7.1城市关键基础设施的安全检测—桥梁.docxVIP

第7章 预防性检测和灾后检测评估 城市关键基础设施的安全检测 城市桥梁 引例 我们来通过一个实例，了解一下现代城市桥梁的智能化检测在实际城市安全中的应用： 2014－4－16，“伤病”四个多月的合肥五里墩立交A3匝道正式放行，交通全面恢复。不久，五里墩区域即将开始第二阶段维修。第二阶段维修加固工程已经开始招标，未来五里墩立交桥上将装满传感器，监测桥梁的“风吹草动”。 虽然第一阶段维修工程全部完成，但作为一架运行近20年的立交桥，“老迈”的五里墩立交桥需要做一次“全身体检”。第二阶段维修加固将启动一项新技术，即智能远程传感装置。 “这种智能化监测桥梁安全的方式在合肥还是第一次。”市政部门相关负责人说，除了支座更换、立柱加固等工程外，整座立交桥将装上传感装置，今后可通过互联网远程监控桥梁安全运行状况。 传感器主要监测桥梁结构状态的变化，它们将被安装在8米以上的立柱或曲线半径小于200米的梁体上，只要出现沉降、倾斜和位移，都可第一时间感知。“系统会预设好预警值，极其细微的变化， HYPERLINK / 传感器都可以识别，然后将数据传回处理中心。” 合肥以前对于桥梁的安全检测主要是人工巡查为主，尽管也有相关检测设备，但很难连续不间断监控。安装传感器后，通过 HYPERLINK / 远程监控，可实时采集数据，最大限度防患于未然。 从以上的实例我们想引出一个问题，什么是结构健康监测？ 我们知道，水坝、桥梁、电厂、军事设施、高层建筑等重大结构工程，在遭受地震、洪水、飓风、爆 炸等自然或人为灾害时的安全问题，与人民的生命财产息息相关。上述结构在经历灾害后，对他们的健康状况做出评估，实时地监测和预报结构的性能， 及时发现和估计结构内部损伤的位置和程度，预测结构的性能变化和剩余寿命并做出维护决 定，合理疏散居民，对提高工程结构的运营效率，保障人民生命财产安全具有极其重大的意义。 结构健康监测(Structural health monitoring,SHM)是一种对工程结构实时在线实施损伤检测和识别的方法，目前已经在重大土木工程结构（大跨桥梁、高层结构、高速公路、海洋 平台等）中进行了研究及应用。也就是说，SHM就是要发展一种最小人工干预的结构健康在线实时连续监测与损伤探测的自动化系统，能够通过局域网络或远程中心，自动地报告结构状态。 下面我们想问同学们一个问题，以城市桥梁为例，大家所了解的有关结构损伤的探测方法通常有哪些？ ①声探测技术： 超声波　超声波探测技术的基本原理是: 超声波能够以一定的速度在某种材料中传播,直至遇到不连续点或抵达测试物的边界时才反射回来.通过信号的强度可以获知损伤的程度,而将信号发生的时间和超声波在材料中的传播速度联系起来,则可获知损伤的位置. 冲击-回声　冲击-回声是根据应力波能在材料中传播的原理设计的，基本和超声波相似。应力波通过以下两种方法产生: 使用转换器产生的应力波称为脉冲-回声法；使用机械冲击器产生应力波称为冲击-回声法。通过应力波的强度和发生时间测定缺陷的程度和位置。 声发散　声发散技术基于这样一个基本的认识: 大多数结构材料在受力后出现诸如塑性变形、裂纹开裂、裂纹开展等微结构损伤时,就以声波的形式释放能量。 ②磁探测技术： 探地雷达　探地雷达 基本原理是将雷达脉冲传进被检测材料，然后测量材料表面的反射量确定损伤。在桥梁无损中的典型应用如混凝土中的钢筋和孔道的定位以及缺陷和疲劳探测等. 涡流检测　涡流的基本原理为电磁感应，主要应用于检测表面损伤。当检测线圈与导电材料的构件表面靠近，并通以交流电时所产生的交变磁场将在构件表层产生感应电流，呈环形涡流状。电涡流的大小与分布受构件材料介质和表层缺陷的影响，根据所测电涡流的变化量,就可以判定材料表层的缺陷。 ③光探测技术： 　红外线检测 　红外线谱分为低于10um的近红外线和波长更长的远红外线.应用于无损评估的红外线系统,绝大多数在近红外线区和略超出红外线区工作,波长一般在1～ 15μm之间. 热在材料中的传递或辐射,可以通过红外线系统观察到. 而且, 由于热总是由温度高的区域向温度低的区域传递,材料的不连续会阻碍热的传递,通过热图谱仪可以精确地、定量地检测和显示辐射能.在可见的图像中,不同的能量水平用不同的颜色代表,可以方便的进行评估和分析. 光纤传感器 光纤传感器广泛用于测量腐蚀、应变、压力和裂纹、温度、电磁场、电流等。 2．接下来我们来了解一下基于物联网技术的桥梁健康监测与安全预警技术 物联网作为继计算机、互联网之后，世界信息化发展的第三次浪潮，已成为国家科技发展战略的重要组成部分，是未来战略性新兴产业的主导力量之一。信息获取、传输和处理是信息产业领域的三大支柱。信息产业的第一次浪潮是个人电脑产业的发展，其关键技术是数据处理技术。第二