公路橋梁大管養(yǎng)體系、技術與應用

1、1公路橋梁大管養(yǎng)體系、技術與應用公路橋梁大管養(yǎng)體系、技術與應用中交公路規(guī)劃設計院有限公司中交公路規(guī)劃設計院有限公司20122012年年9 9月月 貴陽貴陽2報 告 提 綱1 概述2 橋梁養(yǎng)護理念3 風險評估4 橋梁檢查檢測5 橋梁監(jiān)測6 橋梁評估、評定和養(yǎng)護管理7 展望31 概述4 據(jù)統(tǒng)計，從2002年到2011年，中國公路總里程有126.52萬公里增長到410.64萬公里。其中高速公路有2.51萬公里增至8.49萬公里，居世界第二位；農(nóng)村公路由133.69萬公里增加到356.4萬公里，鄉(xiāng)鎮(zhèn)和建制村公路通暢率分別達97.19%和84.04%。 “五縱七橫”12條國道主干線全部建成，覆蓋城鄉(xiāng)的公

2、路交通網(wǎng)絡已初步形成，意味著公路工程行業(yè)發(fā)展的工作重心將逐漸從“新建工程“轉向“后期管養(yǎng)”。1 概述51 概述61 概述保持橋梁的承載及正常使用功能，延長其使用壽命保持橋梁的承載及正常使用功能，延長其使用壽命養(yǎng)護的必要性：養(yǎng)護的必要性：1. 1. 公路交通量劇增公路交通量劇增, ,加快了橋梁老化的步伐加快了橋梁老化的步伐2. 2. 超重車、集裝箱車直接導致橋梁損壞超重車、集裝箱車直接導致橋梁損壞3. 3. 橋梁設計、施工中存在某些先天不足橋梁設計、施工中存在某些先天不足4. 4. 隨著社會的進步，對橋梁安全舒適提出更高要求隨著社會的進步，對橋梁安全舒適提出更高要求 為保持橋梁及其附屬結構正常使

3、用進行的保養(yǎng)和維修作業(yè)，是預為保持橋梁及其附屬結構正常使用進行的保養(yǎng)和維修作業(yè)，是預防、修復橋梁災害性損壞和提高橋梁服務水平進行的改造。防、修復橋梁災害性損壞和提高橋梁服務水平進行的改造。養(yǎng)護的目的：養(yǎng)護的目的：71 概述養(yǎng)護的必要性：養(yǎng)護的必要性： 宜賓小南門橋垮塌（吊桿銹蝕疲勞斷裂）宜賓小南門橋垮塌（吊桿銹蝕疲勞斷裂）韓國圣水大橋韓國圣水大橋（鋼材疲勞）（鋼材疲勞）四川綦江彩虹橋四川綦江彩虹橋（ 設計、施工、管理）設計、施工、管理）缺乏有效的監(jiān)管和及時的養(yǎng)護缺乏有效的監(jiān)管和及時的養(yǎng)護！20072007年美國明尼蘇達州第年美國明尼蘇達州第3535號洲際號洲際公路上公路上 橫跨密西西比河鋼拱橋

4、倒塌橫跨密西西比河鋼拱橋倒塌近幾年來，世界范圍內頻發(fā)了橋梁災難性事故。近幾年來，世界范圍內頻發(fā)了橋梁災難性事故。我國橋梁也將會由大規(guī)模新建進入橋梁的維護、管理和我國橋梁也將會由大規(guī)模新建進入橋梁的維護、管理和大修時期。大修時期。81 概述養(yǎng)管不足養(yǎng)管不足運營風險運營風險91 概述橋梁病害橋梁病害20092009年年某省某省1212條高速公路條高速公路 運營運營5 5年以上年以上中小橋梁中小橋梁總里程總里程11711171公里公里橋梁橋梁2750275035%35%65%65%10階段時間節(jié)點相關規(guī)范、標準和制度第一2004年以前公路養(yǎng)護技術規(guī)范（073-96）公路舊橋承載能力鑒定方法(1988

5、年試行版)公路橋梁養(yǎng)護管理工作制度（1991年）第二2004年至2011年末公路橋涵養(yǎng)護規(guī)范(JTG H11-2004)；公路橋梁養(yǎng)護管理工作制度(交公路發(fā)2007336號)；公路橋梁加固設計規(guī)范(JTG/T J22-2008)。第三2012年至今公路橋梁技術狀況評定標準（JTG/T H21-2011）；公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程（JTG/T J21-2011）。1 概述 公路橋梁的檢查、檢測和評估等業(yè)務和相關研究工作將成為未來國內橋梁從業(yè)人員的重心所在。112 橋梁養(yǎng)護理念122 2 橋梁養(yǎng)護理念橋梁養(yǎng)護理念傳統(tǒng)的橋梁養(yǎng)護主要是指橋梁的檢查和保養(yǎng)。廣義的橋梁養(yǎng)護概念是指為保傳統(tǒng)的橋梁養(yǎng)護主

