中国铁道科学研究院中国铁道科学研究院铁道建筑研究所2011年12月12日智能桥梁支座及桥梁安全预警物联系统中国铁道科学研究院目录一、桥梁健康监测的意义、技术难点及解决方法二、智能测力支座系统的组成及其特点三、智能测力支座系统的应用1.桥梁施工和运营安全监测及预警2.桥梁荷载研究四、创新及意义中国铁道科学研究院一、桥梁健康实时监测的意义、技术难点及解决方法1.桥梁健康实时监测的意义、技术难点目前桥梁设计规范中，由于没有有效测试手段，一些桥梁荷载及其分布是基于一定的假设后通过计算得出的，计算结果与实际存在一定的误差。误差过大可能造成桥梁使用不安全或安全度过大产生浪费。因此实测出上述荷载，是桥梁设计安全性和经济性的必要前提。近年来，国内外桥梁时有垮塌的恶性事故发生，这些恶性事故有些发生在桥梁施工期间，有些出现在桥梁运营若干年后，给各国人民生命财产造成巨大的损失。造成桥梁破坏的因素虽然多种多样，归其原因是各种外界因素使桥梁和地基基础承受的荷载及其分布发生变化并积累到一定程度，超过桥梁结构或地基基础的承受能力所造成的。中国铁道科学研究院2000年8月27日连接台湾高雄屏东两县的重要通道高坪大桥突然拦腰断裂桥面下陷100米至少有17部车辆受困在断裂倾斜的桥面处5部车掉入河水中，22人受伤住院。2007年10月23日23时许内蒙古自治区包头市民族东路高架桥桥面发生倾斜行驶在桥上的两辆重型货车随路面侧滑到桥底造成桥下包环，铁路专用线中断。中国铁道科学研究院为保证桥梁的安全及设计的经济合理，准确测出桥梁的各种荷载、监测桥梁各阶段的受力状态和工作状态具有重大的意义和紧迫性，然而，国际上尚没有一种能够对桥梁整体的受力状态或桥梁的工作状态进行实时监测与安全性评估的可行方法。施工阶段，目前施工监测常用的传感器主要有应变计和位移计两种。应变计用以测试桥梁局部应变，是一种间接的局部应力测试方法，难以通过应变的测试，全面了解桥梁上部结构和下部结构的整体受力状态。运营期间，桥梁是否存在隐患，目前仅有的手段是难以及时发现的，更无法了解桥梁可能出现的劣化趋势。因此，迫切需要一种行之有效的自动化手段对大量新建的桥梁进行健康监测。中国铁道科学研究院2.解决方法桥梁支座是连接桥梁上、下部结构的关键受力构件，上部结构的荷载通过支座传给下部结构和地基基础；地基基础支承状态发生变化，将改变支座反力和上部结构内力的分布。由此可见，支座反力的分布直接反映了桥梁结构内力和地基基础的支承状态，通过监测支座反力分布状态及其变化规律，可了解桥梁结构内力的实际分布状态、地基基础的支承状态及其变化规律，据此便可对桥梁的健康状态进行分析并作出正确的判断。中国铁道科学研究院分析可知，通过监测支座反力监测桥梁施工和使用安全性是桥梁健康监测的一种行之有效的办法，研制一种具有负荷传感器功能、具有实用推广价值的测力支座便成为桥梁健康监测的关键。另一方面，桥梁健康监测应是一种长期、日常化的工作，要求支座反力数据的采集与分析必需实现自动化，否则，桥梁的健康监测是一项无法完成的工作。中国铁道科学研究院二、智能测力支座系统的组成及其特点图1所示，智能测力支座系统是一个以测力支座为核心部件、以数据自动采集模块和远程数据传输模块为辅助设备，借助现代通信网络和远程监测平台组成的桥梁健康监测物联网系统。图2为监测平台主要操作界面。图1系统组成数采模块中国铁道科学研究院图2监测平台主界面图109#108#107#106#105#104#103#102#ÇÅÃû5000KN¡¤m-15000KN¡¤m-10000KN¡¤m03156034500里程里程里程里程里程里程里程里程¹Ø±Õ¾¯½äÏß·´Á¦Êý¾Ý±í˲ʱ·´Á¦Ê±³ÌÇúÏßÍä¾Øͼ最多4座×××桥A连续梁桥×××桥B连续梁桥×××桥C连续梁桥×××桥D连续梁桥安全预警报警安全预警报警安全管理显示反力分布图²É¼¯Ä£Ê½ÉèÖÃʱ¶ÎÒ»£º²É¼¯Ê±¶Î£º¿ªÊ¼²É¼¯ÆµÂÊ£ºÊ±¶Î¶þ£º03:00:00ÖÁ08:00:0010ʱ¶ÎÈý£º08:00:00ÖÁ18:00:002ʱ¶ÎËÄ£º18:00:00ÖÁ20:00:005×Ô...
