顧名思義,“橋梁健康監測預警係統”是對橋梁進行監測,實現橋梁狀態監測、危險狀況預(yù)警,保障橋梁安(ān)全的係統。具體而(ér)言,該係統的總體目標是:大橋的(de)結構健康監測係統,其成果必須直(zhí)接服務於大橋結構健康與安全(quán)監(jiān)控係統設計,為大(dà)橋(qiáo)建成後的運營管理服務,確保大橋安全運營(yíng)。同時,並可為同類型(xíng)大橋結構的健(jiàn)康與安全監(jiān)控預警係統研究積累經驗。
大橋健康與安全預警係(xì)統研究成果應達到以下效果(guǒ)。
(1)通過(guò)對交(jiāo)通荷載狀況的監測,確(què)定橋梁結(jié)構實際運營荷載水準,為橋(qiáo)梁結構使用工作性能評估提供明確的已知係統輸(shū)入;確定其對今後可能增長的交通荷載的適應能力,控製超限運輸對(duì)橋梁結構造成的不利影響。
(2)通過對橋梁結構使用內力、應力、變位等響應(yīng)的監測與評價分析,了解結構使用工作狀況;評估不同應力水準下結(jié)構的安全可靠度,預計其使用(yòng)壽命。
(3)通過對橋梁結構振動響應的監測分析,掌(zhǎng)握結構(gòu)動力性能,論證其抗風(fēng)、抗震穩定性,確定橋梁使用過(guò)程中的振動環境控製(zhì)條件;研究結構固有(yǒu)動力特性參數(shù)的演變,分析結構疲勞損傷,預報結構可能存在的隱患或質量衰(shuāi)退等。
(4)記錄大(dà)橋經曆的重(chóng)大荷載及事故曆程,如台風、地震、超重(chóng)交通荷載以及(jí)被(bèi)車、船等撞擊情況下(xià)的狀況,可以此為基(jī)礎,研究大橋構件是否存在損壞。
(5)通過對使用中橋(qiáo)梁(liáng)結構(gòu)的動態跟蹤檢查及其所處環境條件的(de)監測,及時查明結構現存缺陷與質量衰變;評估分析其在(zài)所處環境條件下的可能(néng)發展(zhǎn)勢態及其(qí)對結構安全運營造成的可能潛在威(wēi)脅;為(wéi)養護需求、養護措施的決策提供科學依(yī)據,以達(dá)到用較少的有限(xiàn)養護資金獲得最(zuì)佳養護效(xiào)果,確保(bǎo)結構安全運營的目(mù)的。
(6)設(shè)定結構安全預警值。對大橋結構的健康狀況(kuàng)、結構安全(quán)可靠性進行評估,進而給大橋運營者提供等級預警信息。當橋梁性能退化,超過預警值時,能給出警報,提示加強結構檢查及維(wéi)修。
(7)論證設(shè)計、施工兩階段的各種設計假設(shè)和設計參數(shù)的有效性,對(duì)設計、施工(gōng)進行後驗證;研究橋梁(liáng)長(zhǎng)期運營狀態下的力學性能及物理性能(néng)的改變,為我國大型橋梁的健康與安全監測積(jī)累(lèi)寶貴的(de)數據及經驗。
大橋健康與安全監控係統需要考慮多種因(yīn)素,全麵了解橋梁的情況才能建立一套在橋梁運(yùn)營(yíng)期真正適用的係統。監控係統首先必須考慮橋梁結構形式的特點,吸取設計單位的有關(guān)意見,針對不同橋型特點選取不同側重點的監控項目及研究方法;還需(xū)從運營期養護維修的角度出發(fā),考慮提供詳細必(bì)要的數(shù)據給養護管理係統,為養護需求、養護措施(shī)決策提供科學(xué)依據,確保(bǎo)結構安全(quán)運營的目的,真正做到預防性養護;另(lìng)外還需要根據監控係統的自身要求來選擇適合的(de)監測項目,主(zhǔ)要考慮到測(cè)試手段的可行性(xìng)、分析方法的可(kě)靠性等因素。
在原來的管理(lǐ)係統基礎上隻能實現“糾(jiū)正式維護”,此(cǐ)類管理大多屬於事故發生後的善後處理,針對性不強,也容易造成資源的浪費。有了健康與安全監控係統後可以實現(xiàn)“預測性維護、評估(gū)式維護”,根據(jù)健康與安全監控(kòng)係統的監測,可以提供較為充分的數據,對橋(qiáo)梁的健(jiàn)康狀況以及可能的發(fā)展(zhǎn)趨勢有清晰的了解,根據這些信息,可以有針對性地實施維護,做到目的(de)明確,根(gēn)據趨勢分析甚至可(kě)以做到防患(huàn)於未然(rán),節省不必要的投入。
目(mù)前,國內外建立的橋梁健康監測係統(tǒng)能滿足實時(shí)掌握橋梁(liáng)運營狀況,實現大橋服務水準(zhǔn)的實時安全報警;合理配(pèi)置大(dà)橋養護維修資源,為降低(dī)橋梁運營維護成本提供科學技術依據,保證大橋檢查維(wéi)修策略的製訂(dìng)具有針對性、及時(shí)性和高效性(xìng)。除此之(zhī)外,還必須(xū)為同類型橋(qiáo)梁的健康與安全監測積累(lèi)寶貴的數據及經驗,為今後類似結構的健康與安全監控預警係統研究提供(gòng)經驗。
橋梁結構健康與安全監測技術研究是當今橋梁領域(yù)研究的一項熱門技術,尚處於研究的起步(bù)階段。對於(yú)確(què)保橋梁百年的正常運(yùn)行使用具有重要(yào)的意義。同時,對(duì)於完善和推動這一技術具有示範意義。