徐幼麟-大跨度缆索承重桥的结构性能监测

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1、大跨度缆索承重桥的结构性能监测徐幼麟香港理工大学结构与环境工程系城市减灾研究中心2013国际隧道桥梁技术大会,中国上海，2013年4月11日-12日概要研究背景结构性能监测系统（SPMS）SPMS在重要桥梁中的应用卓越领域研究项目1.研究背景桥梁结构易受到自然灾害及人为灾害的影响而遭致破坏地震灾害风灾1.研究背景交通引起的破坏人致灾害1.研究背景目前，世界各地有许多已建或在建的大跨度缆索承重桥苏通大桥(1088m),中国昂船洲大桥(1018m),香港明石海峡大桥(1991m),日本1.研究背景因此，大跨度桥梁结构的安全性、适用性及耐久性问题受到了社会的广泛关注。近年发展的结构长期性能监测

2、技术是一种监测结构安全性及适用性的前沿技术。2.结构性能监测系统(SPMS)传感器系统数据采集及转换系统数据处理与分析系统结构健康评价系统数据管理系统决策及管理82.结构性能监测系统2.结构性能监测系统监测并确定桥梁荷载与环境检验现有的结构设计方法验证新的分析方法与计算机模拟的有效性检测结构损伤及评价结构性能辅助检修工作帮助决策层在紧急情况下作出迅速正确的决策最终目标为保证结构的安全性、适用性及耐久性结构性能监测的主要功能3.SPMS在重要桥梁中的应用3.1青马大桥的结构性能监测系统3.2昂船洲大桥的结构性能监测系统3.1青马大桥的结构性能监测系统香港青马大桥主跨达1377m，是全球最长

3、的公路铁路双用悬索桥。1997年，香港路政署设计并安装了青马大桥的风-结性能监测系统（WASPMS）。风速仪(6)加速度计(19)温度传感器(115)应变仪(110)GPS流动站(14)位移计(2)水准测站(10)数据采集分站(3)动态称重系统(7)3.1青马大桥的结构性能监测系统（图片授权：香港路政署）3.1青马大桥的结构性能监测系统风速仪及加速度计的布置3.1青马大桥的结构性能监测系统3.2昂船洲大桥的结构性能监测系统香港昂船洲大桥主跨1018m，是世界第三长的斜拉桥。（2009年开通）昂船洲大桥的传感器布置3.2昂船洲大桥的结构性能监测系统（图片授权：香港路政署）青衣塔昂船洲塔固定

4、伺服加速度仪（58）风速仪（24）温度传感器（388）动态应变仪（678）静态应变仪（158）GPS（20）缓冲传感器（18）承载传感器（12）电磁传感器（32）气压计、降雨计、湿度计（28）腐蚀电池（33）数码摄像机（18）动态测重站（4）位移计（34）传感器总计：1505昂船洲大桥SPM系统3.2昂船洲大桥的结构性能监测系统图片授权：香港路政署结构健康监测系统结构健康评价系统结构健康评分系统结构健康监测数据管理系统对比监测参数对比评价参数报告压力过高或损坏的构件桥梁检修组输入监测因子输入评价因子未超过未超过超过超过检修结果4.卓越领域研究项目已取得一定成果，但仍然有许多关键问题尚待解

5、决。香港率先将结构性能监测技术应用于大跨度桥梁。应该引领此技术的进一步发展。香港有大量的高层建筑与大跨度桥梁，政府在未来十年要大力发展基础设施建设。香港理工大学在传感技术、空间信息技术、计算科学及土木与结构工程方面有非常优秀的专家团队。4.卓越领域研究项目4.1主要研究人员4.2四个主题4.3十个项目4.4研究里程碑大型土木工程结构性能监测4.1主要研究人员姓名系专业特长领域YLXuCEE结构动力学，结构健康监测，风工程YQChenLSGIGPS技术，建筑结构监测XLDingLSGIGPS技术，建筑结构监测，干涉合成技术HYTamEE光导纤维传感器，光感传感网络，光纤通信JNCaoCOM

6、P无线传感器，计算网络，并行与分布式计算SSLawCEE结构动力学，结构损伤检测，系统识别YQNiCEE结构动力学，传感技术，结构健康监测YXiaCEE结构损伤检测，结构健康监测SZhuCEE结构评估，结构控制TommyChanQUT结构动力学，结构损伤检测，系统识别4.2四个主题序号主题1SPM系统特有传感技术2基于性能目标的SPM系统设计3结构损伤实时检测方法及结构评价系统4实时荷载测量,模拟及结构性能评估4.3十个项目任务序号项目序号项目名称11SPM系统中光纤Bragg光栅传感网络12SPM系统中GPS技术13SPM系统中无线传感网络24基于性能目标的SPM系统设计25高级数据采

7、集、转换及管理系统36创新模拟技术及模型修正方法37考虑不确定性的创新损伤监测算法38基于SPM技术的桥梁评价系统49基于SPM技术的全寿命损伤模型410极端荷载下的结构性能模拟与评估4.4研究里程碑编号研究里程碑1建立了青马大桥的桥梁评估系统2发展了结构健康诊断工具及昂船洲大桥状况评估系统3建立了广州塔的结构性能监测系统4建立了上海塔的结构性能监测系统4.4研究里程碑2006年，香港路政署请研究团队为青马大桥建立一个基于SPM的桥