6、要是指橋梁的檢查和保養(yǎng)。廣義的橋梁養(yǎng)護概念是指為保證橋梁運營期的安全性、適用性、耐久性而采取的各種工程行為。基于這樣的證橋梁運營期的安全性、適用性、耐久性而采取的各種工程行為?；谶@樣的理念，橋梁養(yǎng)護行為的介入應從建設期開始，一直延伸到橋梁壽命的終結。它理念，橋梁養(yǎng)護行為的介入應從建設期開始，一直延伸到橋梁壽命的終結。它主要包括：主要包括：建：建：建設期從設計的角度提出要求，為日后開展橋梁養(yǎng)護工作創(chuàng)造條件。建設期從設計的角度提出要求，為日后開展橋梁養(yǎng)護工作創(chuàng)造條件。管：管：為運營期的橋梁管養(yǎng)建立科學合理的管理體系和管理制度，指導養(yǎng)護工為運營期的橋梁管養(yǎng)建立科學合理的管理體系和管理制度，指導養(yǎng)護

7、工作的順利開展。作的順利開展。養(yǎng)：養(yǎng)：對橋梁結構進行例行的保養(yǎng)，包括小規(guī)模的修補。對橋梁結構進行例行的保養(yǎng)，包括小規(guī)模的修補。查：查：采用人工、自動或半自動的方式采集和發(fā)現(xiàn)與橋梁安全相關的各類信息。采用人工、自動或半自動的方式采集和發(fā)現(xiàn)與橋梁安全相關的各類信息。評：評：從安全、適用、耐久等各個角度，對橋梁結構的狀況進行評估。從安全、適用、耐久等各個角度，對橋梁結構的狀況進行評估。修：修：對橋梁出現(xiàn)的損傷進行維修和加固。對橋梁出現(xiàn)的損傷進行維修和加固。研：研：與橋梁管養(yǎng)相關的各類科研工作。與橋梁管養(yǎng)相關的各類科研工作。132 2 橋梁養(yǎng)護理念橋梁養(yǎng)護理念14從整個橋梁壽命周期來看，各養(yǎng)護業(yè)務所處

8、的位置如下圖所示。從整個橋梁壽命周期來看，各養(yǎng)護業(yè)務所處的位置如下圖所示。2 2 橋梁養(yǎng)護理念橋梁養(yǎng)護理念15 建立電子化的建立電子化的養(yǎng)護管理平臺養(yǎng)護管理平臺 貫徹預防性貫徹預防性養(yǎng)護的思想養(yǎng)護的思想 巡檢、監(jiān)測和巡檢、監(jiān)測和試驗技術相結合試驗技術相結合 2 2 橋梁養(yǎng)護理念橋梁養(yǎng)護理念16 建立電子化的養(yǎng)護管理平臺建立電子化的養(yǎng)護管理平臺2 2 橋梁養(yǎng)護理念橋梁養(yǎng)護理念電子化文檔電子化文檔多媒體信息記錄多媒體信息記錄網(wǎng)絡通訊技術網(wǎng)絡通訊技術17更早的發(fā)現(xiàn)病害將能更早的發(fā)現(xiàn)病害將能節(jié)省節(jié)省養(yǎng)護資金。養(yǎng)護資金。狀態(tài)狀態(tài)時間時間破壞狀態(tài)破壞狀態(tài)被動的養(yǎng)護被動的養(yǎng)護積極主動的養(yǎng)護積極主動的養(yǎng)護費用

9、費用長時間長時間交通阻礙交通阻礙短期的交通干短期的交通干擾擾預防性養(yǎng)護預防性養(yǎng)護與與被動養(yǎng)護被動養(yǎng)護2 2 橋梁養(yǎng)護理念橋梁養(yǎng)護理念貫徹預防性養(yǎng)護的思想貫徹預防性養(yǎng)護的思想182 2 橋梁養(yǎng)護理念橋梁養(yǎng)護理念巡檢、監(jiān)測和試驗技術相結合巡檢、監(jiān)測和試驗技術相結合 狀態(tài)評價狀態(tài)評價與承載力與承載力評估評估橋梁健康橋梁健康加固維修加固維修設計方案設計方案p 每月進行每月進行p 目測為主目測為主p 橋面鋪裝橋面鋪裝p 附屬設施附屬設施p 表觀檢查表觀檢查p 小于三年小于三年p 目測及儀器觀測目測及儀器觀測p 接近表面接近表面p 技術狀況評定技術狀況評定p 特大橋梁特大橋梁p 實時監(jiān)測實時監(jiān)測p 在線預

10、警在線預警p 評估分析評估分析p 定期報告定期報告p 條件激發(fā)條件激發(fā)p 專項檢測專項檢測p 荷載試驗荷載試驗p 驗算分析驗算分析p 應急檢查應急檢查 193 風險評估203 3 風險評估風險評估橋梁風險評估是對可能危害橋梁安全的各類風險事件進行識別和評價的過橋梁風險評估是對可能危害橋梁安全的各類風險事件進行識別和評價的過程。它是整個橋梁養(yǎng)護工作的基礎，對其它的養(yǎng)護行為具有指導作用。程。它是整個橋梁養(yǎng)護工作的基礎，對其它的養(yǎng)護行為具有指導作用。橋梁健康監(jiān)測橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測目的、監(jiān)測項目以及布點位置都以橋梁風險評估的結果為基礎。橋梁檢查與檢測構件易損性分析是風險評估的一部分。構件易損性分析

11、可以明確橋梁各構件的薄弱點，預測結構今后可能存在的損傷，確定檢查重點，指導檢查和檢測的實施。橋梁應急管理橋梁運營過程中，面臨著各類突發(fā)事件，需要進行應急處治。橋梁風險評估對這些事件提前進行識別和評價，指導應急預案和應急行動。21 治病要求“對癥下藥”，明確患病位置、患病原因，然后進行良好醫(yī)治。 橋隧工程管養(yǎng)，也需要對癥下藥：針對工程的問題所在（風險關注點），通過各種檢查監(jiān)測手段（橋梁檢查、自動化監(jiān)測） ，對“患病”部位進行重點檢查監(jiān)測，如果橋梁損傷獲得確定，那么就應該采取有效的措施（養(yǎng)護維修等）。任務：對癥下藥 從具體實施來說，風險關注點研究是大管養(yǎng)體系工作的起始端，通過探求風險成因，研究風險

