《桥梁工程结构智慧监测——理论与实践》 课件 第07章 桥梁结构智慧监测系统标准设计方法.pptx

;CONTENTS;长期以来，对桥梁健康监测系统的设计，多是站在传感器系统、IT 技术的角度进行的，包括近年来陆续出台的各种规范指南，多数并没有考虑桥梁结构的监测需求和特点，因此，这些规范只能起到指导监测数据获取功能的实现，并不能发挥进一步的数据分析处理和利用功能的设计、开发和实施，不能指导智慧化的工程结构监测系统的设计。;;;1 桥梁智慧监测系统的总体目标;2 健康监测目标体系;3 结构健康监测系统服务对象;;桥梁智慧监测系统一般化设计流程包括三大步骤，即桥梁智慧监测系统概念设计、桥梁智慧监测系统技术方案设计、桥梁智慧监测系统实施方案设计。;桥梁智慧监测系统概念设计的主要目标是解决系统建设的必要性、主要工作方向和基本技术路线问题。根据桥梁智慧监测系统目标，概念设计需要回答为什么监测（why）、监测什么（what）、如何监测（how）的问题。;（1） 监测需求分析 根据结构特点、荷载和作用特点，对运营期桥梁的管养决策过程和依据进行梳理和了解，总结出其对所需信息的需求，对这些信息的可监测性进行论证分析，总结、设计出合理的结构监测目标体系； （2） 结构损伤（病害）及性能演变分析 根据合理设计的结构监测目标体系，对服役期结构可能的损伤（病害）演变过程、整体性能退化过程进行仿真分析，预测特定结构监测目标的结构行为变化规律； （3） 监测信息特征和指标体系的设计 根据结构损伤（病害）及性能演变分析所揭示的结构行为规律，在既定的结构效应、指标中比选表征结构监测目标演变过程的最佳指标，必要时可从结构监测目标演变过程中计算出的力学效应场中构造、设计出最佳表征指标。将对应于不同监测目标的指标体系进行集成，形成完备的指标体系； （4） 监测模式的设计：根据 3）中形成的每一个指标，设计最佳监测模式，包括确定指标与可测量的数学关系，确定监测内容和测点布置方案，确定监测技术类型和传感设备的技术参数，确定从监测数据中抽取识别指标的方法，以及根据指标进行结构健康诊断和状态判别的方法；;（5） 多监测模式的集约与优化：结构通常需要多个监测目标，??个监测目标有一个监测模式，当结构需要同时设置多个监测模式时，还需要将他们进行将集约化再设计。这包括： 使从属于不同监测模式的测点最大程度共用互联； 采用最大公约数的方式选择监测技术和设定设备参数技术参数； 采用数据格式统一，以便同一测点为不同监测模式使用； 尝试对指标抽取识别和结构健康状态判别的算法加以通用化处理，以便采用同一种程序来处理不同的监测模式；;桥梁智慧监测系统的概念设计的承担者需要此阶段作为一信息收集、集成、分析的角色，这包括： 与桥梁的结构设计方协同工作，了解结构的特点和设计者的关切； 与桥梁施工单位协同工作，收集桥梁施工工艺过程、施工材料、施工细节的处理等关乎成桥运营期结构工作状态的信息； 与桥梁管养单位及检测单位协同工作，了解桥梁管养决策对支持信息的需求、了解检测技术的难点和短板等信息。 根据上述信息，概念设计者需要确定健康监测系统的确切目标，合理分解总体目标并设计具体化的目标体系，然后根据具体化的目标体系，组织进行结构损伤（病害）和性能演变分析，根据分析成果进行如下工作: 设计并建立监测指标体系、指标的阀值体系和预警评估体系； 根据监测指标体系，设计监测内容、测点布置，确定传感设备的技术参数需求； 确定监测系统硬件方案和软件方案的总体框架。;2 桥梁智慧监测系统技术方案设计流程;2 桥梁智慧监测系统技术方案设计流程;3 桥梁智慧监测系统实施方案设计流程;;;根据结构特点、荷载和作用特点，对运营期桥梁的管养决策过程和依据进行梳理和了解，总结出其对所需测量信息的需求，对这些信息的可监测性进行论证分析，总结、设计出合理的结构监测目标体系。;2 监测对象的荷载和作用;3 桥梁的管养决策过程和依据;4 信息的可监测性分析;5 结构监测目标体系设计;;结构损伤（病害）及性能演变分析的主要目的是为桥梁智慧监测系统的合理设计和运营服务的，是通过对运营期结构的力学模型的仿真分析，寻找、发现或设计与结构整体性能、局部病害、极端安全事件的发生或者结构特定行为有关的最佳信息监测模式，包括监测指标、内容、测点、测量方式、信息处理和利用方式。其核心工作内容包括三部分： 一是面向运营期桥梁的数值建模； 二是损伤（病害）及性能演变的仿真分析； 三是监测模式设计。 监测模式是指为了揭示结构的某项性能或为了监测某项关切的目标而组织起来的一整套监测方案。 一个完整的监测模式应首先包括：监测目标，监测指标，支撑监测指标信息测量的基本物理力学量测量网络（逻辑组），指标识别或抽取计算方案、基于功能函数的状态识别方案（预警和评估）和趋势跟踪预测方案。;1 面向运营期桥梁的数值建模;2 损伤（病害）及性能演变的仿真分析;;1 特征指标的确