桥梁安全监测系统

桥梁安全监测系统北京浩坤科技有限公司咨询热线：4008-363-727桥梁重大事故统计及分析国内、外桥梁概况及统计31北京浩坤科技有限公司323334353637桥梁的养护及相关规范桥梁健康监测系统的现状基于专家系统的桥梁监测、维护系统健康监测子系统在长安街通道监测的实例一.国内、外桥梁概况及统计随着科学技术的进步和交通事业的发展，桥梁在国民经济和社会生活中起着举足轻重的作用。因此桥梁的安全可靠性、耐久性和适用性也日渐受关注和重视。现在的桥梁虽然有着合理的设计和可靠的施工控制，这也是桥梁结安全的根本保证，但是由于长期受到气候、氧化、腐蚀或受到突发性地震、炸等因素的影响，以及长期在日益增加的车流量(即荷载)的作用下遭受疲劳运和超期服役的影响，桥梁结构的各种功能必然会退化，给桥梁结构的安全正运营造成重大隐患，从而影响行车安全和缩短了桥梁的使用寿命。1.1国内桥梁概况北京浩坤科技有限公司截止2003底，我国各式各样的公路桥梁约有28耳万座，其中特大桥1580座，大桥144座，中小跨径桥梁约占现有桥梁总数的95%(座数百分比)，桥龄一般在40年内。病害问题正在暴露，且已有一定数量的桥龄发生老化、损坏现象，危桥年增多，承载能力明显降低。北京浩坤科技有限公司美国联邦公路局1989年的统计数据表明全美578000座桥梁的41%，要么结构上存在缺陷，要么在使用上受到限制。进一步的统计分析表明，美国至少有130000座公路桥梁限制通过车辆的重量，50座桥梁被封闭不能使用，平均每年有150一200座遭受部分或全部破坏，修复部受损桥梁的预算起码要900亿美元。前德国曾于上世纪七十年代末对1500座钢筋混凝土和预应力混凝土公路桥作了全面的检查，发现其中约有27%的桥至少有一处严重损伤，64%的桥梁至少有一处重要损伤，80%的桥梁至少有处中等损伤。1.2国外桥梁概况北京浩坤科技有限公司国内桥梁概况统计表年份永久性桥梁总数危桥数量危桥占永久性桥梁的比例(%)座数延米座数延米按座数按延米1999年230778800566144511604911.932.002000年240630865511251761866322.152.162001年28411710649704101313579093.573.362002年29939711612187108043910433.613.372003年31077312466143104433784393.363.041.3国内桥梁统计北京浩坤科技有限公司桥梁坍塌事故统表序号桥名时间原因伤亡情况1田台庄大桥2004年6月10日超载加老化2人落水2九江大桥2007年6月15日撞击6辆车3凤凰大桥2007年8月13日施工60人4广汕公路桥2001年8月6日老化05包头高架桥2007年10月24日超载4人受伤6太原东柳林桥2007年8月15日超载7宜宾南门大桥2001年11月7日超载2人失踪，2人受伤8重庆彩虹桥1999年1月4日质量49人9北京顺义悬索桥2006年12月9日荷载试验3人受伤10加拿大魁北克大桥1961年9月11日设计95死亡二.桥梁重大事故统计及分析2.1国内外桥梁重大事故统计北京浩坤科技有限公司桥梁坍塌事故统表（接上表）序号桥名时间原因伤亡情况11美国Kanauga的吊桥1967年12月15日39年高负运行46死亡12美国里根西饭店的高架人行桥1981年7月17日振动114死亡13美国康涅狄格州格林威治镇米勒斯大桥1983年6月26日承能力不足3死亡14美国密西西比河桥2007年8月2日承能力不足６人死亡,79人受伤,另有30人失踪15韩国首尔桑苏大桥坍塌1994年10月21日31死亡16印度达曼西部沿海区域一座大桥坍塌2003年8月28日结构功能退化25死亡17西班牙格兰纳达地区的高速公路桥坍塌2005年11月7日6死亡18巴基斯坦南部城市卡拉奇2007年9月2日7死亡北京浩坤科技有限公司据统计分析，桥梁失事或严重桥梁事故主要表现为两种形式：突发性损伤和累积性损伤。