基于GIS的桥梁健康监测与安全评估研究.doc

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1、基于GIS的桥梁健康监测与安全评估研究1、第一章绪论21.1引言21.2研究的目的与意义31.2.1GIS技术对结构健康监测和安全评估系统的支持作用41.3桥梁结构健康监测系统研究现状及发展61.3.1国内外桥梁监测系统简介61.3.2国内外对GIS的已有研究及应用81.3.3桥梁综合监测的发展方向91.4木文的主要研究内容102、第二章桥梁健康监测系统的构建112」桥梁健康监测系统的概念112.1.1桥梁健康监测系统的意义112.1.2桥梁健康监测系统的一般功能112.2GIS的开发工具的选用122.3系统开发工具132.4数据和

2、数据库的设计132.4.1桥梁基木属性信息数据的设计原则132.4.2桥梁基木属性信息数据设计132.4.3数据库设计142.5桥梁健康监测系统功能153、第三章桥梁健康监测系统应用173.1桥梁健康监测系统概述173.2桥梁健康监测系统功能的程序设计及实现183.2.1地图信息18322视图管理18323地图量算19324属性信息193.2.5数据的存储203.2.6单个桥梁的健康监测204、第四章桥梁安全评估方法基础244」安全评估方法概念及意义244.2国内外研究现状及评估方法254.3基木理论和方法271•第一章绪论1.1引

3、言大型桥梁多为交通枢纽，不仅关乎交通顺畅、人民生命安全，更对国民经济的持续、稳定发展起着重耍作用。在近代桥梁的发展过程屮，大桥在施工时或运营屮发生的灾难性事故越来越引起世界性的关注。在英国调查的200座混凝土公路桥屮，大约30%的桥梁运营条件不良；美国的60万座桥梁屮，约有33%的桥梁不符合要求，25%的桥梁有结构缺陷。在1870〜1970年间,仅美国的铁路梁桥的破坏每年就达25座，其中1877俄亥俄阿西塔铁路桁架梁桥的倒塌夺去了90人的生命。1932年前苏联建成的5座全焊铁路钢桥全部发生裂纹。同期，比利时所建30座全焊空腹桁架梁桥

4、屮，有3座在1938〜1940年间倒塌。1951年严冬，加拿大以作全焊接钢桥突然倒塌,1940年7月1H美国塔科玛悬索桥（333m+853+333m）建成通车，同年11月7R,在1/设计风速（19m/s）下因扭挠震动加劲梁被破坏。通过这次事故人们又加强对空气动力学的研究，并将其引入桥梁的设计小来开展了桥梁的风洞试验。但同时意识到为了保证营运屮的桥梁安全，还必须对大桥进行安全监测。1994年10月韩国横跨汉江的圣水大桥屮央断塌50m,32人死亡，17人重伤，其原因是桥梁钢梁螺栓及杆件长期超负荷运营引起的疲劳破坏而致。1999年1月我国

5、重庆的彩虹大桥倒塌，41人死亡，14人受伤。1996年12月广东韶关特大桥梁坍塌，32人死亡，59人受伤。2001年11月7日四川宜宾南门大桥发生倒塌事故。济南黄河桥、广州海印桥的斜拉索在未达到设计寿命情况下不得不全部更换，造成很大的经济损失和不良的社会影响。造成这些事故的原因很复杂，抛开设计与施工方而的原因不谈，这些桥梁长期处于超负荷运营状态，致使许多构件的疲劳损伤加剧，是导致倒塌的重要原因。如果能在灾难来临Z前进行预测，对桥梁的疲劳损伤进行监测，从而对桥梁的健康状况给出评价，那就会大大减少这些悲剧的发生。桥梁健康监测与诊断系统的

6、研究与发展正是在此基础上应运而生的。桥梁结构分析理论、建筑材料和施工技术的迅速发展，促进了大跨度桥梁（LargeSpanBrideg）的建设，上海杨浦大桥（斜拉桥）跨度达602m,江阴长江大桥（悬索桥）跨度达1385m,且大跨度桥梁结构变得越来越轻柔，这不仅要求有更为精确严密的桥梁设计理论和更为先进的施工技术的支持，同时对桥梁建成后的安全维护也提出了更高的要求。综上所述，如能对重要桥梁修建和建成后的性能状态进行监测，对桥梁的各类信息进行管理，对桥梁的健康情况进行评估、给出维修建议等，将确保桥梁安全性和稳定性，维护地区的交通安全。本文

7、针对桥梁健康监测系统和安全评估策略进行了设计和研究。1.2研究的目的与意义改革开放以来，经济发展的需要使桥梁的建设飞速发展。截至1998年底各类桥梁己建成22万座。近十年来更是修建了数十座大型桥梁，这些桥梁投资巨大，使用期漫长，其安全性直接影响着地区乃至国家的发展。然而在其服役过程小，由于环境荷载作用、疲劳效应、腐蚀效应和材料老化或地震作用及飓风荷载等不利因素对设施的长期影响，桥梁结构将不可避免地产生局部损坏、损伤积累，甚至导致突发事故。因此，确保这些桥梁的安全运营其意义十分重大，建立桥梁健康监测和安全评估系统迫在眉睫。在桥梁的管理

8、与维护屮，传统的人工检测方法因其固有的滞后性和低效性，造成桥梁运营成本的提高和资源配置的不合理，不能及时发现结构的的许多重要缺陷、突变信号，也就不可能对突发事件进行预警，已远远跟不上桥梁发展形势。另外，桥梁大多处于交通要道，距离监控室