公路桥梁结构健康监测系统的建设与应用公路桥梁结构健康监测系统的建设与应用摘要随着经济的飞速发展,我国公路桥梁建设取得了令人瞩目的巨大成就。但是由于外界环境等因素的影响,桥梁结构不可避免地出现损伤积累和抗力衰减。如何及时、准确地掌握桥梁的健康状况,越来越引起人们的关注。桥梁结构健康监测的作用是通过对桥梁结构状态的监测与评估,为桥梁在特殊气候、特殊交通条件下或运营状况严重异常时触发预警信号,分析评估桥梁的使用寿命,并为桥梁的养护、维修与管理决策提供科学的依据。b5E2RGbCAP关键词桥梁;健康监测;传感器;应用当前,我国公路桥梁数量已达到世界前列,在取得公路桥梁建设辉煌成绩的同时,由于桥梁形式各异,结构不一,服役时间不同,给桥梁养护带来很大难度。加快桥梁结构健康监测系统建设,随时掌握桥梁技术状况,能够有效保障桥梁的使用安全。p1EanqFDPw1桥梁结构健康监测系统概述1.1结构体系桥梁结构健康监测系统主要由传感器系统、数据采集系统、数据传输系统、数据处理与管理系统、安全评估系统、信息显示系统组成。DXDiTa9E3d根据每座桥梁自身结构特点,分析结构受力特性、传力途径、薄弱环节、重点结构部位和关键控制点等。按照测点的分布区域进行健康监测系统的结构体系设置。RTCrpUDGiT1.2桥梁结构健康监测系统要实现的目标1)获取结构特征信息,实时掌握桥梁结构的健康状态。2)监测桥梁结构的整体性能和关键部位的局部损伤,为结构维修提供依据。5PCzVD7HxA3)评价桥梁承受动、静载的能力和结构可靠性,为运营决策和管理提供依据。4)验证桥梁设计理论与方法,为修正类似桥梁设计理论与方法和修订规范提供依据。jLBHrnAILg2桥梁结构健康监测系统的建设桥梁结构健康监测系统建设包括监测内容与测点布设的确定,传感器及其通信网络的优化布设等。监测系统包括实时监测和定期检测两大项工作内容。实时监测内容。桥梁工作环境监测包括：环境温度、湿度、风力、风向、风速、日照等。桥梁运营情况的监测包括：通行车辆车型、车辆荷载，行车速度等。桥梁结构性能的监测包括：梁（拱）端部的位移（纵桥向与横桥向）、梁（拱）跨中竖向位移（挠度），桥梁结构各类受力构件的应力状态等，桥梁结构的振动特性。在对桥梁多种物理、力学量进行实时、定期监测时，综合考虑桥梁健康监测系统和养护管理系统的特点，发挥二者不同场合中的优点，能够真正做到健康监测服务于桥梁的养护管理。3应用实例某公铁立交桥桥是上跨京广铁路的一座重要桥梁，1997年建成通车，全长670m，主跨30m，其他各跨20m，为简支预应力混凝土空心板梁桥，下部结构采用柱式墩，盖梁上设板式橡胶制作。2007年4月，一辆二百多吨的重载车辆夜间通行时，造成该桥主跨相接的两跨个别空心板断裂，交通中断。随后公路部门迅速抢修，恢复通车。然而几个月后，2007年12月该桥主跨桥面又出现了数条纵向裂缝，桥面向下挠曲变形明显，在两端的支座处，也出现明显的横桥向裂缝；而且板缝间混凝土脱落，造成整桥桥间横向连接不足，形成单板受力，进而破坏了桥面铺装层，板缝间渗水严重，板底有白色析出物，碱化现象明显。公路部门在对该桥限制通行的同时，对该桥进行结构健康监测和承载能力检测。主要依靠动态法测试和承载力计算分析方法进行，通过测量桥梁结构固有模态参数来反映结构构件的损伤状况及整体性指标。3.1监测项目1）利用有限元程序分析空心板梁结构的动力特性（自振频率、阻尼比、振型等）。2）测定脉动荷载作用下桥梁结构的动力特性（自振频率、阻尼比、振型等），以检验空心板的现有强度和刚度。3）评估空心板结构实际达到的工作性能，为后续的加固和改建决策提供科学依据。3.2实施步骤1）借助有限元程序分析空心板梁结构的动力特性。2）现场实测空心板梁结构的动力性能，包括控制截面（跨中及1/4跨）的振动时程曲线。3）对空心板结构的实际工作性能进行客观的评价。3.3主要仪器设备动测法所用主要设备是一套动态数据采集、放大和分析系统，配合拾振器工作。xHAQX74J0X3.4测点布置主要通过在桥梁顶面布设拾振器，主要包括：跨中、1/4跨及3/4跨截面，测出结构振动参数，并绘制主要界面的位移和加速度时程曲线。...
