1、朔黃鐵路橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)立項(xiàng)建議隨著社會(huì)的進(jìn)展，人們對(duì)橋梁的平安性、耐久性與正常使用的日漸關(guān)注，橋梁健康監(jiān)測(cè)的研究與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的開辟應(yīng)運(yùn)而生。橋梁健康監(jiān)測(cè)的基本內(nèi)涵是通過對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)的監(jiān)控與評(píng)估，為大橋在特別氣候、交通條件下或橋梁運(yùn)營情況嚴(yán)峻異樣時(shí)觸發(fā)預(yù)警信號(hào)，為橋梁維護(hù)與管理決策供應(yīng)依據(jù)和指導(dǎo)。鑒于目前國內(nèi)外已經(jīng)建立了很多橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，例如，英國在總長522m的三跨變高度繼續(xù)鋼箱梁橋Foyle橋上布設(shè)傳感器，挪威的Skarnsundet斜拉橋（主跨530m）、丹麥主跨1624m的GreatBeltEast懸索橋、英國主跨194m的Flintshire獨(dú)塔斜拉橋等等。以及我國也已經(jīng)在一些大

2、型重要橋梁上建立了不同規(guī)模的結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，如香港的青馬大橋、汲水門大橋和汀九大橋，內(nèi)地的上海徐浦大橋以及江陰長江大橋等。因此，有須要對(duì)一些具有重要意義的橋梁舉行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。一、朔黃鐵路橋梁問題（重載疲憊次數(shù)軸重增強(qiáng)年運(yùn)量）目前，朔黃鐵路年運(yùn)量已突破2億噸，有效地緩解了運(yùn)量需求與運(yùn)送能力的沖突。為了滿意經(jīng)濟(jì)迅速進(jìn)展的需要，通過實(shí)行重載、提速措施進(jìn)一步提高運(yùn)送能力。重載提速以后對(duì)鐵路線路產(chǎn)生較大的影響，尤其對(duì)鐵路橋梁的健康造成不利的影響，主要有：橋梁受到動(dòng)荷載作用加強(qiáng)；影響橋梁動(dòng)力系數(shù)的因素變化；重載提速后，除軸重增強(qiáng)外，軸對(duì)數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于之前列車，對(duì)橋梁的梁部耐久性產(chǎn)生不利的影響；對(duì)軌道結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞作

3、用；會(huì)導(dǎo)致橋涵的損傷甚至疲憊破壞。大秦鐵路開展多種項(xiàng)目對(duì)線路、橋梁和路基舉行有針對(duì)性的研究，為平安運(yùn)營與管理供應(yīng)了十分重要的依據(jù)。如精軋螺旋鋼筋先張部分預(yù)應(yīng)力混凝土梁項(xiàng)目，主要研究了梁體開裂后的疲憊性能和裂紋寬度的控制；大秦線2萬t貨物列車條件下線橋設(shè)備實(shí)驗(yàn)研究主要研究了開行2萬t貨車對(duì)大秦線軌道、橋梁和路基的動(dòng)力性能的影響；大秦線2萬t級(jí)重載列車對(duì)既有橋梁上部結(jié)構(gòu)的影響主要研究重載貨車對(duì)橋梁外荷載的影響。問題：朔黃鐵路運(yùn)行10年以來，部分橋梁的桿件、梁體消失裂紋、斷裂，隨著開行萬噸列車的增多，會(huì)更多的消失疲憊、斷裂等故障。因此，需要建立朔黃鐵路橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)這些易發(fā)故障，評(píng)價(jià)橋梁的運(yùn)

