[00389887]上海市桥梁安全预警管理技术研究

1.技术概要：该成果为上海市大型桥梁安全的预警管理系统方案，在桥梁状况和结构检测基础上，以长期实时自动监控为长远目标，构建自动监测与人工检测相结合的网路级桥梁监测和管理统一系统。通过网络级统一的桥梁安全管理系统，实时监控上海市路网中重要桥梁的工作性能和评价其工作条件，建立先进的桥梁安全技术保障系统和桥梁安全应急预警系统，以保证桥梁的运行安全，并为桥梁的正常营运中的养护维修提供科学依据。(1)研究了桥梁结构对桥梁安全的影响，研究得出影响桥梁安全的关键构件和部位，由此得到桥梁安全监测的关键部位。所研究的桥梁类型涵盖了上海市所有大型重要桥梁的结构形式，研究内容反映了国际先进水平。(2)桥梁服务年限对桥梁安全的影响，研究了桥梁剩余寿命的预测方法。这部分研究成果达到国际先进水平。(3)研究了荷载状况对桥梁安全的影响，研究了上海地区环境和交通特点下桥梁的疲劳特性。这部分研究反映了国际先进水平。(4)研究了桥梁结构安全的有效监测技术，发展了大型桥梁的损伤识别技术，并在该基础上拓展了状态评估技术。已获得专利9项，针对斜拉桥、大型钢拱桥和大型混凝土桥梁，基于该项技术，解决了桥梁监测传感器寿命不足的问题，桥梁监测数据可无缝衔接成为可能。(5)分析了针对各种桥梁事故的应急技术保障。这部分研究反映了国际新进展。(6)调查分析了大型桥梁耐久性设计技术，涵盖了上海市所有桥梁类型。(7)构建了桥梁安全的预警方法，能根据需要分级预警。(8)构建了适合上海市环境与交通特点的网络级桥梁管理系统方案，基本做到实时监测、预警和状态评估。2.解决的大型桥梁安全监测难点问题在桥梁的自动监测技术方面，国内外普遍存在的难点包括：1)在巨大结构上安装一定数量小尺度的传感器必然会引起的损伤识别不适定问题；2)根据现场海量实测数据(环境、荷载效应、结构抗力)挖掘有效模型参数的技术；3)不同量测指标对结构不同损伤的灵敏度分析；4)时变可靠度分析方法和寿命预测方法；5)由于传感器寿命和技术更新方面的原因，在监测过程中不可避免地需要对传感器进行更换。必须研究各代检测或监测数据的无缝衔接问题；6)由于传感器失效或其他方面的原因，通常监测数据是不完备的，因此如何最大限度地利用贫乏信息识别损伤是十分重要的实际问题。该项研究通过发明“可更换的埋入式光纤应变传感器”和“竖杆式桥梁挠度监测系统”等9项专利技术，解决传感器寿命不足的问题，可实现各代检测或监测数据的无缝衔接，同时也避免或基本避免了传感器失效造成的监测数据不完备的问题，提高了利用监测进行损伤识别的可靠性。7)构建了网络级桥梁安全监测系统，以自动监测为长期目标、自动监测与人工监测相结合的桥梁安全监测系统，能够实现基本实时监测及评估。3.成果的创造性、先进性(1)该项研究发明了桥梁监测传感器的替换技术，在不需增加单个传感器寿命的前提下能够实现监测数据的无缝衔接，从而从根本上解决了传感器寿命不足的问题。这项技术属于国际先进水平。(2)该项成果构建以自动监测为长期目标、自动监测与人工监测相结合的桥梁安全监测系统方案，能够实现基本实时监测及评估。具有先进性、可操作性、兼容性及可拓展性，属于国际先进水平。(3)该项目成果提出将桥梁管理系统与监测/检测系统作为一个整体-桥梁管理系统，并自此基础上构建了网络级桥梁管理系统方案，其实施将能够实现桥梁安全的基本实时监测及评估。所构建的管理系统具备评估功能，属于国际先进水平。4.作用意义(直接经济效益和社会意义)该项成果构建了涵盖上海市路网中重要桥梁的桥梁安全监测和管理系统方案。所构建的桥梁管理系统方案，是以自动监测为长期目标、自动监控和人工监测相结合的网络级桥梁监测和管理系统。所构建的桥梁管理系统方案一旦建立：(1)可避免常规的桥梁健康监测的缺陷，大大减小人工监测和检测的工作量和检查盲点，克服主观性强和难于量化的缺点，真正达到实时监控；(2)可将既有的人工监测、检测数据在新系统中得到充分利用，并实现新、旧系统数据的有效衔接；(3)实现上海市路网中重要桥梁安全的联网实时监控，而具备评估功能的桥梁管理系统的建立，将大大减少人工监测的工作量，显著降低桥梁监测与管理成本。该项研究以上海市桥梁为背景，但研究成果具有可推广性，因此具有潜在的巨大经济效益。该项成果实时监控上海市路网中重要桥梁的工作性能和评价其工作条件，以保证桥梁的运行安全，并为桥梁的养护维修提供科学依据。该成果将大大降低桥梁事故发生，减小甚至避免桥梁事故造成的生命财产损失，具有重大社会意义。