12、產(chǎn)生的主客觀原因，將分散在橋梁不同部位、產(chǎn)生不同影響的風險關注點匯集起來，為相關檢查監(jiān)測工作和應對措施的制定奠定基礎。必要性：基礎和起點3 3 風險評估風險評估22 風險關注點進一步形成數(shù)據(jù)庫，完成工程經(jīng)驗與理論研究的積累過程，為特定的橋梁檢查、自動化監(jiān)測或加固維修奠定基礎，提高管養(yǎng)工作的高效性、經(jīng)濟性和合理性。 工程項目的風險環(huán)境和病害規(guī)律具有相似性和個性化的特點，因而橋隧工程運營管養(yǎng)中存在很多成功的經(jīng)驗和失敗的教訓，通過廣泛調研，收集資料、文獻研究、專家研討等方法，對工程運營管養(yǎng)過程中存在的風險關注點、發(fā)生概率、評估權重、表現(xiàn)形式、處置方式進行歸納、總結，形成風險信息庫的基礎資料。目標：數(shù)

13、據(jù)庫3 3 風險評估風險評估23125346主纜、索夾、吊索、加勁梁、索塔、索鞍、錨碇、錨桿懸索橋主要構件風險關注點基礎墩臺下部結構構件風險關注點風險關注點數(shù)據(jù)庫斜拉索、斜拉索護套、預應力混凝土主纜、鋼桁梁主梁、鋼箱主梁、索塔、錨具及減震裝置斜拉橋主要構件風險關注點圬工拱橋、鋼筋混凝土拱橋、鋼-混組合拱橋、鋼拱橋拱式橋上部構件風險關注點混凝土梁式橋、鋼梁橋、支座梁式橋上部構件風險關注點地震、大風、車輛撞擊船撞、火災、暴雨/冰雪/大霧特殊車輛過橋事故特殊維修特殊事件風險關注點3 3 風險評估風險評估24名稱基礎不均勻基礎不均勻沉降沉降編號XB_JC1權重？表現(xiàn)形式尤其是某一單個承臺范圍的不均勻沉

14、降（豎向不尤其是某一單個承臺范圍的不均勻沉降（豎向不均勻沉降或水平方向位移），將產(chǎn)生較大的橋墩均勻沉降或水平方向位移），將產(chǎn)生較大的橋墩或主塔變形及內力變化，使結構中產(chǎn)生附加應力，或主塔變形及內力變化，使結構中產(chǎn)生附加應力，超出混凝土結構的抗拉能力，導致結構開裂。超出混凝土結構的抗拉能力，導致結構開裂。建議處置方式檢查人工定期測量人工定期測量監(jiān)測基礎靜力水準在線監(jiān)測、索塔偏基礎靜力水準在線監(jiān)測、索塔偏位位GPS或光纖在線監(jiān)測或光纖在線監(jiān)測養(yǎng)護維修基礎加固以控制進一步發(fā)展基礎加固以控制進一步發(fā)展基礎不均勻沉降基礎不均勻沉降基礎局部沖蝕基礎局部沖蝕/沖刷沖刷/掏空掏空基礎開裂基礎開裂混凝土碳化、腐

15、蝕混凝土碳化、腐蝕橋墩位移橋墩位移墩身、蓋梁、系梁開裂墩身、蓋梁、系梁開裂基礎墩臺3 3 風險評估風險評估？擬采用專家研討確定相關權值擬采用專家研討確定相關權值25名稱基礎局部沖蝕基礎局部沖蝕/沖沖刷刷/掏空掏空編號XB_JC2權重？表現(xiàn)形式樁式基礎具有較好的沖刷余度，在及時檢查受損情況并樁式基礎具有較好的沖刷余度，在及時檢查受損情況并采取防護措施情況下，一般不會造成較大損失。但對于采取防護措施情況下，一般不會造成較大損失。但對于明挖基礎，往往易于出現(xiàn)沖刷深度大于設計值的情況，明挖基礎，往往易于出現(xiàn)沖刷深度大于設計值的情況，造成地基失效，承載力降低，出現(xiàn)嚴重滑動、下沉、位造成地基失效，承載力降

16、低，出現(xiàn)嚴重滑動、下沉、位移、傾斜等現(xiàn)象，造成岸坡滑移或基礎無法修復，嚴重移、傾斜等現(xiàn)象，造成岸坡滑移或基礎無法修復，嚴重情況下將導致橋梁坍塌。情況下將導致橋梁坍塌。建議處置方式檢查人工定期觀測、測量，必要時對大橋、人工定期觀測、測量，必要時對大橋、特大橋的深水基礎派潛水員潛水檢查特大橋的深水基礎派潛水員潛水檢查監(jiān)測采用流速儀、波束測深儀等監(jiān)測水流流采用流速儀、波束測深儀等監(jiān)測水流流速、沖刷深度和水位高度等，以掌握該速、沖刷深度和水位高度等，以掌握該沖刷和回淤情況沖刷和回淤情況養(yǎng)護維修拋石防護或加固對基礎進行防護拋石防護或加固對基礎進行防護基礎不均勻沉降基礎不均勻沉降基礎局部沖蝕基礎局部沖蝕/

