橋梁健康監測的基本內涵即是通過對橋梁結構狀況的監控與評估,為橋梁在特殊氣候、交通條件下或橋梁運營狀況異常嚴重時發出預警信號,為橋梁的維護維修和管理決策提供依據與指導。
橋梁健康監測為橋梁工程中的未知問題和超大跨度橋梁的研究提供了新的契機。由運營中的橋梁結構與其環境所獲得的信息不僅是理論研究和實驗室調查的補充,還可以提供有關結構行為和環境規律的最真實是信息。因此,橋梁健康監測不只是傳統橋梁檢測加結構評估新技術,而且被賦予了結構監控與評估、設計驗證和研究與發展三方面的意義。
在國外,20世紀80年代以來,在北美、歐洲和亞洲的一些國家和地區,相繼發生了一些橋梁結構的突然性斷裂性事故,使人們意識到對橋梁結構的健康診斷的重要性和迫切性。80年代后期,國外明確提出了橋梁結構健康監測的新思路和概念,并先后開始在一些重要的大跨度橋梁上建立了結構健康監測系統。
例如,丹麥的GreatBeltEast橋(大帶東橋)。這是一座跨徑布置為535m+1624m+535m的水利。為評估該橋結構整體性、耐久性和可靠性,COWI公司為該橋設計了一個多達1000個傳感器的監測系統。該系統監測的內容包括主纜、吊桿和索夾的應力;橋面箱梁的加速度、應力、支撐處的位移;下部結構的腐蝕監測、橋梁的傾角、橋塔規范應變;基礎的土質監測;氣候監測等。
橋梁健康監測系統綜合了現代傳感技術、網絡通訊技術、信號分析與處理技術、數據管理方法、知識挖掘、預測技術及橋梁結構分析理論等多個領域的知識,極大地延拓了橋梁檢測領域,提高了預測評估的可靠性。基于GPRS網絡的橋隧結構無線監測系統是集現代化傳感技術、測試技術、計算機技術及現代網絡通信技術,是一個分布式、網絡化和全開放的監控系統。
由于傳統橋梁養護管理模式的檢測方法和手段的局限性,很難適合大規模橋隧結構評定的發展要求。在20世紀80年代中后期,歐美一些國家首先明確提出了結構健康監測新理念,并先后在一些重要的橋梁安裝健康監測系統。
隨著改革開放以來經濟的快速發展,國內的交通網絡在不斷的豐富、完善,橋梁建設迎來了建設的黃金時代。橋梁不僅在公路交通運輸中發揮著至關重要的作用,而且在高鐵架設過程中具有不可替代的地位。伴隨著橋梁的建造技術的迅猛發展,近幾年來國內涌現出了許多大型,特大型的橋梁,如湖南矮寨大橋,杭州灣跨海大橋等。
據中研產業研究院《2023-2028年中國橋梁健康監測系統行業發展趨勢與投資咨詢報告》分析:
橋梁是交通基礎設施的重要組成部分,為國家經濟社會的發展提供重要支持。截至2022年底,我國擁有公路橋梁103.3萬座,總長約8576萬延米,其中特大橋8816座,總長約1621萬延米。
長大橋隧是越湖、過江、跨海通道的主要形式之一,當前,江蘇正全力推進世界級過江通道工程建設。根據國家發改委發布的《長江干線過江通道布局規劃(2020—2035)》,到2035年,共規劃布局長江干線通道276座,其中江蘇有44座。
近年來,隨著我國大力發展交通基礎設施建設,便捷的交通網線大大降低了物資流通成本,提高了物資流動效率,也推動了國民經濟的快速發展。根據相關規劃,國家在“十四五”建設期間繼續保持對交通運輸基礎設施建設的投資力度,這將有效帶動包括橋梁建設工程、施工設備等各相關行業的發展。
國內的橋梁健康監測系統普遍重視硬件系統的建設,許多大跨度橋梁健康監測系統配備了數量眾多、性能良好的傳感器、采集儀、通信設備和工作站等,這些設備無疑使監測系統的硬件性能更加突出。
然而,在需求尚不明確的情況下,一些監測系統的硬件建設存在盲目性和隨意性,相當一部分硬件設備并未真正發揮作用,造成浪費。
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