智能测力支座及桥梁安全预警物联系统（公路）.ppt

二、 智能测力支座系统的组成及其特点 图1所示，智能测力支座系统是一个以测力支座为核心部件、以数据自动采集模块和远程数据传输模块为辅助设备，借助现代通信网络和远程监测平台组成的桥梁健康监测物联网系统。图2为监测平台主要操作界面。 图2 监测平台主界面图 系统实现数据采集与分析自动化，具有自检、预警和报警等智能化功能。 监测界面采用开放式设计，可根据不同桥式，输入不同的结构内力计算公式，界面设计人性化，使用灵活方便。 系统构成简单，安装方便。 通过实测体系转换后支座反力的变化规律（对于斜拉桥，还需测出斜拉索的拉力），可计算出体系转换后实际结构内力及其变化规律，评估桥梁的安全性。 下图为可串接于拉索锚具与结构物之间的扁形压力传感器,一个承载力5000kN的该传感器,厚度仅为60mm左右，可用于对拉索承受的静、动态拉力进行测试。 （2） 超静定结构桥梁的健康监测 桥梁运营期间，基础沉降、温度变化、收缩徐变等都引起结构内力重分布，严重时可能使桥梁结构产生积累损伤。通过支座反力的监测，可分析各种荷载因数对桥梁结构内力的影响及其变化规律，达到对桥梁使用安全作出预测和评估的目的。 （3） 荷载实测研究 桥梁设计规范中，有些设计荷载的大小及其分布尚缺乏试验依据，如收缩徐变和温度变化产生的附加荷载、冲击荷载、制动力和风力等，荷载取值过高将造成浪费，估计不足则不安全。这些荷载对桥梁受力安全有较大的影响，有些甚至控制设计。因此，实测这些荷载的大小及其分布具有重大的技术和经济意义，必将推动桥梁设计和施工向安全和经济的方向发展。 智能测力支座系统可应用于： 1. 荷载横向分布的实测研究 公路桥梁荷载横向分布系数计算方法有杠杆法、偏心压力法、铰接梁法和刚接梁法，这些计算方法有各自的使用条件和计算假设，计算结果与实际存在多大的差异尚不清楚。 如果所有支座均为测力支座，则容易通过实测支座反力的方法研究荷载的实际分布情况。 2. 超静定结构混凝土徐变产生的内力重分布测试研究 混凝土的徐变计算是基于老化理论： φ（t , ti）=φ（∞, ti）［1－e-β(t-ti)］ 影响徐变系数φ（t , ti）的因数很多，包括混凝土的骨料、强度等级、构件截面形状、环境温度、加载龄期等，同一结构物的不同部位，徐变系数也可能不同，因此，根据老化理论计算得出的徐变内力可能与实际情况存在一定的差异，此差异多大，至今尚不清楚。 在其它因数相同的条件下，实测连续梁支座反力由于混凝土的徐变引起的重分布可求得结构内力的重分布，通过理论值与实测值的比较分析，必要时可对理论计算进行修正。 3. 温度变化产生的附加荷载测试研究 超静定结构温度变化将产生结构内力重分布。在其它因数相同的条件下，可通过测试环境温度变化和相应支座反力的变化，研究不同的温度环境产生的结构内力重分布的状况。 4. 制动力的测试 制动力是桥梁墩、台承受弯矩作用的主要水平荷载，实测制动力的大小及其分布对墩台设计的安全性及经济性具有很大的技术经济意义。 5.大跨度桥梁风荷载的测试研究 大跨度钢桥，特别是跨海大桥对风振作用较为敏感，通过测力支座可实测风荷载的大小及其作用频率，对钢桥抗风设计具有重大意义。 6.地震荷载的长期监测 我国目前尚没有实测的地震地面运动加速度谱，实测地面运动加速度谱对结构抗震设计意义重大。 在地震区应用测力支座进行长期监测，当发生地震时，测力支座可自行提高数据采集频率，记录测力支座测得的地震力波形。 下图为金马河桥运梁车运梁和空车过桥时，远程测得的部分支座反力图。 智能测力支座系统是中国铁道科学研究院自主创新的科研成果，属国际首创。该系统的应用大大提高桥梁健康监测的技术水平，使过去不可能做到的桥梁安全实时监测成为可能，其推广应用必将大大提高我国对桥梁结构安全、高速铁路桥梁运营安全的监测水平，极大地推动桥梁设计和监测技术的进步，对我国桥梁建设和交通事业的发展具有重大的技术经济意义和社会意义。 * 中国铁道科学研究院 * 北京铁科首钢轨道技术股份有限公司 中国铁道科学研究院铁道建筑研究所 2011年12月12日 智能桥梁支座及 桥梁安全预警物联系统 目 录 一、 桥梁健康监测的意义、技术难点及解决方法 二、 智能测力支座系统的组成及其特点 三、 智能测力支座系统的应用 1.桥梁施工和运营安全监测及预警 2.桥梁荷载研究 四、 创新及意义 一、 桥梁健康实时监测的意义、技术难点及解决方法