行業資訊
橋梁安全監測的重要性及其意義分析
過去十幾年里，我國已建成一批大跨度橋梁，僅上海就有南浦大橋、楊浦大橋、徐浦大橋等多座具有世界先進水平的大跨度橋梁。另外，近年來由于我國交通發展迅速，迫切地需要建立一大批大跨度橋梁。為確保這些耗資巨大，與國計民生密切相關的大橋的安全耐久性，必須對這些橋梁進行連續的監測。
目前，橋梁的監測越來越受到重視，許多研究人員都在致力于橋梁的監測研究，橋梁的安全監測正日益成為土木工程學科中的一個非常活躍的研究方向。橋梁位移監測儀器的現狀
大跨度橋梁受風荷載、車載、溫度和地震影響較大，而在沿海地區一般無地震，主要是受臺風、車載、溫度等的影響。為保證大跨度橋梁在上述條件下的安全運營，必須研究橋梁在上述條件下的實際位移曲線。而目前對風的研究僅局限于理論和模型實驗，對實橋在風作用下的研究還尚不成熟，對車載的研究也只是在特定時間和空間下才進行的。造成以上結果的主要原因，還在于測試儀器的不合理性，其不能對大橋進行連續實時的監測，因此，必須選擇合適的測試儀器才能確保獲取實時、有效的檢測數據。
監測儀器的種類
當前，用于結構監測的儀器主要有經緯儀、位移傳感器、加速度傳感器，以及激光測試的方法。上海楊浦大橋采用的是全站儀自動掃描法，可對各個測點進行一周的連續掃描，但其缺點是各測點不同步，以及大變形時不可測。
位移傳感器是一種接觸型傳感器，必須與測點相接觸，其缺點是對于難以接近點無法測量，以及對橫向位移測量有困難；加速度傳感器，對于低頻靜態位移鑒別效果差，為獲得位移必須對它進行兩次積分，其缺點是精度不高及無法實時監測；激光法測試雖精度較高，但在橋梁晃動大時，則無法捕捉光點，導致無法測量。
GPS測試法
為對橋梁安全監測，必須尋找更好的測試方法。目前出現了利用GPS進行測試的新手段，在橋梁高層結構上進行實地測試，這種方法在已國外實測獲得了成功。在國外，GPS測試法也僅限于位移監測。由于GPS是接收衛星運行定位的，所以大橋上各點只要能接收到6顆以上GPS衛星，及基準站傳來的
GPS差分信號即可進行GPSRTK差分定位，且各監測站之間不需要通視，是相互獨立的觀測值；GPS定位受外界大氣影響小，可以在暴風雨中進行監測；GPS測定位移自動化程度高，從接收信號，捕捉衛星，到完成RTK差分位移都可由儀器自動完成，且所測三維坐標可自動存入監控中心服務器，進行大橋安全性分析；GPS定位速度快、精度高。
橋梁安全監測的重要性及其意義分析
橋梁安全監測的理論研究
傳統檢測手段可以對橋梁的外觀及某些結構特性進行監測，檢測結果一般也能部分地反映結構當前狀態，但卻難以全面反映橋梁的健康狀況，尤其是很難對橋梁的安全儲備以及退化的途徑作出系統的評估。此外，常規的檢測技術也較難發現隱秘構件的損傷。目前被普遍認同的方法就是結合系統識別、振動理論、振動測試技術、信號采集與分析等跨學科技術的實驗模態分析法。
系統識別技術
系統參數識別目前普遍采用頻域法和時域法兩種方法。頻域法可以采用多次平均來消除隨機誤差對頻響函數的影響，因此該方法的精度能夠有一定的保證，但其也有一定的缺點：基于振型不偶聯，致使如大跨懸索橋這樣的結構，應用該法會受到限制；需要經過FFT分析，由此卻帶來了偏度誤差對參數識別的影響。時域法是于70年代后期出現的，它的出現彌補了頻域法的不足，從而消除了FFT分析所帶來的誤差。它還可以從未知隨機激勵的響應信號中得到隨機減量特征，因此成為了能依據在線信號對系統進行識別的唯一方法。但其也存在一些缺陷：時域法在參數識別時不是截取有效頻段，而使信號中包含的模態數目比較多，但由于實驗測試環節及其他原因，使得其中的一些模態的信息并未被充分收集，以致只能將這些殘缺的信息看作噪聲。
結構損傷的檢測與定位對結構理論模型進行調整或修正，使得修正后的模態參數與實驗相一致，這一過程就是有限元模型修正。精確的有限元建模是大型橋梁風震響應預測的重要前提；也是結構安全監測、損傷檢測以及實現最優振動控制的基礎。但是，盡管有限元法得到了高度的發展，實際復雜結構的有限元模型仍然是有誤差的，有限元建模為結構飛行提供完整的理論模態參數集，但這些參數常常與結構模態實驗得到的參數不一致。
結構損傷檢測定位方面，目前可分為模型修正法和指紋分析法兩類。模型修正法在橋梁監測中主要用于記錄實驗結構的振動反應，并與原先的模型計算結果進行綜合比較，利用直接或間接測知的模態參數，記錄加速度時程，頻響函數等，通過條件優化約束，不斷地修正模型中的剛度和質量信息，從而得到結構變化的信息，實現結構的損傷判別與定位。指紋分析方法則是指尋找與結構動力特性有關的動力指紋，通過這些指紋的變化來判斷結構的真實狀況。
大量的模型和實際結構實驗表明結構損傷導致的固有頻率變化很小，而振型形式變化明顯，一般損傷使結構自振頻率的變化都在5％以內，而在對橋梁的長期觀測后發現，在一年期間里橋梁即使沒有任何明顯的變化，其振動頻率的變化也可達10％。因此，一般認為自振頻率不能直接用來作為橋梁監測的指紋，而振型雖然對局部剛度比較敏感，但精確測量比較困難，對橋缺損狀態的評價缺乏統一有效的指標。
橋梁安全監測的重要性及其意義分析
綜上所述，大跨橋梁由于受環境因素影響較大，安全系數低，必須對其進行連續實時監測；GPS測試法同其他幾種位移監測儀器相比具有明顯的優點，可用其對大跨度橋梁做連續實時監測，但還應進一步提高其監測精度，以擴展其應用范圍；在系統識別方面，應積極進行結合時頻的系統識別研究；在模型修正方面，應在基于敏感性分析的基礎上，研究適合于大跨橋梁的模型修正方法；由于對橋梁缺損狀態的評價缺乏統一有效的指標，應結合實驗測試和有限元建模研究適合于大跨橋梁的指紋指標。
更多相關信息 還可關注中鐵城際公眾號矩陣 掃一掃下方二維碼即可關注
文章推薦
- “全域土地綜合整治”的5個建設內容和6個整治模式
- 上海：《關于深入開展全市域土地綜合整治 助推郊野空間提質增效的實施意見》解讀
- 陽泉市規劃和自然資源局召開全域土地綜合整治工作專題會
- 工業園區“定制化”供水：中鐵城際智慧水務系統如何匹配高純度用水需求？
- 農村供水“最后一公里”破局：中鐵城際供水智慧系統如何解決分散站點運維難題？
- AI+物聯網：中鐵城際智慧供水系統如何從“被動搶修”轉向“主動防御”？
- 市政道路設計流程與技巧：新手快速上手的6個核心步驟
- 市政道路設計關鍵要點：從線形規劃到管線綜合的避坑指南
- 2025市政道路設計最新規范與全流程解析
- 自然資源部：推進全域土地綜合整治 已經累計整治超1000萬畝
