[00132161]桥梁结构长期健康与安全监测系统

课题来源：国家科技部的国家重点新产品项目,教育部重点项目,湖北省科技厅重点项目以及横向项目。 武汉理工大学光纤传感技术国家工程实验室是国内最早开展光纤传感技术工程化应用的单位。拥有开展桥梁结构健康监测系统所需的综合学科实力,是湖北省内最早从事桥梁健康监测相关业务的单位。凭借多年的技术积累与不断开拓,目前研发形成了具有自主知识产权的光纤光栅解调器及丰富的桥梁用传感器产品,形成了专业模块化的桥梁健康监测软件,成功实施了十余座大跨斜拉桥及悬索桥的健康监测,尤其对于跨江斜拉桥健康监测系统的实施经验丰富。 近十年来,在武汉市内的晴川桥、白沙洲桥、天兴洲桥、长江二桥及连接湖北与湖南的荆岳大桥等长江大桥都相继成功组织实施了主要基于光纤传感技术的桥梁健康监测系统,并得到了同行的广泛认可。首次在实桥上单桥安装共计1323个7种不同类型的光纤传感器。首次在桥梁上开发研制成功基于减敏封装结构可调谐量程的光纤光栅智能索,测量范围：索力500kN~27247kN,温度-30℃~70℃。研制针对既有桥梁索力测试的光纤索力振动传感器,主要性能指标：频率响应：0~100Hz,量程：2~200mm/s,灵敏度：3.3mv/（mm/s2）。对于钢束预应力损失跟踪提出了具有工程可操作性的长期监测措施。通过信息化手段提高了人工巡检的现场工作与后台分析处理效率。在实桥中实现了融合大规模传感参量与信息化人工巡检的新架构模式下的结构长期健康与安全监测系统。在国内外,首次在桥梁结构中开发研制成功了基于减敏封装结构可调谐量程的光纤光栅智能索,解决了光纤光栅大应变测试难题。对于钢束预应力损失跟踪提出了具有工程可操作性的长期监测措施。通过信息化手段提高了人工巡检的现场工作与后台分析处理效率。研发了针对传感参量,巡检参量的自动化后处理技术,实现了具有及时性、自动化、适应性、可视化与开放性的实用化智能专家系统。并主要针对荆岳大桥,将研究的关键技术进行了应用,实现了融合大规模传感参量与信息化人工巡检的新架构模式下的结构长期健康与安全监测系统,填补了目前桥梁结构长期健康与安全监测系统中在传感、信息化、专家系统及架构设计中的技术空白。 本项目开发的桥梁结构长期健康与安全监测系统涵盖监测指标全面,测点规模大,存活率高。涵盖传感器自动化监测与信息化人工巡检新模式下的监测系统客观全面的融合了桥梁结构长期健康与安全状态评价所需的监测指标与检测指标参量,面向管理与技术人员的专家评价系统具有极佳的工程实用性,最大程度的减少了人工对于监测系统分析评价结果的干预,能及时自动的为用户挖掘反映桥梁内力、变形及病害发展的丰富决策信息,有效缓解了目前海量监测数据可长期连续生成,但有效评价信息仅能定期或长周期离线处理的矛盾。其中,多种针对桥梁缆索索力的长期、远程、实时在线监测技术及创新性研发的光纤智能索、基于光纤传感技术的预应力沿程损失监测方法均是对该监测领域技术空白的填补,目前都正在为监测系统提供着丰富的运营状态评价数据。光纤智能索还通过了相关部门的检测和验证,属于技术成熟度较高的新一代技术产品,能直接在用户中推广使用。此外,信息化人工巡检的研究成果贴近用户对于桥梁维护管理的既有工作需求与习惯,巡检信息的数字化录入与报表的自动化生成有效提高了目前桥梁养护管理的人工巡检工作效率。目前,综合上述技术成果的监测系统正服务于荆岳大桥的安全监测与养护管理等工作中,取得了成功的应用,得到了用户的认可。 通过本项目的研究,在桥梁结构长期健康与安全监测的组成模式,传感技术与实用化分析评价专家方法上取得了突破,提出了融合监测数据与信息化后人工巡检数据的监测系统架构新模式,研发了新的光纤光栅智能传感结构与监测/检测新技术,成功开发了相应的桥梁结构长期健康与安全监测系统,并在实际工程中得到了成功应用。但是,桥梁结构类型多,特点也各有细微差别,结构健康与安全监测的损伤及评价技术也还在不断发展和完善,本项目后续还会继续进行深入的理论和关键技术的研究和细化工作,有针对性地解决一些差异性问题,并跟进最新的结构健康监测新技术,以获得更为理想的和具实操性的技术和系统。此外,目前国内外市场对此系统产品需求迫切,本项目后续还要加快成果模块化的建设,为进一步推进其产业化夯实基础。光纤光栅应变传感器及远程安全监测系统项目——荣获2005年湖北省科技进步二等奖