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大型桥梁结构期健康监测技术研究
报告的内容 桥梁健康监测的目的和意义 目前国内外的研究现状 今后的发展趋势 工程应用实例 结束语 1. 桥梁健康监测的目的和意义 何谓健康监测? 1.1问题提出 桥梁结构正朝向大跨度、轻柔化、复杂化和多功能的方向发展; 荷载向高速重载方向发展; 在使用过程中,受到车辆荷载、风载、冲击振动等复合载荷作用,其力学行为复杂,再加上环境气候的氧化、腐蚀、材料老化等因素的影响,将使桥梁的结构健康状态逐渐发生变化。 1. 桥梁健康监测的目的和意义 1.1问题提出 目前我国桥梁的状况: 我国现在已建桥梁100余万座,但是由于主客观原因,桥梁垮塌事件屡有发生,造成人民生命和国家财产的重大损失(如綦江大桥整体垮塌,造成40人死亡;仅以广东省为例,全省有4万余座桥梁,4千余座有不同程度损伤,370座列为危桥)。发达国家的桥梁建设期早,问题更为严重。 桥梁垮塌频发,例如: 1. 桥梁健康监测的目的和意义 1.1问题提出 由此可见,大型桥梁结构的运营安全是各国政府亟待解决的重大问题。 如何及时发现桥梁结构在运营过程中存在的安全隐患,保证结构的运营安全,这是当前国际学术界和工程界面临的重大技术难题。 1. 桥梁健康监测的目的和意义 1.1问题提出 传统测试手段的局限性: 对大型桥梁进行长期监测测试内容多、测点分布广、外部干扰大、野外运行环境恶劣,而传统的仪器设备和测试方法只能用于短期或临时人工检测,无法直接用于长期健康监测,不能直接预报桥梁结构的健康状态。 保证桥梁结构安全运营的有效办法,就是要建立桥梁结构长期健康监测系统。 1. 桥梁健康监测的目的和意义 1.2 健康监测的目的 获取桥梁结构的工作环境信息,实时了解包括环境温度、风荷载和车辆荷载的变化; 获取桥梁结构的响应特征信息,实时掌握桥梁结构的工作状况和健康状况(包括结构的整体性能和关键部位的局部损伤情况)。 1. 桥梁健康监测的目的和意义 1.3 健康监测的意义 为评价大桥承受动、静载的能力和结构的可靠性(即评价桥梁结构的健康状态)提供实测数据; 为验证大桥设计理论与方法,修改桥梁设计规范提供科学依据; 为实现对桥梁结构的科学管理、养护、维修及运营决策,确保运营安全提供依据。 1. 桥梁健康监测的目的和意义 目前国内外的研究现状 2. 目前国内外的研究现状 2.2 桥梁健康监测技术研究内容 桥梁健康监测技术综合了现代传感技术、网络通信技术、计算机技术、信号分析与处理技术、数据采集与控制技术、数据库管理技术、数据挖掘技术、预测技术、结构分析理论、结构损伤识别与状态评估理论及管理决策理论等多学科领域的知识,是一门新兴的交叉学科。 近年来,随着相关学科的发展,桥梁健康监测技术已成为国内外工程界和学术界研究的热点。 2. 目前国内外的研究现状 2.2 桥梁健康监测技术研究内容 研究内容主要包括: 新型传感器及数采设备的研制与开发; 数据无线传输技术研究; 信号分析、处理及数据挖掘技术研究; 传感器的优化布设研究; 结构损伤识别理论研究; 桥梁健康状态评估技术研究 桥梁网络化运营管理及养修决策技术研究。 2. 目前国内外的研究现状 2.3 理论研究状况 涌现了大量的研究论文,研究内容包括:智能传感器、多功能采集仪、传感器的优化布置、信号无线传输技术、结构损伤识别方法、健康状态评估及桥梁生命周期管理养护等。 举办了许多以结构健康监测为主题的国际会议,比如: 国际健康监测研讨会(International Workshop on Structural Health Monitoring); 欧洲健康监测研讨会(European Workshop on Structural Health Monitoring); 新型结构健康监测研讨会(International Workshop on Structural Health Monitoring of Innovative Structure); 智能结构与健康监测会议( International Conference on Structural Health Monitoring and Intelligent Infrastructure)。 2. 目前国内外的研究现状 2.3 理论研究状况 另外,其它会议也有桥梁健康监测技术专题,如: 国际模态会议(International Modal Analysis Conference); 欧洲智能结构与材料会议(European Conference on Smart Structures Materials); 国际结构控制会议(
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