17、沖刷沖刷/掏空掏空基礎開裂基礎開裂混凝土碳化、腐蝕混凝土碳化、腐蝕橋墩位移橋墩位移墩身、蓋梁、系梁開裂墩身、蓋梁、系梁開裂基礎墩臺3 3 風險評估風險評估？擬采用專家研討確定相關權值擬采用專家研討確定相關權值26名稱基礎開裂基礎開裂編號XB_JC3權重？表現(xiàn)形式發(fā)生概率較高而損失較低的情況為：出現(xiàn)輕微結構發(fā)生概率較高而損失較低的情況為：出現(xiàn)輕微結構應力異常，剪切裂縫較?。话l(fā)生概率較低損失較高應力異常，剪切裂縫較?。话l(fā)生概率較低損失較高的情況為：結構應力異常，出現(xiàn)較寬剪切裂縫，甚的情況為：結構應力異常，出現(xiàn)較寬剪切裂縫，甚至于裂縫貫通，基礎處于失穩(wěn)狀態(tài)。至于裂縫貫通，基礎處于失穩(wěn)狀態(tài)。建議處置方

18、式檢查人工定期觀測、測量人工定期觀測、測量監(jiān)測/養(yǎng)護維修通過提早啟動或更換耐久性防護通過提早啟動或更換耐久性防護措施（如提早重涂裝涂層）來實措施（如提早重涂裝涂層）來實現(xiàn)，也可進行局部的補強現(xiàn)，也可進行局部的補強基礎不均勻沉降基礎不均勻沉降基礎局部沖蝕基礎局部沖蝕/沖刷沖刷/掏空掏空基礎開裂基礎開裂混凝土碳化、腐蝕混凝土碳化、腐蝕橋墩位移橋墩位移墩身、蓋梁、系梁開裂墩身、蓋梁、系梁開裂基礎墩臺3 3 風險評估風險評估？擬采用專家研討確定相關權值擬采用專家研討確定相關權值274 橋梁檢查檢測284 橋梁檢查檢測4.1 檢查、檢測工作內容檢查、檢測主要參照公路橋涵養(yǎng)護規(guī)范（JTG H11）294.

19、1 檢查、檢測工作內容檢查、檢測主要參照公路橋涵養(yǎng)護規(guī)范（JTG H11）經(jīng)常檢查定期檢查對橋面設施、上部結構、下部結構及附屬結構物的技術狀況進行的檢查。為評定橋梁使用功能，制定管理養(yǎng)護計劃提供基本數(shù)據(jù)，對橋梁主體結構及其附屬構造物的技術狀況進行的全面檢查。根據(jù)經(jīng)常檢查和定期檢查的結果，對需要進一步判明損壞原因，缺損程度或使用能力的橋梁，針對病害進行專門的現(xiàn)場試驗檢測、驗算與分析等鑒定工作。專門檢查當橋梁受到災害性損傷后，為了查明破損狀況，采取應急措施，組織恢復交通，對結構進行的詳細檢查和鑒定工作。 應急檢查不少于1次/月不少于1次/3年視具體情況4 橋梁檢查檢測304.1 檢查、檢測工作內容

20、強度：混凝土電阻率：內部缺陷：碳化：鋼筋銹蝕電位：鋼筋位置及保護層厚度：氯離子含量：裂縫長寬深：檢測項目混凝土無損檢測4 橋梁檢查檢測314.1 檢查、檢測工作內容3、裂縫長、寬、深裂縫長度、寬度的檢測采用巡檢圖的方式進行記錄。檢測項目混凝土無損檢測4 橋梁檢查檢測324.1 檢查、檢測工作內容檢測項目測量橋面線形拱軸線索塔塔頂變位主纜線形基礎變位豎向變位水平變位墩（臺）頂4 橋梁檢查檢測334.1 檢查、檢測工作內容檢測項目鋼結構檢測1 1、焊縫探傷、焊縫探傷頂板頂板與U肋U肋嵌補段U肋與橫隔板鋼結構構造4 橋梁檢查檢測343. 3. 總體內容總體內容4.2 荷載試驗1. 1. 工程驗收要求

21、工程驗收要求2. 2. 承載能力評定要求承載能力評定要求4 橋梁檢查檢測351 1）靜力荷載試驗效率）靜力荷載試驗效率 q q（通常簡稱荷載效率）（通常簡稱荷載效率）)1 ( SSsq4.2 荷載試驗4. 4. 靜載試驗靜載試驗2 2）靜力荷載試驗結構校驗系）靜力荷載試驗結構校驗系數(shù)數(shù)x xseSS3）相對殘余變位或相對殘余應變）相對殘余變位或相對殘余應變Sp%100tPPSSS4 橋梁檢查檢測365. 5. 動載試驗動載試驗動力響應試驗測定橋梁控制部位及控制截面的動撓度、動應變等受迫振動響應，進而識別橋梁結構相應控制部位的汽車沖擊系數(shù)。 某橋中跨0.5L跳車試驗典型時域波形某橋中跨0.5L跳

