
编者按
贵州省积极推动联网技术在高速公路桥梁运营安全管理中的应用,并响应交通运输部关于加强长大桥隧安全运营管理、强化健康监测和实时监控系统建设的要求,引入先进的信息化技术以提高贵州桥梁管养水平。同类桥梁中世界第六、国内第一的贵州坝陵河大桥即建立了先进的健康监测系统。
坝陵河大桥健康监测系统采用现代化智能技术,在桥梁主要部位安装传感器,涵盖环境监测、变形监测、应力索力监测、震动监测、视频监测、隧道锚监测等内容。经过专业的数据传输分析后,管养单位可以借助相应的软件平台实时评判桥梁的安全与健康状况,及时发现和排除安全隐患,为大桥安全运营提供科学保障。
据了解,该系统由贵州省高速公路开发总公司联合中铁大桥局武汉桥梁科学研究院实施,系统测点256个,现已投入运营。
遭遇地震反应迅速
该系统采用现代化智能技术,在大桥管养中发挥了重大作用,如2009年、2010年关岭两次发生3至4级地震,大桥桥址处地震震动处于安全范围。
2011年1月凝冻灾害袭击大桥,近期大桥因交通事故造成部分车辆滞留,监测系统都根据监测数据分析快速作出分析,让广大司乘人员放心行驶这座号称西南交通咽喉之的坝陵河大桥。
多项创新招招见效
据中铁大桥局武汉桥梁科学研究院的李星新博士介绍,该系统在设计理念和技术应用上实现多项创新:一、在西部山区桥梁首次研究采用预防性养护理念,采用自动化监测系统与人工巡检结合预防式养护理念,从整体到局部掌控大桥工作状态。二、在西部山区桥梁首次研究应用国际最新理念的电子化人工巡检养护系统,安装视频监控与广播系统,实施信息化养护管理。三是检测自动化:引入桥梁健康监测系统,对世界第一隧道锚、大桥环境及力学状态进行自动化监测,采用了多项检测新技术。
科技手段作为中流砥柱托起了坝凌河大桥的健康运营,助推了贵州交通运输的科学、安全发展。
预防性养护
坝陵河大桥健康监测系统采用自动化监测系统与人工巡检结合预防式养护理念,从整体到局部掌控大桥工作状态,西部山区桥梁首次研究采用。
自动化监测系统的维护方式是预测式维护和评估式维护,其中评估式维护工作指对桥梁构件的不正常表现给出即时诊断并找出其根源,预测式维护则旨在及早发现灾难性破坏的隐患,以便能采取措施加以消除或最大程度对其进行控制和延缓。
基于电子化的人工定期测量和人工巡检的维护方式是预防性维护和纠正式维护。人工定期测量是通过专业人员定期对桥梁进行线形、索力等测量来实现,人工巡检是通过桥梁管养部门定期的现场检查来落实,由目测或借助某些仪器对那些自动化监测无法涉及和不明晰的问题进行记录分析,例如锈蚀、开裂等。
养护管理信息化
坝陵河大桥健康监测系统引入国际最新理念的电子化人工巡检养护系统,西部山区桥梁首次研究应用;安装视频监控与广播系统,实施信息化养护管理。
针对坝陵河大桥的特点,科研单位采用国际上最新的巡检养护理念来构筑巡检养护系统,采用危险管理的理念编制巡检养护手册,并实现巡检养护系统的电子化。
电子化巡检养护系统包括数据管理模块、巡检规划模块、现场巡检记录模块、报告模块、维修规划模块。电子化巡检养护系统的运行效率将大大高于过去的例行检查,而且能够很容易融合进入整个系统之中。
为加强对坝陵河大桥的信息化养护管理,坝陵河大桥建立视频监与广播系统。视频监控系统涵盖范围包括对大桥主桥桥面、重力锚室、隧道锚室、索塔塔门、钢桁架及桥梁关键部位等进行连续实时监控,主要完成桥面交通流量的浏览与管理、锚室、索塔及特定部位的安防监控,监控系统采用全数字化视频监控方案。广播系统涵盖范围包括对大桥桥面、重力锚室、隧道锚室、索塔塔门、钢桁架、索塔根部等部位的广播与喊话。
高清一体化摄像机对桥面交通流量、上下桥车辆等重要部位进行重点监控,以期对交通事故、车辆失控撞桥等突发事件进行连续监控,使之作为桥梁和交通管理部门对事故和突发时间处理的参考和依据。桥面广播系统主要用以提醒桥面所停车辆和游走行人马上离开,并在紧急情况下播音疏散。
检测自动化
坝陵河大桥健康监测系统对世界第一隧道锚、大桥环境及力学状态进行自动化监测,采用了多项检测新技术。
桥梁健康监测的过程包括:通过一系列传感器得到系统定时取样的响应测量值,从这些测量值中抽取对大桥损伤敏感的特征因子,并对这些特征因子进行统计分析,从而获得大桥当前的健康状况。
以人工检测为主的传统检测模式已远远不能满足实际的工程需求,必然被新的桥梁结构监测模式所取代。
坝陵河大桥健康监测系统自动化监测内容为荷载源和桥梁响应,其中荷载源包括风荷载、温湿度、交通荷载、地震荷载等,桥梁响应包括变形、索力、应变分布、震动响应等。
坝陵河大桥西锚碇是目前世界最大的隧道锚,所处地质条件复杂,岩溶较发育,岩体较破碎,且层间多夹泥,且有大断面、小净距的群洞效应。
综合考虑以上因素,将结构监测技术应用到悬索桥锚碇分析,通过对锚碇变形、地基基础变形、应力与应变等变量进行实时并且长期的监测,将这些信息反馈到专家系统与计算模型中,有利于提高对锚碇稳定性分析的准确程度。同时根据监测结果进行基础安全性分析,将分析结果作为依据对工程采取控制措施,做到防患于未然。
坝陵河大桥健康监测系统还采用了先进的GPS全球定位系统,对索塔、钢梁进行动态三维监测,及时掌握大桥重要部件的动态变形情况。
根据坝陵河大桥锚跨索股和钢丝绳吊索均无防护外套的特点,坝陵河大桥健康监测系统研制了附着式索力传感器,可实时动态监测、便于安装维护、受电磁场干扰小、耐久性好,精度远高于其他类型传感器。该技术为世界首创科研成果,第一次在坝陵河大桥上实施应用。

坝陵河大桥。 张前摄

国检专家组考察监测中心。 于睿摄
来源:《中国交通报》2012年2月13日第七版 李涛