4、營性能，為橋梁的平安運(yùn)營和管理供應(yīng)重要的數(shù)據(jù)依據(jù)。（文字修飾）問題的解決主意上健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)老方法傳感，處理新方法怎樣發(fā)覺缺陷，探測(cè)方法（機(jī)理），處理方法、算法改進(jìn)點(diǎn)，提高點(diǎn)二、新方案的提出新方案的特點(diǎn)按照現(xiàn)有國內(nèi)外橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的勝利閱歷以及朔黃鐵路橋梁的特點(diǎn)，我們提出了一種新方案。新方案采用傳感器技術(shù)、激光測(cè)距技術(shù)、聲放射技術(shù)、高速照相技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)：對(duì)橋梁的撓度、振動(dòng)、應(yīng)力、軸重舉行動(dòng)態(tài)傳感；車廂的運(yùn)動(dòng)姿勢(shì)；梁體、桿件裂紋的產(chǎn)生和裂紋性能；輪軌位置關(guān)系的測(cè)量；實(shí)時(shí)分析、處理這些傳感器數(shù)據(jù)，依照多項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)來評(píng)價(jià)橋梁的健康狀態(tài)和平安隱患。系統(tǒng)規(guī)模：小中大。三、系統(tǒng)的組成朔黃鐵路橋梁健康監(jiān)測(cè)

5、系統(tǒng)主要由現(xiàn)場測(cè)量系統(tǒng)、遠(yuǎn)程控制中心系統(tǒng)及分析中心系統(tǒng)三大部分組成：1.現(xiàn)場自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)主要對(duì)橋梁現(xiàn)場的應(yīng)變、溫度、撓度、振動(dòng)及軸重傳感器、聲放射傳感器舉行數(shù)據(jù)采集；采集激光測(cè)距儀所接收的信號(hào)；采集高速照相機(jī)所拍攝的照片。預(yù)處理采集到的數(shù)據(jù)、信號(hào)、照片，通過TCP/IP協(xié)議的單片機(jī)向遠(yuǎn)程控制中心系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)。2.遠(yuǎn)程控制中心系統(tǒng)主要對(duì)傳輸過來的采集數(shù)據(jù)舉行存儲(chǔ)，系統(tǒng)控制命令的發(fā)送，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)計(jì)算。系統(tǒng)采用NI公司的LabVIEW通過TCP/IP接收由下位機(jī)發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，并舉行原始數(shù)據(jù)處理與分析，當(dāng)消失異樣時(shí)舉行報(bào)警，能以報(bào)表圖形等方式顯示橋梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)變、撓度變形等參數(shù)的變化趨勢(shì)，并向分析中心傳

6、遞數(shù)據(jù)。3.分析中心系統(tǒng)主要對(duì)采集系統(tǒng)采集到的原始數(shù)據(jù)及與處理后的數(shù)據(jù)舉行分析推斷，對(duì)監(jiān)控期間的橋梁運(yùn)營工作情況舉行評(píng)價(jià)，為橋梁的養(yǎng)護(hù)修理供應(yīng)建議。分析中心系統(tǒng)是囫圇健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)最為主要的部分，需要運(yùn)用科學(xué)的方法，建立反映橋梁健康狀態(tài)的數(shù)學(xué)模型。四、系統(tǒng)研究的主要內(nèi)容（一）系統(tǒng)研究的主要內(nèi)容1）應(yīng)變監(jiān)測(cè)系統(tǒng)：主要監(jiān)測(cè)橋梁在運(yùn)營期間內(nèi)，在活載及長期荷載作用下，橋梁各主要測(cè)試截面應(yīng)力變化狀況，從而預(yù)警橋梁結(jié)構(gòu)是否有缺損狀態(tài)的埋伏或存在，保證橋梁強(qiáng)度及平安使用的要求；2）振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)：主要測(cè)量橋梁振動(dòng)位移、速度和加速度，推斷橋梁的振動(dòng)特性，可以為評(píng)價(jià)應(yīng)變、撓度等橋梁特性供應(yīng)有效的參考補(bǔ)償；3）撓度監(jiān)