22、車余振自譜分析圖40km/h行車速度下梁體豎向動撓度典型時域波形圖4.2 荷載試驗4 橋梁檢查檢測374.2 荷載試驗動力特性參數(shù)檢測主要包括結構各階頻率、振型及阻尼比。進行動力特性參數(shù)檢測可以達到兩個目的：一是通過試驗獲得結構的動力特性參數(shù)，驗證理論分析結果，并提供理論計算無法得到的振動阻尼比；二是為今后橋梁健康監(jiān)測提供比較基準。某雙塔雙索面鋼-混凝土疊合梁斜拉橋，布置為41.13+250+605+250+40.21m6. 6. 動力特性參數(shù)動力特性參數(shù)4 橋梁檢查檢測384.3 特殊檢測1. 1. 利用纜索機器人檢查斜拉索利用纜索機器人檢查斜拉索PEPE4 橋梁檢查檢測392. 2. 斜拉

23、索鋼絲銹蝕的開窗檢查斜拉索鋼絲銹蝕的開窗檢查4.3 特殊檢測4 橋梁檢查檢測403. 混凝土整體澆筑質量檢測-聲波CT技術可采用聲波CT技術檢測重點梁段結構質量情況（混凝土均勻性、密實性、強度等指標情況），評估混凝土整體澆筑質量。顏色波速（km/s）混凝土強度密實程度紅色4.5C55密實性好黃色（4.0，4.5）C50，C55較密實藍色（3.0，4.0）C40，C50密實性較差深藍色3.0C40不密實，質量有問題4.3 特殊檢測4 橋梁檢查檢測414. 4. 雷達技術檢測預應力孔道壓漿飽滿度雷達技術檢測預應力孔道壓漿飽滿度可采用雷達探測技術檢測預應力孔道壓漿飽滿度，原理示意如右圖。4.3 特殊

24、檢測4 橋梁檢查檢測425. 5. 工業(yè)內窺鏡的應用工業(yè)內窺鏡的應用4.3 特殊檢測4 橋梁檢查檢測435 橋梁監(jiān)測445 5 橋梁監(jiān)測橋梁監(jiān)測作為收集橋梁安全信息的手段之一，橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)是對常規(guī)的檢查、檢測和作為收集橋梁安全信息的手段之一，橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)是對常規(guī)的檢查、檢測和荷載試驗業(yè)務的重要補充。其不可替代性主要表現(xiàn)在人工巡檢無法實現(xiàn)的荷載試驗業(yè)務的重要補充。其不可替代性主要表現(xiàn)在人工巡檢無法實現(xiàn)的連續(xù)性、同連續(xù)性、同步性、實時性、自動化步性、實時性、自動化四個方面。四個方面。連續(xù)性 在對結構進行充分的易損性分析的基礎上，有目的的長期連續(xù)的積累橋梁監(jiān)測數(shù)據(jù)，用于在結構損傷后，判定成因

25、和發(fā)展趨勢。同步性 各關鍵參數(shù)可同時采集，便于分析橋梁響應與荷載作用之間的相關性，及時掌握影響橋梁性能退化的關鍵因素。實時性 在突發(fā)事件中，實時掌握結構響應，及時預警，輔助應急決策。自動化 通過自動化采集的方式，獲取人工巡檢無法獲取的監(jiān)測數(shù)據(jù)。并克服了人工巡檢無法到達、無法操作、人員安全等問題。45 大型橋梁健康監(jiān)測不只是傳統(tǒng)的橋梁檢測加結構評估新技術，而是被賦予了結構監(jiān)控與評估、設計驗證和研究與發(fā)展三方面的意義。 不同橋梁監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測項目與規(guī)模存在很大差異。這種差異除了橋型和橋位環(huán)境因素外，主要是因為對各監(jiān)測系統(tǒng)建立各個系統(tǒng)的目的（系統(tǒng)的功能要求）和系統(tǒng)的投資額不同。 因此，橋梁健康監(jiān)測系

26、統(tǒng)的設計要遵循著一些基本的準則。 對于特定的橋梁，建立健康監(jiān)測系統(tǒng)的主要目的是橋梁的監(jiān)控與評估，一旦建立系統(tǒng)的目的確定，系統(tǒng)的監(jiān)測項目就可以基本上確定；另一方面，監(jiān)測系統(tǒng)中各監(jiān)測項目的規(guī)模以及所采用的傳感器和采集傳輸設備等的確定需要考慮投資的限度。5 5 橋梁監(jiān)測橋梁監(jiān)測46 風險分析風險分析 成本成本-效益分析效益分析橋址處運營風險分析；橋型結構風險分析。橋址處運營風險分析；橋型結構風險分析。成本一效益分析，最優(yōu)化地選擇系統(tǒng)硬件設施。成本一效益分析，最優(yōu)化地選擇系統(tǒng)硬件設施。在設計監(jiān)測系統(tǒng)時首先要從風險分析的角度出發(fā)，分析橋址處運營風險以及橋型結構風險，確定監(jiān)測系統(tǒng)的功能要求；其次監(jiān)對測系統(tǒng)

27、方案進行成本一效益分析確定投資額度。 監(jiān)測系統(tǒng)功能要求和投資額度是確定橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)規(guī)模的兩大準則。監(jiān)測系統(tǒng)功能要求監(jiān)測系統(tǒng)功能要求投資額度投資額度5 5 橋梁監(jiān)測橋梁監(jiān)測47結構響應的監(jiān)測結構響應的監(jiān)測大橋空間變形大橋空間變形( (大纜、拱肋、索塔、主梁）大纜、拱肋、索塔、主梁）結構動力及振動特性結構動力及振動特性( (索、塔、梁索、塔、梁) )索力索力( (大纜、斜拉索、吊桿、吊索、大纜、斜拉索、吊桿、吊索、預應力鋼束預應力鋼束) )控制截面或疲勞熱點應力控制截面或疲勞熱點應力支座反力等支座反力等荷載源的監(jiān)測荷載源的監(jiān)測風荷載風荷載地震動、船撞響應地震動、船撞響應大氣溫濕度、雨量大氣溫濕

