公路桥梁运营安全监测技术研究

《公路桥梁运营安全监测技术研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、公路桥梁运营安全监测技术研究-->第一章绪论1.1研究背景桥梁作为交通运输系统中的咽喉，桥梁的畅通运行对推动国民经济的持续、稳定发展起着至关重要的作用。桥梁结构在长期服役运营过程中，受各种因素影响难免会有所损伤，导致桥梁的可靠性下降。近年来，随着结构状态监测、评估及改进领域的研究的发展和突破，但是处于正常运营状态下无明显预兆的结构失效的事故一直存在。加大了车辆行驶的不安全性，甚至威胁到人们的生命。2007年3月18日，阜康市境内某铁路桥坍塌，机车头后部有9节运煤车厢脱轨，其中8节侧翻，3节坠落河中。2009年7月15日，津晋高速公路港塘互通立交A匝道桥由于桥梁崩塌事故，造成6人死亡，

2、7人受伤的恶劣影响。2010年7月24日，河南栾川的伊河汤营大桥整体垮塌，已有66人遇难、失踪，造成了极其恶劣的影响。表1-1回顾了自2007年来国内主要运营中桥梁发生的垮塌事故。这些灾难性事故不仅造成了重大的经济损失、人员伤亡和极坏的社会影响，甚至使公众对我国的桥梁建设事业失去信心。因此桥梁结构采用科学的健康监测技术和评估方法，对保障桥梁建设和运营的安全、达到防微杜渐的效果就显得尤为重要。运营桥梁病害与事故的调查分析，对桥梁养护管理、维修加固以及新桥建设均具有十分重要的借鉴意义。据美国交通部的统计表明美国约有60万座桥梁（跨径超过6.1m），其中约有1/3属于“老年化”，每年需要维

3、护或翻建的在役桥梁约有20万座[1]。2000年以后，美国桥梁倒塌事故仍时有发生。虽然事故原因不尽相同，但人为因素及养护管理不足已成为导致桥梁倒塌的一个主要原因。在我国，尤其改革开放以后，桥梁建设方面处于世界领先水平，大批桥梁建设于20世纪七八十年代，跨入。老桥。行列，面临着监测、加固、维修、及养护的问题。随着桥梁使用年限的增加，桥梁的维护费用呈递增趋势，20年以上桥梁的维护费用几倍于在建桥梁维护费用，而服役30年的桥梁每平方米的维护管养费用是服役10年桥梁的4倍多[2]。为了有效的解决这些问题，急需先进的桥梁健康监测技术保障桥梁的结构状态和行车安全。目前世界范围内已有大批的桥梁已经

4、安装健康监测系统，通过实时或定期监测，对桥梁进行健康评估，并采取相应的维护措施，保障桥梁的安全运营。1.2传统桥梁安全监测技术存在的问题目前在我国大批大型桥梁安装并使用了健康监测系统，但是监测系统的建设规模与待检桥梁来说还是捉襟见肘。且大部分监测系统着重静力或偏动力指标的数据的采集和分析。传感器布设位置虽然根据各自的优化算法进行测点布置，但不可避免的受到经济及由于桥梁结构施工过程的粗放性而导致的测点容易破坏等因素的影响，虽然通常会布置防止测点破坏的“副点”，但实际桥梁结构上的监测关键断面及截面上的测点数及监测数据可靠度远远达不到预期的评估桥梁健康状况的效果。同时还有一个严重问题摆在我

5、们面前，不少桥梁结构的健康监测系统因初期考虑不周全以及规划不够科学，导致后期的维护及系统升级造成大量的资源浪费。我国目前正处于高速发展阶段，作为世界上最大的。施工工地。，每年都有大量桥梁建成和老化。其中大跨缆索类桥梁，尤其是斜拉桥结构，其主要承载构件一斜拉索，可完成索力值及振动特性的实时远程数据采集的健康安全监测系统少之又少。目前既有测试方法还有很多不足之处，大部分监测系统针对于斜拉索的整体受力值，且仅能对斜拉索进行定期常规检测或利用加速度传感器对斜拉索做短距离索力测试分析，而不能对索内钢丝的疲劳、破损和锈蚀等情况进行有效的监测[3]。众所周知，缆索的安全与否对整个桥梁来说至关重要，

6、缆索直接影响着桥梁结构的整体性能。解决上述问题，就目前来说是使用专用工具剥开保护套开展目视检测，此方法操作难度大且破坏面积广，由此而造成的修复费用高，因此，目前急需开发集成于缆索内部的监测传感器。与此同时，既有的监测手段还没有十分有效的应用于由于桥梁结构老化而造成的挠度增大、预应力损失等一系列问题的方案。由于我国在桥梁安全监测上的研究起步较晚，所以桥梁安全监测系统管理仍处于简单办公操作阶段。且由于单线程的人员管理方法，系统仅能开展预防和纠错式的维护，系统发生错误后，维修时间长且效率低下，系统的恢复工作受地域空间的制约的影响较大，通常需要在采集站现场进行维护。综上所述，虽然单线程管理系

7、统稳定、扩展性强等特点；对于系统功能水平的发挥，传统单线程的系统管理维护手段已经不能发挥其应有的作用，为实现预测式、评估式的系统管理维护，需要合适的多线程远程管理维护手段。第二章既有桥梁安全监测技术2.1桥梁监测方法既有桥梁运营监测是以桥梁结构实际情况对桥梁进行健康评估，从而对桥梁进行维修和养护。以事前分析为主，从现状与关键结构着手，总体把握待测桥梁结构并收集被检桥梁的地质资料、初始设计资料、一线施工资料、原材料试验资料以及日常规检测、历史维修等资料，然后