為了确保橋梁始終處于正常工作狀态,我們需要定期對橋梁進行養護。橋梁養護工作一般包含檢查、檢測、評估、以及維修加固。
01 檢查與檢測
橋梁的檢查與檢測應分為三個等級:經常性檢查、定期檢測以及因特殊情況觸發的檢測。
經常性檢查的周期不超過一個月,由橋梁養護技術人員負責實施,主要用于檢查橋區的違章行為、交通事故以及特别嚴重的橋梁病害。
定期檢測的周期一般不超過3年。根據結構的重要性和複雜程度設置。定期檢測重點檢測橋梁的結構病害,由養護單位的總工負責實施。
因特殊情況觸發的檢測是指發現橋梁重大病害、地震、火災、洪水等災害後,為确定橋梁的技術狀态進行的檢測,由具有相應檢測實力的專業研究機構實施。
02 維修
橋梁養護工程宜按其工程性質、規模大小、難易程度劃分為保養、小修、中修工程、大修工程、加固、改擴建工程。
保養、小修——對管轄範圍内的橋梁進行日常維護和小修工程。
中修工程——對橋梁的一般性損壞進行修理,恢複橋梁原有的技術水平和标準的工程。
大修工程——對橋梁的較大的損壞進行綜合治理,全面恢複到原有技術水平和标準的工程及對橋梁結構維修改造的工程。
加固、改擴建工程——對橋梁因不适應現有的交通量、載重量增長的需要及橋梁結構嚴重損壞,需恢複和提高技術等級标準,顯著提高其運行能力的工程。
03 養護
當前,橋梁的評估手段還非常的落後,除了橋梁的疲勞壽命評估方法和理論有一定依據外,其他方面(如混凝土鋼筋鏽蝕、預應力松弛、鋼結構的鏽蝕等研究)都還不足以解決實際問題。
為了建立完整的橋梁評估體系,時刻監測橋梁的工作狀态。我司利用BIM技術、ATCDI技術、物聯網、GIS技術等,研發出了橋梁養護平台。
該平台以橋梁BIM模型作為内核驅動,集成橋梁竣工、運營、養護信息及圖文數據,實現橋梁基本數據的浏覽、查詢和統計,以及橋梁技術狀況、病害數據的可視化以及安全預警等功能。
該平台目前已應用于海南瓊海市心怡路橋、廣州花都區東風大橋、廣州市客村立交、珠海市省糧庫橋、河源市迎客大橋等橋梁中。
下面,我們一起來看下橋梁養護平台的主要功能:
1.硬件系統——傳感器系統
1.1靜力水準傳感器
采用靜力水準傳感器(連通管原理)進行測量,當梁體産生豎向撓曲變形或者柱體産生不均勻沉降時,連通管内各測點的液壓也相應地發生變化,通過測量液壓的變化量可進一步求得橋梁關鍵部位的撓度或沉降值。
序号 |
名稱 |
參數 |
1 |
量程 |
0~700mm/0~1000mm/0~1500mm |
2 |
精度 |
0.1%F.S(數字輸出型) |
3 |
使用環境溫度 |
-20℃~70℃ |
4 |
溫度測量範圍 |
-20℃~110℃ |
5 |
溫度靈敏度 |
0.1℃ |
6 |
溫度精度 |
±0.5℃ |
典型靜力水準系統組網及連接示意圖
1.2位移計
位移計可用于監測結構重點部位(如節點位置)變形,适配的傳感器包括LVDT式和振弦式。
序号 |
名稱 |
參數 |
1 |
量程 |
2.5, 5, 10, 15, 25, 50, 100mm量程 |
2 |
精度 |
0.1%F.S(數字輸出型) |
3 |
使用環境溫度 |
-25℃ ~ 85℃ |
4 |
供電電源 |
9 ~28V DC |
位移計實物圖
1.3傾角計
傾角計可用于測量柱體/橋墩/梁體的傾斜。傾斜監測使用數字式傾角傳感器,可精确測量傾斜角度的變化。
序号 |
名稱 |
參數 |
1 |
量程 |
-2゜~2゜/-5゜~5゜/-10゜~10゜ |
2 |
精度 |
0.02%F.S(數字輸出型) |
3 |
使用環境溫度 |
-25℃ ~ 85℃ |
4 |
供電電源 |
9 ~26V DC |
傾角計實物圖
1.4應力/應變計
應力/應變計測量結構局部應變(應力),采用振弦式應變傳感器,其最大的優點是傳感器結構簡單,工作可靠,輸出信号為标準的頻率信号,非常方便計算機處理或代手段的電路調理。
