[发明专利]一种车载桥梁承载能力快速检测评估系统及方法

说明书

本发明提供一种车载桥梁承载能力快速检测评估系统及方法，包括：桥梁数据采集子系统，用于采集桥梁图像信息、加载试验荷载和移除试验荷载时的桥跨变形信息以及试验荷载通过时桥梁内部结构损伤发射的声波数据，并发送给数据分析处理子系统；数据分析处理子系统，根据桥梁数据采集子系统发送的数据判断桥梁荷载等级、桥梁工作状态信息、桥梁损伤情况，并发送给决策子系统；决策子系统，根据数据分析处理子系统发送的数据，对桥梁承载能力和车辆通过性进行综合评估、辅助决策。通过该系统能很快判断能否过桥，时效性高，且该系统现场按照流程即可勘察，不需要事先了解图纸；本发明系统是设置在车上的，安全性高，不易损坏，方便保养，且通用性强。

技术领域

本发明涉及桥梁承载能力检测技术领域，尤其是一种车载桥梁承载能力快速检测评估系统及方法。

背景技术

受汽车超载、温度、预应力损失、碳化、腐蚀等因素的影响，桥梁结构材料会被腐蚀和逐渐老化，其强度和刚度随着时间的增加而降低。这不仅会降低桥梁使用寿命，也给通行车辆带来安全隐患。桥梁结构健康状况检测成为桥梁日常运营维护的重要工作。

截止目前，桥梁技术状况主要依靠技术人员辅以一定的检测设备，按照现行技术标准进行评价，每两年开展一次桥梁定期检测工作，视桥梁技术状况隔若干年开展一次桥梁荷载试验。随着传感器技术、数据传输技术、计算机硬件软件技术、信号分析技术等的迅速发展，人们开始基于计算机自动的、能连续甚至实时监测的桥梁监测系统。自20世纪50年代以来，桥梁健康监测的重要性就被逐渐认识，但受检测、监控手段比较落后的限制，在应用上一直未得到推广和重视。近年来，随着大跨度桥梁的轻柔化及形式与功能的复杂化，这项技术成为国内外学术界、工程界的研究热点。80年代中后期以来，许多国家都在一些已建和在建的大跨径桥梁上进行了有益的尝试：英国在总长552m的三跨变高度连续钢箱梁桥Foyle桥上布设传感器，监测大桥运营阶段在车辆与风载作用下主梁的振动、挠度和应变等响应，同时监测环境风和温度场。该系统是最早建立的较完整的监测系统之一，它实现了实时监测、实时分析和数据网络共享。丹麦曾对总长1726m的Faroe跨海斜拉桥进行施工阶段及通车首年的监测，旨在检查关键的设计参数，监测施工危险阶段以及获取开发优化的监控维修系统所必需的桥梁健康监测纪录，另外丹麦在主跨1624m的Great Belt East悬索桥上己开始尝试把极端记录与正常记录分开处理的技术以减小数据存储量；墨西哥有关部门则对总长1543m的斜拉桥进行了动力特性测试并比较了环境激振和传统振动试验的效果；泰国和韩国目前也已经开始在重要桥梁上安装永久性的实时结构整体性与安全性报警设备；挪威在主跨530m的Skamsundet斜拉桥所安装的全自动数据采集系统已能对风、加速度、倾斜度、应变、温度、位移进行自动监测，建立了健康监测系统的典型桥梁；还有美国主跨为440m的Sunshine Skyway Bridge斜拉桥、英国主跨的独塔斜拉桥以及加拿大的Confederation Bridge。我国自90年代起也在一些大型重要桥梁上建立了不同规模的桥梁结构健康监测系统，如香港的青马大桥、汲水门大桥和汀九大桥以及内地的虎门大桥、徐浦大桥、江阴长江大桥、南京长江二桥、芜湖长江大桥、九江长江二桥等的施工阶段就开始安设传感设备，以备将来运营期间的实时监测等，主跨450m的混凝土斜拉桥重庆大佛寺长江大桥上，国内首次采用光纤传感器实现对大跨桥梁的监控。桥梁结构健康监测技术的成功开发将起到确保桥梁安全运营，延长桥梁使用寿命的作用。同时，通过早期发现桥梁病害，能大大节约桥梁的维修费用，可以避免最终频繁大修关闭交通所带来的重大损失。

然而，一座特大桥的健康监测系统前期投入近千万元，后期使用过程中维护成本也非常高，实时采集到海量数据尚未充分挖掘，因其投入资金较多，现行健康监测系统仅限用于大跨桥梁，而占90％的中小跨径桥梁只能依靠人工检查；采集到的数据，受温度、风、汽车振动等因素与真值差异较大，尚未找到有效手段进行剔除，监测预警阀值不明确，很难起到对结构损伤的预测作用；健康监测系统安装前必须提供桥梁设计图纸及桥梁检测技术报告，硬件的布置、软件的集成因桥而异，用时长达数月，且多为辅助事中、事后决策，不能做到事前预测。