桥梁结构安全监测与预警

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1、桥梁结构安全监测与预警孙利民，淡丹辉，闵志华，聂功武同济大学土木工程防灾国家重点实验室2011年5月27日，重庆主要内容引言桥梁安全运营养护管理技术桥梁结构健康监测与预警技术工程实例介绍结语桥梁结构安全的重要意义公路网是保障国家经济建设和民生的重要社会基础设施。桥梁是这一生命线工程的重要组成部分。桥梁结构在服役过程中受到设计标准、施工质量、材料退化、交通负荷、极端荷载和偶然事故等各种内外因素的作用和影响，其结构安全性如不能得到完全保障，将危机人民生命财产安全国家经济建设。我国公路桥梁的发展截止至20

2、10年底我国公路桥梁总数到达65万座公路桥梁总里程达到210万延米超过美国成为世界上最大的公路桥梁国家经济高速发展期的基础建设量大、集中、质低的特点给结构安全管理带来诸多难题桥梁养护管理需求桥梁使用超过25年即进入性能加速退化期美日等过在20-30年间建设桥梁占到总桥梁数的70%，在其后的20-30年迎来巨大的桥梁养护工作我国桥梁中的40%属于“老龄”桥梁2004年全国普查出危桥1万3千余座，总长47万延米桥梁结构维修、加固和重建费用巨大且逐年增加桥梁养护管理需求美国总计约7万多座桥梁退化为缺损桥梁

3、，每年维修资金30亿美元法国、德国和挪威，缺损桥梁比例分别达到39%、37%和26%欧洲各国用于桥梁维修费用占桥梁重建费用的0.5%~1%，而在美国纽约，这个比例高达8.5%桥梁养护管理：桥梁结构作为重大社会基础设施，其服役期甚至超过经济高速发展持续期。采用先进技术、高效合理地规划利用有限资源，对基础设施进行养护管理以保障结构在寿命期内的安全成为重要的社会需求桥梁结构安全的重要意义我国桥梁结构的设计、施工技术随着设计规范、分析计算、施工机械、施工工艺、施工监控等技术的进步而得到了较快的提升，可以适应

4、桥梁安全的基本需求但由于我国普遍存在“重建设，轻管养”的倾向，国内近年来在桥梁安全管养技术方面的发展和进步，远不能适应我国桥梁全寿命安全管养的实际需求桥梁结构安全保障技术：广义上包括在桥梁整个生命期内与安全性相关的规划、设计、施工、管养和拆除等技术保障桥梁结构全寿命安全加强研究考虑桥梁规划、设计、施工、运营和拆除等各阶段不同因素影响下的桥梁全寿命安全设计理论体系和方法加强桥梁结构安全关键技术研发，包括：针对典型结构、重要结构及复杂结构的安全性进行实时监测和预警的技术；结构安全监测出现警报或到达规定检

5、测年限时的检测和安全评估技术；结构安全性不能满足要求时需要采用的维修加固技术建立国家桥梁数据库和安全监控网络体系，为制定国家桥梁结构安全策略提供依据主要内容引言桥梁安全运营养护管理技术桥梁结构健康监测与预警技术工程实例介绍结语桥梁运营中面临的问题国内“重建设、轻管养”的现象十分普遍桥梁的管理模式和维护措施方面存在诸多问题经验与教训2004年辽宁庄台大桥因汽车超载落梁2007年广州九江大桥6•15船撞事故面临的问题超载问题耐久性问题（钢筋腐蚀、冻融循环、碱骨料反应等）疲劳问题突发事件（车船撞击、地震、

6、飓风等）养护资金紧缺、缺乏有效的管理因此，需对桥梁采取有效的检测与评估、监测与预警、维修与管理等技术措施，以降低运营成本、延长桥梁结构的使用寿命、保障交通通畅主要内容引言桥梁安全运营养护管理技术桥梁结构健康监测与预警技术工程实例介绍结语桥梁管理系统与巡检养护桥梁养护管理系统：关于桥梁基本数据、桥梁检测、桥梁状况评估、桥梁结构退化预测、桥梁养护维护策略和管理计划及经济分析的计算机信息系统。桥梁管理系统的发展1967年美国Silver桥事故1968年，美国“国家桥梁档案”（NBI）美国：PONTIS、B

7、RIDGIT法国：Edouard英国：NATS日本：道路共用桥梁管理系统韩国：SHBMS中国：交通部的CBMS2000系统……桥梁管理系统的发展初期用简单的电子数据库来代替复杂的桥梁管理资料其后除桥梁数据库外，还包括桥梁检测、养护及维修信息，涵盖各桥梁构件的检测细节和详细的等级划分以及维修历史等近期增添了维护决策功能，即制定维护策略、进行维护优化等国内桥梁养护现状对桥梁养护维修知识不足近年道路建设规模大、管养资金紧张目前，桥梁养护管理工作基本上还停留在建立技术档案、清扫桥梁、疏通泄水管、修复损坏的栏

8、杆和桥面铺装即使进行检查，主要也是人工目测或借助仪器检测等巡检养护措施。传统的桥梁管养系统存在的问题需要大量人力、物力并有诸多检查盲点主观性强，难于量化乏缺整体性影响正常交通运行周期长、实时性差难以适应超大型桥梁检测养护需要桥梁结构健康监测系统结构健康监测系统：基于传感、信息、结构分析技术的自动监测与评估系统。从营运状态的结构中获取并处理数据，以评价结构的主要性能指标的有效方法。它结合了无损检测和结构特性分析，可以诊断结构中的损伤发生及其位置，估计损伤的程度及其对结构