中新天津生态城彩虹桥结构健康监测及安全评估.pdf

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1、增刊(总第161期)2012年9月中国彳丛z稚CHINAMUNICIPALENGINEERINGS1(SerialNo．161)Sep．2012●—_————■——■■—●—圈翻蹦躺黼黼燃嘲鳓黼—■——■—■●—■————■——■■■黼——■———■■——■■■———一I■DOI：10．3969／j．issn．1004-4655．2012．S1．018中新天津生态城彩虹桥结构健康监测及安全评估徐嵩1，汤笑2(1．江苏省交通科学研究院股份有限公司，江苏南京211112；2．天津生态城市政景观有限公司，天津3004

2、86)摘要：介绍了彩虹桥结构健康监测及安全评价系统的技术设计成果。结合对近年来桥梁健康监测系统研究所取得的主要进展和尚待进一步研究的关键性问题的综合性评述，阐述t彩虹桥结构健康监测与安全评价系统的系统构成、系统目标、布点策略、监测仪器的选择、损伤识别及安全评价方法策略等问题，并对大跨桥梁结构健康监测及安全评价系统的发展方向进行了探讨。关键词：彩虹桥；健康监测；安全评估中图分类号：U448．225．6文献标志码：A文章编号：1004—4655(2012)S1—0052—03桥梁在建造和使用过程中，由于受到环境、有

3、害物质的侵蚀、车辆、风、地震、疲劳、人为因素等外来作用，以及材料自身性能的不断退化，就会导致结构各部分在远没有达到设计年限前就产生不同程度的损伤和劣化。这些损伤如果不能及时得到检测和维修，轻则影响行车安全和缩短桥梁使用寿命，重则导致桥梁突然破坏和倒塌。因此，保证桥梁结构的安全性、适用性和耐久性，加强对桥梁健康状况的监测和评估，实施合理的养护管理工作极为重要。传统的桥梁结构健康状况评估是通过人工目测检查或借助于便携式仪器测量得到的信息进行的。但人工检查方法在实际应用中有很大的局限性。美国联邦公路委员会的最近调查表

4、明，由人工目测检查做出的评估结果有56％是不恰当的。传统检测方式的不足之处主要表现在：需要大量人力、物力和财力并有诸多检查盲点；主观性强，难于量化；缺少整体性；影响正常交通运行；周期长，实时性差。传统检测方法的诸多缺点和限制，决定其无法直接有效地应用于大型桥梁的健康状况检查。因此，迫切呼唤一种能实时监测桥梁在各种环境、荷载等因素作用下的结构响应，并能有效地提供桥梁养护管理的科学依据，显著提高桥梁的整体管理水平，从而能够最大限度地确保桥梁安全运营，预诊断桥梁病害和延长桥梁使用寿命的综合监测系统。1健康监测系统的发

5、展与困惑桥梁健康监测系统，是一个以桥梁结构为平台，应用现代传感、通信和网络技术，优化组合结构监测、52环境监测、交通监测、设备监测、损伤识别、综合报警、信息网络分析处理和桥梁养护管理各功能子系统为一体的综合监测系统。其可以实现对结构整体损伤的长期跟踪监测，达到对局部、短期损伤诊断技术的有益补充，从而极大地延拓了桥梁检测领域的内涵，提高了预测评估的可靠性。利用实时健康监测系统实现对桥梁结构健康状况的评估是近年来桥梁状态评估领域的发展趋势。健康监测技术有助于确保桥梁的安全运营，延长桥梁使用寿命，通过早期发现桥梁病害

6、可以节约维护费用，并可避免频繁的大修而影响车辆通行，造成重大损失。同时，该系统是一种在线试验室，可以真实地揭示自然环境对桥梁安全的影响规律，验证桥梁的设计理论与方法。从实际应用来看，包括日本明石海峡大桥、丹麦Oresund桥、中国江阴长江大桥、香港青马大桥等多座桥梁中已建立了健康监测系统。该系统除获取了大量宝贵的桥梁实测数据外，还对大桥的养护维修起到了重要的作用。当然，在目前阶段，健康监测系统的应用尚存在着较多的学术争议和应用困惑，如：如何确定合理的系统规模，如何确保健康监测系统本身的使用寿命，如何确保信号的可

7、靠获取，如何进行数据的有效分析和管理，如何确保健康状态的科学评价，如何实现与其他相关系统(特别是养护系统)的有效结合等。2彩虹桥结构健康监测及安全评价系统的思路与对策2．1系统目的彩虹桥全长1229m，主桥采用3×168m的下承中国彳丛=钳徐嵩，汤笑：中新天津生态城彩虹桥结构健康炼测及安全评估2012年增刊式系杆钢管混凝土拱，是1座工程规模较大、建设标准高、技术复杂、科技含量高的现代化大型桥梁。随着大桥桥龄的增加，其健康状态将不可避免地逐渐退化，相应的检查、维修和加固工作会日渐加重。2010年该桥通过加固改造，

8、考虑到彩虹桥规模大，可以预见其检查、养护和维修费用将是昂贵的。为保证彩虹桥在整个设计使用寿命内的安全运营，同时尽量减少大桥的管理维护费用，必须建立一套功能全面、性能优良、稳定耐久、经济合理的结构健康监测与安全评价系统；此外，该系统的建立对于提升彩虹桥的设计、施工和管理水平亦具有十分重要的意义。彩虹桥结构健康监测及安全评价系统的主要功能包括以下几点。1)确认彩虹桥的实际性能，确保达到设计