突发性损伤是由突发事件引起，如天灾(地震、台风)或人祸(事故、破坏、爆炸、火灾)，使损伤突然达到一定的值；累积损伤则有缓慢累积的性质达到一定程度就引起破坏，影响安全和使用。对于这两种不同的损伤，其检查方式也不相同。一般情况下都能知道突发性损伤发生的时间和部位，而对于累积性损伤，人们并不知道损伤发生的部位，也不知道损伤发生的时间，只能依靠长期(工程结构寿命是几十年到几百年)连续的全面检查，且检查只能在正常交通情况下进行，而不能影响桥梁的正常使用，其检查结果也并不理想，甚至出现漏判和误判故检查累积性损伤要比检查突发性损伤困难得多。当累积性损伤容易被严重忽略时，往往会诱发重大灾难性事故。2.2桥梁重大事故分析北京浩坤科技有限公司西班牙格兰纳达地区的高速公路桥坍塌美国密西西比河桥坍塌葡萄牙北部多乌罗河桥坍塌美国康涅狄格州格林威治镇米勒斯大桥坍塌北京浩坤科技有限公司辽宁省盘锦市境内田庄台大桥包头市民族东路高架桥事故太原东柳林桥北京浩坤科技有限公司宜宾南门大桥坍塌綦江县虹桥坍塌广汕公路桥坍塌常州运河大桥坍塌北京浩坤科技有限公司另外超速的桥梁建设速度也给我们遗留了不少问题：过于超前的设计、不成熟的材料与施工技术，设计、建设、管理的、严重滞后等，使一大批桥梁存在先天的结构性缺陷(如湖北某长江公路大桥建成仅几年即裂痕累累)。而超速经济发展速度又给我国的桥梁使用增加诸多未曾预见的问题：严重的超载、超负荷、超寿命使用，导致结构各部分在远没有达到设计年限就产生不同程度的损伤和劣化、缩短了桥梁的寿命，使结构产生不少后天的功能性失效(如分别建于50、60、70年代的武汉、南京、重庆长江大桥日均通车量皆超过设计通行能力5.2倍、4.4倍、2.9倍，处于严重超饱和、超负荷、超重载的疲劳状态，导致桥面病害日益突出)。据统计我国现有的33万余座桥梁中，大约有1/3左右存在不同程度的结构性缺陷或功能性失效隐患，这些隐患一旦爆发，将造成难以估量的生命及财产损失，其后果不堪设想。北京浩坤科技有限公司桥涵是公路网中十分重要的部分，是控制交通的咽喉．据统计资料，到2003年底，全国公路网中有各式桥梁310774座，累计长度达12466143延米，其中特大型桥梁座数约占6.3%，总长度约占43.27%．相当一部分桥梁已使用几十年，原有的设计技术标准低、承载能力和通行能力不足，因此加强对现有的桥梁的养护和技术改造是十分重要的．按照《公路法》第三十五条“对公路进行养护，保证公路经常处于良好的技术状态”的要求，确定桥涵养护的目的是“保持桥涵处于正常状态，保证行车畅通、安全”。三.桥梁的养护及相关规范北京浩坤科技有限公司桥梁检查和评定是桥梁养护的依据和重要组成部分，作用十分重要。我国目前在桥梁检查和评定方面有以下标准或规范：1.《公路养护技术规范》(JTJ073-96)2.《铁路桥梁检定规范》3.《公路旧桥承载能力鉴定方法》(试行)4.《公路旧桥承载能力检测评定技术规程》5.《大跨径钢筋混凝土桥梁的试验方法》6.《城市桥梁养护技术规范》（CJJ99-2003）北京浩坤科技有限公司桥梁检查分为经常检查、定期检查和特殊检查：1.经常检查：主要指对桥面设施、上部结构、下部结构及附属构造物的技术状况进行检查。（以外观为主，每一次）2.定期检查：为评定桥梁使用功能，制定管理养护计划提供数据，对桥梁主体结构及其附属构造物的技术状况进行的全面检查。（一般进行分类定级，最长不超过3年）3.特殊检查：特殊检查是查清桥梁的病害、破损程度、抗灾能力，确定桥梁技术状况的工作。（四、五类特殊需时进行）北京浩坤科技有限公司《公路养护技术规范》(JTJ073-96)优缺点评析:1.优点引进系统论思想，按桥梁部件权重进行综合评定。内容全面、操作性强，结论较为明确利于实际操作。2.缺点1）以表观质量为主，以经常性检查、定期检查主要以目测为主，对桥的承载能力、安全工作状态真正关系使用能力的数据和评定较少。涉及量的方面多，事物本质东西少。