[00131546]桥梁健康监测系统标准化研究

本项目是2015年浙江省交通运输厅科技项目（项目编号：2015B04）。课题组考虑浙江地区桥梁的结构特点、交通和环境的特殊情况,大量调查分析、经验总结、参阅相关标准规范,并对若干子课题进行专项科学研究,在此基础上开展桥梁健康监测系统标准化研究工作。 项目研究的主要内容、技术指标： （1）对本区域典型现役桥梁结构的健康监测系统进行统计调研分析,包括斜拉桥、悬索桥、拱桥和梁式桥等常见桥型。基于调研结果,归纳总结现有桥梁健康监测系统的监测参数、传感器布设情况、数据传输模式及相应的优缺点。针对不同结构形式、不同跨径的桥梁建立健康监测基准模型。通过对各类桥梁的基准有限元模型的力学特性分析,获取不同桥梁的关键力学特性,并通过实际桥梁有限元计算,建立桥梁的结构基本参数与重要力学特征量之间关系的数学模型,为桥梁监测布点、设备选型及预警评估服务。研究结果通过应用于实际桥梁结构进行了验证。本项研究可为将来本区域桥梁结构建模分析提供理论依据和参考。 （2）通过对不同桥梁结构进行分析,归纳总结各类桥梁的力学特点、服役性能、常见的病害等,按照性能和成本将桥梁监测系统分为全效型、经济型、实用性三类,根据结构服役环境和重要性程度,提出了桥梁的监测重点以及测点布设位置,这将为今后健康监测系统的设计提供经验性指导。 通过调研系统现有的位移、应变、动态称重、风速、加速度、索力等传感器及相应的数据传输系统和拓扑结构,并结合本地区的环境特点,提出了适合浙江地区的桥梁健康监测系统传感器、数据传输硬件的技术指标,为今后本区域各类桥梁监测系统的传感器和数据传输系统的硬件选型提供参考。 （3）调研现有桥梁健康监测系统的数据处理分析方法、损伤识别算法、安全预警模型,针对桥梁健康监测系统获取海量数据,利用各类数据分析算法对海量数据进行数据挖掘,通过对大数据的分析获取影响结构安全的特征数据,预测结构的性能演变趋势,识别结构潜在的威胁。建立桥梁健康监测系统的预警及评估系统。基于结构力学特性分析以及大数据的数据挖掘得到桥梁特征数据,建立大桥的安全状态进行预警及评估数学模型。系统的提出了健康监测系统的数据处理、分析、特征提取方案和安全评估标准模型。 （4）利用车辆数据（车流量、车速、车间距、车型、车重等）、交通事件信息,以及桥梁在车辆荷载作用下的结构响应数据,通过数据挖掘对海量数据综合分析,得出影响桥梁交通安全的健康指标从而构建桥梁交通安全模型。 （5）基于在线监测的桥梁的应急指挥平台的建立。并针对不同突发性事故,提出应急措施及决策方法,辅助管理单位快速做出应对措施,提高管理水平,并建立桥梁结构状态数据监控和应急指挥信息的多重发布平台。 （6）针对健康监测系统的软件平台开发提出建议,包括自动化数据采集软件模块、电子化人工巡检管理模块、结构安全预警与综合评估模块、数据库管理模块以及友好的用户界面。同时,对平台的接口进行了建议,为后期全省范围内交通平台的构建奠定基础。 （7）通过对国内外已建设有健康监测系统的桥梁进行总结归纳,对桥梁健康监测进行统一规划,提出桥梁健康监测系统标准化设计原则及方法、传感器的布点选型,数据采集及传输系统设计,监测及预警等提出设计原则及方法,最终形成浙江地区桥梁健康监测系统设计指南。 （8）为验证本课题研究成果及指南应用于健康监测系统设计中的可行性和有效性,本研究成果成功应用于梅山春晓大桥和杭甬运河大桥的健康监测系统设计。结果表明本课题研究成果易于使用、可靠性高且精确度高。 主要创新成果：申请实用新型专利1项,发表论文2篇,研究成果已经在2座桥梁中应用,效果良好。