序号 |
名稱 |
參數 |
1 |
量程 |
400~1200Hz |
2 |
精度 |
0.1Hz |
3 |
使用環境溫度 |
-20℃ ~ 85℃ |
4 |
供電電源 |
5V DC |
振弦式應變傳感器
2.硬件系統——物聯網設備
物聯網模塊是整套物聯監測系統能夠運轉的核心部件,物聯網設備包含振弦物聯模塊、串口物聯模塊和物聯網網關三部分,其中物聯模塊負責傳感器數據的采集和數據發送,物聯網網關負責數據的彙集和雲端的數據同步。
2.1物聯模塊
物聯模塊
物聯串口模塊和振弦模塊
2.2環境溫濕度傳感器
物聯環境溫濕度傳感器
2.3物聯網關
物聯網關
2.4受電箱
物聯受電箱
2.5光伏市電互補供電單元
3.軟件系統
3.1物聯設備管理和數據分發平台
軟件系統為物聯設備統一管理和數據解析分發平台,該平台部署于阿裡雲,可為部署于現場的物聯設備提供登記、管理、數據解析(通訊協議轉換等)和數據多平台同步分發服務,方便後期設備的維護和管理。
3.2物聯結構變形監測系統軟件
數據應用平台為監測項目數據處理平台,平台功能包括監測項目管理、用戶管理、監測數據接收處理、監測數據分析處理、監測數據展示,用戶既可以在電腦端打開網頁進行數據查看跟蹤,也可以通過移動端應用查看。該平台部署于阿裡雲,通過MQTT(消息隊列)主題訂閱的方式對接物聯設備管理和數據分發平台的監測數據并進行後續的分析、處理和可視化展示。
物聯結構變形監測系統
4.物聯網監測系統優勢
相比較人工監測和傳統的自動化監測,通過引入物聯網技術和雲技術的物聯監測系統具有安裝部署快捷、施工成本低、供電要求低、系統穩定性高以及後期運維成本低等特點。
序号 |
内容 |
物聯網監測 |
傳統自動化監測 |
人工監測 |
1 |
監測頻率 |
較高,可達最短10min監測1次 |
高,可達最高30s監測1次 |
低,一般1天監測1次 |
2 |
安裝複雜程度 |
低,可分布式安裝,無需布線, 測點無需特殊供電,僅網關需要 供電,部署方便快捷。 |
高,傳感器需要集中采集,需要大量 的部署線纜,另外需要統一供電。 |
低,無需設備部署。但每 次監測都需要架設儀器。 |
3 |
軟件成本 |
低,雲端系統平台,部署一套系 統後可任意擴充監測點。 |
高,每個監測項目需要單獨部署軟件, 後期諸多套軟件的運維費用高。 |
/ |
4 |
單次測量成本 |
低,系統部署完畢後實時自動監 測。 |
低,系統部署完畢後實時自動監測。 |
高,每次監測均需要人工 去現場完成,監測過程受 現場環境變化及幹擾較大。 |
5 |
監測數據查看實時性 |
高,可通過WEB網頁或者手機端 随時查看最新監測數據。 |
高,可通過WEB網頁或者手機端随時 查看最新監測數據。 |
低,需要監測人員将監測 數據整理上報後才可查看。 |
6 |
可視化程度 |
高,監測數據的圖表及趨勢變化 實時呈現。 |
高,監測數據的圖表及趨勢變化實時 呈現。 |
低,需要人工對數據進行 處理并繪制相應圖表上報 後才可查看。 |
7 |
運營維護費用 |
低,設備低功耗運行,且相互間 不耦連,可通過雲端系統統一管 理。 |
高,設備和線纜需要定期人工巡查, 無法在遠端管理設備狀态。一旦一台 采集設備損壞會造成多個監測點無法 采集數據。線纜會因為老化或者其他 環境因素造成破損。 |
/ |
8 |
長期監測成本 |
低,設備運維和網絡流量費用低, 無需人工幹預。 |
較低,無需人工現場操作,但設備的 維護及系統運維費用高。 |
高,需要人工去現場操作, 人工成本高昂。 |
5.系統整體架構示意圖
物聯結構變形監測系統
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