2）以人工服务为主，效率低、人为主观因素干扰无法排除。3）桥梁是全天候运行，而检查是间断性的。不能及时发现问题。北京浩坤科技有限公司2007年美国密西西比河桥坍塌，该桥刚进行完定期检查，不到一个月时间就发生坍塌事故。北京浩坤科技有限公司基于桥梁运行现况为预感由量变到质变引起的突发事件发生，国内外研究人员提出了桥梁的自动监测，自动监测即“健康监测”，它是一种对桥梁长期安全进行监控与评估的方法，是对结构的工作状态或异常变化进行长期、自动、实时、远程监测，并针对不同桥梁的具体情况和特点，设计相应的安全监测项目，对桥梁结构进行连续而全面监测。同时，利用监测到的特征信息分析结构的健康状况、评价其承受静、动态荷载的能力和结构的安全可靠性，以馈控桥梁的安全和运行。四.桥梁健康监测系统的现状北京浩坤科技有限公司另外，对结构健康状况进行监测，还可以验证和改进结构设计理论与规范，提高其监测、维护与管理效率，这对于保障桥梁结构的安全、延长使用寿命有重要作用。而要实现结构的健康监测，必须依赖于相应的状态参数监测系统，故自动监测实际上也是一个多参数的监测，包括应变、挠度、温度等关键状态参数监测。与人工检测相比，自动监测具有对结构要求测点多、对监测设备要求高、涉及复杂的监测设备现场施工工艺等特点而目前自动监测系统的发展还很不成熟，是一个新技术，故也成为一个研究热点这就使自动监测系统涉及的工程设计及实现成为系统实施的重要环节。北京浩坤科技有限公司各国桥梁监测案例英国北爱尔兰的Foyle桥(主跨240m,总长552m的三跨变高度连续箱梁桥)安装了监测桥梁主跨挠度、气象资料、温度和应变等的检测仪器和设备,成为最早安装的较为完整的检测系统之一。希腊的Halikis桥、曼谷的RamaⅣ桥、美国的SunshineSkyway桥、韩国的Namhae桥、加拿大的Confederation桥及丹麦的Fare跨海斜拉桥等也根据各自桥型的要求分别安装不同观测系统用于近程或远程监测,以达到实时分析或通过卫星、移动电话或modem远程监控的目的。北京浩坤科技有限公司4.1国内、外桥梁监测系统的使用现状北京浩坤科技有限公司现况桥梁建康监测系统所选用传感器北京浩坤科技有限公司现况桥梁监测系统主要存在以下八方面问题：1.主要针对特殊特大型桥梁，悬索和斜拉桥占绝大部分。2.建康系统造价高，运营成本高，系统通用性差，传感器故障率高，维护成本高。3.数据存储量大，分析能力差，利用率低。江阴大桥在大桥建成后不久,由于经常出现传感器故障,数据采集系统硬件损坏严重,软件数据处理效率低下,分析功能薄弱等原因,导致系统早早就失去了正常运行功能。故在2004年,通过招投标形式,由江苏省交通科学研究院和香港理工大学联合承担了江阴大桥结构健康监测系统升级改造工程,以期恢复原系统的正常运行。香港的青马大桥虽然建立起了庞大的监测系统，但未实现原始数据分析桥梁的健康状况．数据存储量大而分析能力低．不具体损伤评估功能。4.2现状桥梁监测系统主要存在的问题及原因分析北京浩坤科技有限公司4.只是对桥梁时行监测，管理功能低。5.没有对桥梁进行全面的、各种运营状态下的分析。6.由于对事物本质认识不足，没有实现定量化管理.造成结论等不明确。7.软件架构和思想不够先进。8.只是单个桥梁进行设计，没有实现桥梁数控中心式管理。北京浩坤科技有限公司造成现况桥梁监测系统存在以上问题有如下三方面原因：1.特大型桥梁一般属于重点工程，社会影响面大，引起重视程度高．再高的造价也能实施。2.理论先天性不够成熟，造成设计上或多或少的缺陷，因此虽然建立了监测系统但由于理论上的不成熟造成数据处理的瓶颈．监测数据与理论相异甚远.数据利用率低.而一般普通结构桥梁理论较为成熟，以实验为理论基础，经过历史沉淀与完善，理论数据与实际数据吻合性好。3.根据木桶理论，从公路的能行能力上考虑应重点考虑一般性桥梁的健康监测。全国公路网中有各式桥梁310774座，其中特大型桥梁座数仅占6.3%。4.大型