,并自动出具报告报表。

主梁涡振专项分析模块

(4)荷载校验系数专项评估

依据桥面动态荷载监测数据,获取自然车流及重载车辆行驶信息,可通过监测点实测响应数值与影响线加载自动获取的对应量值进行比值计算,静力分析评估反馈结构工作状况、性能。

(5)索力及索振专项评估

通过索振加速度计,即可实时获取索体振动加速度数据,也可通过傅里叶变换获取基频,进而结合索力系数求得索力值。拉索或吊索在大桥运营过程中,索力会发生变化,此外受风、雨、雪、冰等作用影响可能会发生异常振动,影响其安全性、耐久性。因此有必要加强对索体振动的监测及数据分析,掌握其受力、振动状况,为其管养提供依据。

(6)桥梁动力特性专项评估

动力特性包括结构的自振频率、振型、阻尼比,该模块通过布设于桥上的各测点加速度计,自动分析计算获取结构动力特性。

(7)相关性分析

根据各监测项的属性和关联度,将两参数或多参数进行相关分析,判断和评估其相互影响作用情况。如主梁挠度与温度的相关性、梁端纵向位移与温度的相关性、拉索振动与风场参数的相关性等等,可以更为全面掌握结构的性能及特点。

(8)比对性分析

该模块主要从空间维度对某些监测参数进行比对,观其分布和发展规律。如各索索力分布情况、主梁裂纹分布发展状况、各挠度测点变化分布、梁端左右幅位移一致性分布情况,等等。

(9)趋势性分析

其功能主要从时间维度对某些特性、参数进行分析,看其发展趋势、变化规律,主要针对结构缓变性质参数,重在反映其耐久性。

5.安全报警评估

服务于应急管理,为本系统平台一项重要功能,通过结构监测模块,并基于所设定的超限阈值,对结构运营环境、作用及安全状态的重大变化进行报警,提供报警信息、信号(声光报警),推送报警信息提醒养护人员关注结构运营安全状况,并自动进行健康度评估,提供应急措施建议。

6.数据交换接口

为保证系统的扩展性和兼容性,依据现行规范,利用统一的数据标准、接口及报送管理制度等成套体系,完成系统平台的数据资源合理规划和设计,以解决平台下各单桥系统“异主、异构、异地”的问题,确保数据交互高效、稳定和安全。

附:2023年桥梁结构健康监测项目清单

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