28、度、雨量動態(tài)交通荷載動態(tài)交通荷載腐蝕情況腐蝕情況水下沖刷等水下沖刷等風險分析風險分析5 5 橋梁監(jiān)測橋梁監(jiān)測48數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理、分析、存儲、展示W(wǎng)EB 3DWEB 3D監(jiān)測巡檢與一體監(jiān)測巡檢與一體的綜合監(jiān)管平臺的綜合監(jiān)管平臺基于巡檢結構目基于巡檢結構目錄樹錄樹三維預警和三維三維預警和三維動態(tài)病害添加動態(tài)病害添加擁有自主知識產(chǎn)擁有自主知識產(chǎn)權權三維橋梁三維橋梁巡檢通道巡檢通道鋼箱梁鋼箱梁細部結構細部結構5 5 橋梁監(jiān)測橋梁監(jiān)測49（1）監(jiān)測的定位目標：提供準確可靠的數(shù)據(jù)現(xiàn)狀：部分參數(shù)準確可靠，例如大氣溫濕度、縱向位移、動態(tài)應變、結構 振動參數(shù)； 部分參數(shù)準確但不可靠，例如撓度、風荷載、混凝土腐蝕

29、監(jiān)測、車速儀； 部分參數(shù)不準確也不可靠：GPS位移。（2）問題傳感器設備的選型和安裝；采集與傳輸系統(tǒng)的可靠性和準確性；采集軟件的可靠性和準確性；監(jiān)測系統(tǒng)整體可靠性和準確性。5 5 橋梁監(jiān)測橋梁監(jiān)測發(fā)展方向50（3）監(jiān)測系統(tǒng)的方向優(yōu)化系統(tǒng)的架構提高系統(tǒng)的可靠性選用高性價比的傳感器設備設備及附屬配件的統(tǒng)一性，通用性和可更換性安裝調試的標準化研發(fā)新的測試方法和設備（4）試驗驗證對傳感器測試系統(tǒng)驗證： 數(shù)據(jù)采集精度和質量控制、系統(tǒng)性能測量； 軟件功能測試； 監(jiān)測設備檢定標校； 橋隧結構安全監(jiān)測工程化集成測試 ； 對各個大橋結構安全狀況實時監(jiān)控，遠程集中管理。5 5 橋梁監(jiān)測橋梁監(jiān)測發(fā)展方向51數(shù)據(jù)挖掘

30、監(jiān)測項目監(jiān)測點數(shù)量全部監(jiān)測點存儲大?。磕辏〨B深圳灣公路大橋171833 集美大橋130381 西堠門大橋2121181 金塘大橋3421341 曹妃甸1#橋135777 曹妃甸一號路橋134668 寧波外灘大橋118740 寧波灣頭大橋77359 寧波青林灣大橋110792 寧波明州大橋94613 總計(GB)7685（7.5T）海量數(shù)據(jù)如何使用？5 5 橋梁監(jiān)測橋梁監(jiān)測52數(shù)據(jù)挖掘技術（數(shù)據(jù)挖掘技術（Data MiningData Mining） + + 結構分析理論結構分析理論方法內容異常分析（diagnosis）數(shù)據(jù)與系統(tǒng)異常、結構異常數(shù)學統(tǒng)計分析（statistics）最大值、最小

31、值、平均值、均方差、均方根物理指標抽取分析（extract）頻率、陣型、風功率譜、湍流度、荷載譜、校驗系數(shù)、影響線相關性分析/關聯(lián)規(guī)則（Affinity grouping or association rules）風與結構振動相關性分析、風與結構變形相關性分析、溫度與變形相關性分析預測分析（Prediction）腐蝕進程、疲勞壽命、性能退化聚類分析（Clustering）異常分類、評估體系與決策體系的建立數(shù)據(jù)挖掘5 5 橋梁監(jiān)測橋梁監(jiān)測535.3.2 數(shù)據(jù)挖掘類別監(jiān)測項目挖掘分析指標基本指標二級指標三級指標環(huán)境監(jiān)測項目風最大值、最小值、平均值、均方差、均方根、3s平均風速、風向角、風攻角、脈動

32、風速、湍流度、陣風因子、風功率譜溫度有效溫度、溫度梯度空間溫度場、結構溫度差車輛軸重、軸數(shù)、軸距、車長、總重、車速、車流量統(tǒng)計概率模型、荷載譜地震動時程、反應譜腐蝕腐蝕進程預測曲線數(shù)據(jù)挖掘各項指標數(shù)據(jù)挖掘各項指標5.3 橋梁監(jiān)測發(fā)展方向5 5 橋梁監(jiān)測橋梁監(jiān)測541. 應急管理與災害預警臺風、地震、超載、船撞監(jiān)測實時監(jiān)控預警為業(yè)主提供應急管理服務和報告（兩年免費，后期收費）2. 橋梁狀態(tài)識別與評估恒載狀態(tài)的改變承載能力、耐久性演變?yōu)闃I(yè)主提供養(yǎng)護管理服務和報告3. 設計驗證設計模型驗證設計理論的改進規(guī)范修編4. 足尺模型與科研大跨度橋梁抗風抗震研究全壽命研究結構控制技術數(shù)據(jù)挖掘5 5 橋梁監(jiān)測橋

