随着人们对桥梁质量安全、耐久性及日常使用功能的日渐关注,桥梁健康监测预警的研究与开发应运而生。在对冻土区桥梁桩基相关指标进行监测的基础上,利用预报预警系统对工程进行评估。首先应对冻土区桥梁桩基工程进行现场监测,分施工期监测和运营期监测,具体而言针对桩基工程的环境、整体结构、局部结构三个方面进行监测。结合大规模监测数据专家数据库建立解决冻土区桥梁桩基工程施工期与运营期的工程安全稳定的预报预警系统。......
2023-08-23
桥梁桩基监测与预警的主要功能是针对桥梁桩基在使用过程中出现异常问题可以及时、无误地给出判定结论,形成一个面向桥梁桩基实时安全监测的信息服务系统。
在桥梁健康监测若干的关键技术中,传感器布设是首先要解决的问题。之所以要对传感器布设进行研究是因为在桥梁的所有n个自由度上安设传感器是不经济的,通过在尽可能少的自由度m(m<n)上布设传感器,来获取最全面和最可靠的桥梁健康信息是传感器优化布设的目的所在。因此,采用合理的优化方法和优化准则确定传感器的数量和位置是传感器优化布设研究的重点。
从桥梁上直接监测获得的位移、应变及加速度往往不能直接应用于桥梁结构损伤识别,而基于结构动力特性参数(频率、振型和阻尼等)进行损伤诊断的方法目前得到了广泛、深入研究,因此参数识别技术将结构构件问题转换为参数问题,这成为桥梁健康监测关键技术中不可缺少的环节。
结构的损伤必然会引起监测参数的改变,因此基于参数的变化可以确定结构的损伤位置和损伤程度。所以实时监测的数据采集和汇总是整个预警系统的核心。桥梁结构的健康状况是由测试的信号来监测和评估的,即从传感器采集的信号中提取各种特征,对结构进行参数检测、状态监控和损伤诊断等。当传感系统能够提供大量关于结构性能的信号时,为了识别和定位损伤就需要提供一些可靠、有效的信息分析和处理方法。冻土区桥梁桩基是一种多构件组成的大型柔性体系,其受力和变形受到多种因素的影响,变化规律也较为复杂。在桥梁的实时监控过程中,由于监测方法和监测设备的不尽完善、周围环境的影响以及监测人员能力有限,实时监控所得数据和被测量的真值之间不可避免地存在着差异,这也就是人们常说的误差。为使监测分析数据尽可能接近真值,尽可能减小误差,必须对斜拉桥实时监控采集的各参数进行误差分析和评价。并据此提出一些环境条件影响的测试修正方法,从而形成供桥梁现行宏观工况监测评价的技术方案,同时不断完善实时监控系统。
实时监控系统包括结构特征原型数据采集、处理系统、结构健康状况评估及损伤监测系统。其中结构特征原型数据采集、处理系统就是通过对斜拉桥整体结构的受力特点和构件的相关性分析确定结构特征控制部位,并布设相应的传感器。借助采集控制系统的控制分别采集结构在不同时期、各种特定条件下各控制部位在某一时刻的原型数据。对结构原型观测数据的误差分析可根据造成误差的原因找出其各项误差因素,并弄清各项误差的性质、量值及影响总误差方式,再按误差合成原则将所有误差合成在一起确定其综合误差。由于实时监控所采用的仪器、方法不尽相同,所得数据的误差产生的主要原因也就不大一样。因此,在对实时监控系统进行误差分析时就不能不先对仪器及测量方法的误差进行分析。采用标高等测量的误差分析及修正方法,动态误差修正方法在测试结果中是否存在动态误差以及有多大就很难判断。其误差只有通过实验进行标定,并通过一些修正方法加以修正,以减小测试的误差提高测试的精度。软件系统包括原始数据采集、数据处理及数据分析为一体的综合型工程。系统具有数据采集、数据录入、数据处理、计算索力、计算位移、预警位置、计算方法变换、数据传输、预警系统结构安全评价等功能。
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2023-08-23
图8-1冻土区桥梁桩基结构预报预警系统组成第二部分是数据采集传输子系统。冻土区桥梁结构预报预警技术不只是传统的桥梁监测技术的简单改进,而是运用现代传感与通信技术,实时监测桥梁运营阶段在各种环境条件下的结构响应与行为,获取反映结构状况和环境因素的各种信息,并由此分析结构的健康状况、评估结构的可靠性,为冻土区桥梁桩基的管理与维修决策提供科学依据[2]。......
2023-08-23
从20世纪末,结构控制研究热点转向结构健康监测系统。十多年来,桥梁桩基监测逐渐受到关注并得到很大的发展。国外自80年代中期开始建立桥梁桩基监测系统。目前,我国的桥梁桩基监测水平与世界先进水平尚存在一定的差距。从90年代起,我国开始将各种桥梁桩基监测系统应用在一些大型重要桥梁上,用来对桥梁运营阶段信息进行实时监测。常规方法精度高、可靠性高,但效率低、工作量大,不利于桥梁的长期健康监测。......
2023-08-23
按照《公路桥梁承载力检测评定规范》《公路桥涵设计通用规范》等规范,应当对非冻土区桥梁桩基进行环境温度及桥上温度监测、桥梁桩基风化程度监测、桥址处风速、风向监测以及车辆荷载监测。车辆荷载监测高速列车组经过冻土区桥梁桩基时,从动力学角度看,铁路机车或车辆是由车厢、转向架、轮对以及弹簧悬挂装置所组成。具体可参考《公路桥涵设计通用规范》对冻土区车辆荷载对桥梁桩基的影响效应进行评定。......
2023-08-23
在桥梁结构的模型试验、现场监测和长期健康监测过程中,有关测试传感器在结构中的优化布置问题已越来越受到人们的重视。清华大学土木系在利用遗传算法寻找加速度传感器最优布点中,把测取的变形能最大作为遗传进化的适应值。插值拟合准则传感器优化配置的目的是为了利用有限测点的响应来获得未测点位的响应。......
2023-08-23
旱桥桩基已经成为青藏铁路跨越极不稳定地层尤其是河湖遍布、地下冰发育、冻结层上水丰富如沱沱河、楚玛尔河、清水河等地区的主要路基形式之一,得到比较广泛的应用。分析桩基病害情况及其影响因素,研究人员认识到,冻土区桩基设计往往来考虑桩基的抗冻拔能力,我国东北地区的寒区结构物如桩、柱基础经常发生冻拔破坏。表1-1国内多年冻土区桩基试验研究基本状况......
2023-08-23
目的与功能的主辅原则监测系统的设计应该以建立该系统的目的和功能为主导性原则,建立健康监测系统的目的确定后,则系统的监测项目和仪器系统就可基本确定。一般而言,建立桥梁健康监测系统的主要目的是掌握结构的运营安全状况,因此健康监测系统的设计应首先考虑以结构安全性为主的监测原则,是关乎结构安全与否的重点监测内容,而其他目的则为辅助性的。......
2023-08-23
探地雷达技术作为一种无损监测高新技术,具有精度高、图像直观等特点。且应用于路面厚度监测的探地雷达具有较高的垂向分辨率,其监测结果与实际钻孔取芯结果相差不足3mm,精度已经达到设计的4%。监测设备应能够分辨1mm以上的路面裂缝,监测结果应采用计算机自动识别,识别准确率应达到90%以上。使上、下部结构的实际受力情况符合设计的计算图式。某块板梁单独承受荷载,加剧单板疲劳破坏,使桥梁上部结构处于极为不利的受力状态。......
2023-08-23
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