桥梁保养维护技巧和方法

2023-06-28 理论教育版权反馈

【摘要】：针对桥梁结构进行预测性维护，即搭建桥梁结构健康监测平台，可以视为一种基于物联网的集成决策支持系统，通过利用现场的、无损的、实时的方式采集桥梁结构与环境信息，分析结构反应的各种特征，获取结构因素、环境因素、损伤或退化而造成的改变，进而对桥梁的健康状况进行评估，对其使用寿命进行预测。①在桥梁关键位置安装监测元件，搭建物联网监测系统，实现数据的采集、传输、处理，并可以长期进行远程实时监测。

交通运输关系国计民生和经济命脉，而道路桥梁则是确保交通能够畅通无阻的关键载体。然而，桥梁一经建成，在其长达几十年，甚至上百年的服役期间，受环境侵蚀、材料老化和动静力荷载的长期效应、疲劳效应以及突变效应等不利因素的耦合作用，将不可避免的导致桥梁结构的损伤累积和抗力衰减。为了保障桥梁结构的安全性、完整性、适用性和耐久性，结构健康监测技术应运而生。

针对桥梁结构进行预测性维护，即搭建桥梁结构健康监测平台，可以视为一种基于物联网的集成决策支持系统，通过利用现场的、无损的、实时的方式采集桥梁结构与环境信息，分析结构反应的各种特征，获取结构因素、环境因素、损伤或退化而造成的改变，进而对桥梁的健康状况进行评估，对其使用寿命进行预测。桥梁结构健康监测平台基础架构如图12-5所示。

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图12-5　桥梁结构健康监测平台基础架构

该平台功能主要包括以下几个方面。

①在桥梁关键位置安装监测元件，搭建物联网监测系统，实现数据的采集、传输、处理，并可以长期进行远程实时监测。

②与现有桥梁数据库及相关规范、标准的接口，获取有效的阈值和预警值。

③用于统计比较的相关知识和历史数据库。

④包含自动模型修正程序的动态桥梁模拟数据库。

⑤通过计算用于制定决策所需建议的实例推理系统。

结合预测性维护基本框架，桥梁结构健康监测平台在每个关键节点的应用内容包括以下几点。

（1）状态监测

对桥梁结构状态的监测主要是监测桥梁在环境和荷载的作用下结构的响应情况，监测指标包括挠度、应变、振动、环境温湿度等，随着嵌入式技术的发展，一些智能硬件产品，包括测力型智能支座、动态称重升缩缝的研发为桥梁状态监测提供数据保证。

在状态监测过程中可以分析出冲击、超荷载、冲刷、地址、裂缝、沉降等因素对桥梁结构性能的影响，在各种荷载的作用下桥梁结构关键指标的发展趋势（如挠度、位移、漂移、倾斜等），荷载的传递情况等。分析关键在于建立有效的荷载模型，并随着数据的积累不断对荷载模型进行校准。

（2）损伤检测与疲劳评估

损伤是指对桥梁现有或将来的性能产生不利影响的变化，桥梁结构的损伤可由直接作用产生，如地震事件、冲击、爆炸、极端天气等；也可由长期积累而不断增长，如疲劳或腐蚀。

对损伤的检测通常包括对桥梁主要承重构件结构性能的监测从而知道桥梁整体状态，通过对竖向悬臂的变形监测得到桥梁断面状态，通过对桥梁扭转支撑底部和顶部连接的监测得到桥梁局部构件的状态。在分析的过程中需结合每天的交通量以及货运交通产生的桥梁结构变化综合考虑。

通过检测损伤累计从而评估出桥梁结构的寿命，分析桥梁每一个影响级别中的统计分析结果和抗疲劳性能。

（3）运维管理

在对现役桥梁结构性能评估的过程中，交通荷载是不容忽视的一项内容。在桥梁设计的过程中，桥梁的承载力必须与现有交通量相匹配，对通行车辆的类型、载重都有严格的限定，但在投入使用过程中，随着城市的发展，交通负荷越来越大，严重影响桥梁预期的使用年限。对超重超限车辆进行识别，并结合摄像头实现抓拍及预警，这在保障桥梁安全运维的同时，也使桥梁剩余使用寿命最大化。

通过状态监测对桥梁结构性能进行评估，利用基于测量的量化指标来确定待维护桥梁的优先顺序，制定桥梁维护工作的最优化方案。结合对桥梁未来承载力的预测，可以估算出桥梁未来的维护费用。

桥梁保养维护技巧和方法

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