33、梁監(jiān)測55數(shù)據(jù)挖掘數(shù)據(jù)挖掘的實施手段數(shù)據(jù)挖掘的實施手段數(shù)據(jù)挖掘和在線分析處理（數(shù)據(jù)挖掘和在線分析處理（OLAPOLAP）系統(tǒng)研發(fā)）系統(tǒng)研發(fā)數(shù)據(jù)挖掘技術人才培養(yǎng)數(shù)據(jù)挖掘技術人才培養(yǎng)數(shù)據(jù)倉庫的建立（北京數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)倉庫的建立（北京數(shù)據(jù)中心+ +大橋現(xiàn)場中心）大橋現(xiàn)場中心）專家、教授顧問團隊支持專家、教授顧問團隊支持5 5 橋梁監(jiān)測橋梁監(jiān)測56按照監(jiān)測目的的不同，橋梁健康監(jiān)測可分為“長期監(jiān)測”和“短期監(jiān)測”兩種類型。長期監(jiān)測是指不間斷的長期數(shù)據(jù)采集；短期監(jiān)測則是周期性的或臨時性的數(shù)據(jù)采集。目前，國內的健康監(jiān)測系統(tǒng)主要是長期監(jiān)測系統(tǒng)。其特點是不分監(jiān)測項目，均是不間斷的連續(xù)采集，暴露出來的主要缺陷包括：

34、（1）造成了海量的數(shù)據(jù)，分析難度很大；（2）受制于資金壓力，監(jiān)測系統(tǒng)規(guī)模有限，無法提供全面的數(shù)據(jù)。（3）在系統(tǒng)建構時，由于無法準確預測未來需求的變化，造成系統(tǒng)靈活性不足?；谝陨系脑?，目前正在考慮加強短期監(jiān)測在整個健康監(jiān)測業(yè)務中的比重。采用長短結合的方式，將目前的龐大的、固定的監(jiān)測系統(tǒng)變?yōu)榫返?、靈活的健康監(jiān)測系統(tǒng)。短期監(jiān)測5 5 橋梁監(jiān)測橋梁監(jiān)測576 橋梁評估、評定和養(yǎng)護管理586.1 橋梁評估基于健康監(jiān)測系統(tǒng)的綜合評估基于健康監(jiān)測系統(tǒng)的綜合評估 內力狀態(tài)識別內力狀態(tài)識別u 索力識別u 線形識別u 模態(tài)識別安全性評估安全性評估u 車輛荷載分析u 臺風分析u 地震分析u 船撞分析適用性評估

35、適用性評估u 行車舒適度評價、異常振動耐久性評估耐久性評估u 鋼結構疲勞分析u 鋼筋混凝土腐蝕分析6 橋梁評估、評定和養(yǎng)護管理596.1 橋梁評估6 橋梁評估、評定和養(yǎng)護管理混凝土結構耐久性評估混凝土結構耐久性評估由于現(xiàn)階段針對公路橋梁混凝土結構的耐久性評估暫無專門規(guī)范，因此對橋梁混凝土結構耐久性評估工作可按以下思路展開：1）基于評定標準的評估2）基于原設計規(guī)范和設計標準的評估3）基于專項評估體系的評估606 橋梁評估、評定和養(yǎng)護管理6.2 橋梁評定現(xiàn)有公路橋梁檢測評定規(guī)范體系現(xiàn)有公路橋梁檢測評定規(guī)范體系616.2 橋梁評定現(xiàn)有公路橋梁檢測評定規(guī)范體系現(xiàn)有公路橋梁檢測評定規(guī)范體系6 橋梁評估、

36、評定和養(yǎng)護管理626.2 橋梁評定1.1.公路橋涵養(yǎng)護規(guī)范公路橋涵養(yǎng)護規(guī)范養(yǎng)護規(guī)范為橋梁技術狀況的評定，提供了三種方法，推薦采用考慮橋梁各部件權重的綜合評定方法。橋梁技術狀況評定橋梁技術狀況評定6 橋梁評估、評定和養(yǎng)護管理636.2 橋梁評定橋梁技術狀況評定2.2.公路橋梁技術狀況評定標準公路橋梁技術狀況評定標準6 橋梁評估、評定和養(yǎng)護管理646.2 橋梁評定橋梁技術狀況評定橋梁技術狀況評定2.2.公路橋梁技術狀況評定標準公路橋梁技術狀況評定標準構件和部件評分構件和部件評分6 橋梁評估、評定和養(yǎng)護管理656.2 橋梁評定橋梁技術狀況評定2.公路橋梁技術狀況評定標準評分計算SBSPDrWSBCL

37、WSPCLWBDCLD技術狀況評分技術狀況等級Dj1類2類3類4類5類Dr(SPCI、SBCI、BDCI)95，100)80，95)60，80)40，60)0，40)6 橋梁評估、評定和養(yǎng)護管理單項指標一票否決單項指標一票否決666.3 養(yǎng)護管理平臺體系設計體系設計新建大型橋梁新建大型橋梁全面的結構安全監(jiān)測系統(tǒng)全面的結構安全監(jiān)測系統(tǒng)新建橋梁新建橋梁部分的結構安全監(jiān)測系統(tǒng)部分的結構安全監(jiān)測系統(tǒng)既有橋梁既有橋梁部分的結構安全監(jiān)測系統(tǒng)部分的結構安全監(jiān)測系統(tǒng)既有橋梁既有橋梁單項結構安全監(jiān)測系統(tǒng)單項結構安全監(jiān)測系統(tǒng)自動化監(jiān)測為主自動化監(jiān)測為主人工巡檢為輔人工巡檢為輔人工巡檢為主人工巡檢為主自動化監(jiān)測為輔