7、測(cè)系統(tǒng)：主要監(jiān)測(cè)橋梁在運(yùn)營期間內(nèi)，在活載及長期荷載作用下，橋梁各主要測(cè)試斷面位移變化狀況，從而預(yù)警和把握橋梁結(jié)構(gòu)剛度變化狀況及徐變作用狀況；4）溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)：實(shí)時(shí)采集橋梁四周環(huán)境溫度，分析在不同環(huán)境溫度狀態(tài)下橋梁工作狀態(tài)的變化（如撓度、應(yīng)力的變化）；5）動(dòng)態(tài)軸重監(jiān)測(cè)系統(tǒng)：使用車輛動(dòng)態(tài)軸重監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可對(duì)橋梁上通過的車輛舉行監(jiān)測(cè)記錄，把握活載狀況，為分析橋梁結(jié)構(gòu)撓度變形、應(yīng)力及動(dòng)力性能的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)供應(yīng)依據(jù)；6）車體運(yùn)行姿勢(shì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)：7）輪軌相對(duì)位置關(guān)系：測(cè)量輪軌相對(duì)位置關(guān)系，可以評(píng)價(jià)列車的走行性能，為保證行車平安供應(yīng)參考依據(jù)；8）鋼梁裂紋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)：發(fā)覺監(jiān)測(cè)到鋼梁上的裂紋，并定位裂紋，監(jiān)測(cè)裂紋擴(kuò)展?fàn)顩r

8、，準(zhǔn)時(shí)報(bào)警；（二）系統(tǒng)需要解決的問題1）采用精準(zhǔn)的傳感器對(duì)橋梁的振動(dòng)、撓度、應(yīng)變、軸重、溫度舉行精確的動(dòng)態(tài)傳感，實(shí)時(shí)測(cè)量出橋梁的振動(dòng)特性、撓度變化曲線、應(yīng)變特性、軸重、溫度值；2）基于聲放射技術(shù)的梁體、桿件裂紋檢測(cè)與定位3）橋梁的振動(dòng)運(yùn)動(dòng)對(duì)輪軌位置關(guān)系的影響4）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)車廂的運(yùn)行姿勢(shì)，實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)走行性能五、系統(tǒng)的功能（1）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)橋梁的撓度信號(hào)能夠形象直觀的看到列車經(jīng)過時(shí)橋梁彎曲、變形（自行研制的撓度儀連通管）上下游兩側(cè)的撓度（2）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)橋梁的振動(dòng)信號(hào)橫向振動(dòng)豎向振動(dòng)（振動(dòng)傳感器）（3）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)橋梁的應(yīng)力信號(hào)（應(yīng)變片）（4）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境溫度的變化（溫度傳感器）（5）車輛的軸重（壓電傳感器）（6）實(shí)時(shí)顯示列車車廂運(yùn)行姿勢(shì)（7）檢測(cè)鋼梁上是否存在裂紋，并計(jì)算出裂紋的精確位置（8）鋼梁振動(dòng)運(yùn)動(dòng)對(duì)輪軌相對(duì)位置關(guān)系的影響梁的運(yùn)動(dòng)與軌的運(yùn)動(dòng)（9）系統(tǒng)全天候工作（10）采用光纖以太網(wǎng)通訊（光纜）或3G網(wǎng)絡(luò)向遠(yuǎn)程舉行數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的創(chuàng)新技術(shù)1）自行研制的液體連通管光電式撓度傳感器2）發(fā)明性的提出了鋼梁振動(dòng)運(yùn)動(dòng)對(duì)輪軌相對(duì)位置關(guān)系的影響；3）采用激光測(cè)距技術(shù)監(jiān)測(cè)車廂的運(yùn)行姿勢(shì)；4）聲放射技術(shù)對(duì)鋼梁上是否存在裂紋舉行檢測(cè)與定位。六、系統(tǒng)的構(gòu)架、結(jié)構(gòu)框圖 鋼架橋 T梁橋 繼續(xù)剛構(gòu)橋 振動(dòng)系統(tǒng) Y Y y 應(yīng)變系統(tǒng) y y y 撓度系統(tǒng) Y Y Y 溫度系