浅谈斜拉桥施工安全及桥梁健康监测系统.docx

浅谈斜拉桥施工安全及桥梁健康监测系统【摘要】斜拉桥施工安全和桥梁健康的监测是避免相关事故发生的有效途径通过对监测系统功能要求、系统硬件设备和系统软件的分析开发了应用于斜拉桥施工安全和桥梁健康的检测系统。【关键词】施工安全；桥梁健康；监测道路桥梁建设是我国现代化建设进程的重要组成部分对我国经济持续增长和社会进步有至关重要的影响。桥梁作为道路交通动脉的关键节点其重要作用越来越为人们所重视。近年来我国桥梁建设发展迅速资金投入巨大由于桥梁在经济社会中的显赫作用它的安全性、可靠性越来越受到重视。近年来国内发生的几起大桥坍塌和局部破坏事故使人们更深入地认识到桥梁结构健康安全监测的必要性和迫切性它已成为桥梁领域的一个重要方面直接牵涉到桥梁和人民财产的安全性、经济性和社会效益的发挥。在桥梁建设中斜拉桥的安全监测主要集中在施工安全和桥梁健康两方面：一方面新建桥梁结构需要进行施工监控以确保施工质量顺利通车[1][2][3]；另一方面由于自然灾变和老化作用桥梁运营过程中会出现各种病害潜伏着巨大的安全隐患威胁桥梁安全[4][5][6]。因此为降低陈本提高利用效率可以考虑开发同时应用于建设中施工安全和使用中桥梁健康的监测系统。1.监测系统的功能分析开发同时应用于施工安全和桥梁安全的监测系统其功能是对桥梁建设和使用中情况进行监测从而降低相应事故的发生实现安全建设和安全使用目标。按已有研究一般认为斜拉桥的安全监测的过程是在重要结构的某些部位安装传感器测量结构的某些物理量如应力、应变、加速度、位移等将测得的这些物理量传至计算机计算机根据这些物理量推断出结构的工作状态。因此开发斜拉桥安全施工和桥梁健康监测系统系统一般需要具有以下三方面的基本功能：1）监测桥梁结构中关键部位的结构内力变化。在施工中结构应力的监测是对于桥梁施工是否达到设计要求最直接的反映对于保证工程质量具有重要意义。在桥梁健康监测中关键部位的应力变化是对桥梁使用过程中损伤情况估计的基础。2）对桥梁内部结构变化和损伤的估计。关于桥梁施工、使用过程中由于结构的环境、荷载、应力、变形等参数变化而导致的结构内力状态改变及损伤已经有较多理论研究。开发相应监控系统中需要根据监测到的监测值结合已有研究对斜拉桥情况进行评估以保障桥梁结构在施工过程和运营过程中的安全并具备在结构遭受突发性荷载或损伤时及时的给出报警从而降低突发事件对桥梁安全的影响。3）对桥梁健康情况的常态监测。在斜拉桥施工和使用中桥梁内部结构的变化是渐变得对桥梁损伤的判断和及时、恰当的养护与维修都是在全面系统地把握结构的健康状态的基础上进行的。因此系统需要能够长时间大周期范围内保留监测的数据并据此对桥梁结构进行估测从而科学养护维修斜拉桥从而能够尽量延长斜拉桥安全运营的时间降低结构的寿命成本。2.系统硬件设备分析系统硬件设备主要包括斜拉桥检测装置、数据处理的计算机系统和数据发布的网络系统三部分。由于计算机技术和网络的技术的快速发展可以采用已有成熟的计算机系统和互联网进行系统的开发因此系统硬件设备的开发主要集中于斜拉桥检测装置的开发中。斜拉桥内部结构检测装置的开发主要包括两个方面一是那些关键部位需要安装传感器二是如何进行安装。对于传感器安装部位的选择根据已有理论研究和相关系统的开发经验结合斜拉桥施工过程和使用过程中安全监测的需要开发相应系统时可将系统传感器运用于斜拉桥的拉索、系杆拱桥的吊杆和系杆、悬索桥的缆索体系、预应力结构的体外索和体内预应力筋、大跨索膜结构的拉索、地锚和环锚等结构。而对于传感器的安装主要包括以下几个步骤：1）对各种规格拉索定型的传感器产品进行选型；2）分析传感器生产工艺研制配套生产装置研制；3）研究所选用传感器性能及安装使用方法；4）利用光纤光栅智能钢绞线机械化生产线制作出拉索用Ф15.24光纤光栅智能钢绞线；5）磁通量传感器现场绕线装置的设计与制作；6）传感器装置的安装调试。3.系统软件分析随着信息化的不断深入一般的斜拉桥监控系统都不是独立的需要与已有的政府企业系统进行对接。所以斜拉桥监控的系统的开发一般需要依托互联网技术实现工程结构的远程在线安全监测形成信息管理、分析研究及技术服务平台提供面向业主、管理部门及广大用户（工程项目）的专业服务协助其进行专业管理、数据分析、人才培养等。因此按已有监控系统的开发经验系统软件分析主要包括系统构架、数据流程、人机交互三个方面的内容。根据上述软件要求可以采用已有监控系统的构架进行开发。比如在斜拉桥监控系统中可以整个系统采用C/S+B/S架构基于.net和labwindows/cvi平台开发使用S