38、自動化監(jiān)測為輔6 橋梁評估、評定和養(yǎng)護管理67平臺架構平臺架構橋梁結構養(yǎng)護管理平臺架構橋梁結構養(yǎng)護管理平臺架構 6.3 養(yǎng)護管理平臺6 橋梁評估、評定和養(yǎng)護管理686.3 養(yǎng)護管理平臺1 基于WEB GIS進行區(qū)域橋梁信息管理2 基于三維構件信息化的虛擬現(xiàn)實技術3 基于手機、平板電腦的手持終端一體化養(yǎng)護平臺4 完善的橋梁知識庫橋梁助手輔助管理決策6 橋梁評估、評定和養(yǎng)護管理69橋梁管養(yǎng)體系的地位和作用橋梁管養(yǎng)體系的地位和作用6.4 橋梁管養(yǎng)體系研究橋梁管養(yǎng)體系是指養(yǎng)護模式、組織機構、養(yǎng)護流程、養(yǎng)護制度等。它是養(yǎng)護工作保證橋梁養(yǎng)護工作順利開展的體制保證。管養(yǎng)體系養(yǎng)護模式組織機構養(yǎng)護流程6 橋梁評

39、估、評定和養(yǎng)護管理70養(yǎng)護模式養(yǎng)護模式 養(yǎng)護模式經(jīng)常性檢查定期檢查和特殊檢查小修保養(yǎng)大中修代表性橋梁管理型外包專業(yè)公司常駐外包外包外包杭州灣大橋、舟山連島工程實體型自己承擔（養(yǎng)護大隊）外包自己承擔外包江陰大橋、潤揚大橋、福建青州閩江橋 特大橋養(yǎng)護趨勢：建立“分項養(yǎng)護、總體評估”的專業(yè)化養(yǎng)護體系和多層次的專家顧問體系。6.4 橋梁管養(yǎng)體系研究6 橋梁評估、評定和養(yǎng)護管理71養(yǎng)護機構養(yǎng)護機構管理型：杭州灣大橋管理型：杭州灣大橋實體型：江蘇潤揚大橋實體型：江蘇潤揚大橋6 橋梁評估、評定和養(yǎng)護管理6.4 橋梁管養(yǎng)體系研究72n 大橋中長期養(yǎng)護規(guī)劃大橋中長期養(yǎng)護規(guī)劃 已為杭州灣大橋編制已為杭州灣大橋編制

40、n 大橋養(yǎng)護手冊大橋養(yǎng)護手冊 已為西堠門大橋、曹妃甸已為西堠門大橋、曹妃甸1#1#橋編制、將為杭州灣大橋編制橋編制、將為杭州灣大橋編制n 大橋專用養(yǎng)護大橋專用養(yǎng)護維修維修標準標準n 大橋應急預案大橋應急預案n 大橋檔案管理規(guī)程大橋檔案管理規(guī)程n 大橋固定資產(chǎn)管理規(guī)程大橋固定資產(chǎn)管理規(guī)程n 大橋專用養(yǎng)護定額大橋專用養(yǎng)護定額n 大橋健康監(jiān)測系統(tǒng)應用規(guī)程大橋健康監(jiān)測系統(tǒng)應用規(guī)程養(yǎng)護制度建設養(yǎng)護制度建設6 橋梁評估、評定和養(yǎng)護管理6.4 橋梁管養(yǎng)體系研究73七 展望74七 展望BridgeBridge InformationInformation- -izationization （簡稱（簡稱“iBr

41、idgeiBridge”）以橋梁以橋梁( (隧道隧道) )監(jiān)管養(yǎng)護為核監(jiān)管養(yǎng)護為核心，包括了遠程監(jiān)管、遠程心，包括了遠程監(jiān)管、遠程數(shù)據(jù)管理、智能數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)據(jù)管理、智能數(shù)據(jù)挖掘和診斷、應急管理、共享的公診斷、應急管理、共享的公眾知識庫和數(shù)據(jù)檔案平臺、眾知識庫和數(shù)據(jù)檔案平臺、風險評估分析等橋梁（隧道）風險評估分析等橋梁（隧道）監(jiān)測、檢測、管理、養(yǎng)護、監(jiān)測、檢測、管理、養(yǎng)護、決策、科研試驗等于一體的決策、科研試驗等于一體的橋梁信息中心。橋梁信息中心。iBridge實時數(shù)據(jù)實時數(shù)據(jù)管理平臺管理平臺應急管理應急管理平臺平臺風險評估風險評估管理平臺管理平臺數(shù)據(jù)知識數(shù)據(jù)知識庫檔案管庫檔案管理平臺理平臺數(shù)據(jù)挖掘數(shù)據(jù)挖掘與綜合診與綜合診斷平臺斷平臺監(jiān)測數(shù)據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)信息管理信息管理平臺平臺75七 展望6 展望展望斜拉橋斜拉橋風速儀風速儀(1)車軸車速儀車軸車速儀 攝攝像儀像儀壓力變送器壓