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虎门大桥“呼吸”事件最新结果公布,物联网结构监测成评估利器

发布时间:2020-05-15 02:01:48 所属栏目:物联网 阅读:

4月26日,武汉鹦鹉洲长江大桥桥体出现波浪般的晃动。此后,该桥管养单位武汉市城投集团公司回应称,此次桥梁异常振动系特定风况引起,振幅在设计允许范围内;桥梁结构运行正常,安全有保障。

5月6日下午,主跨888米的虎门大桥桥面出现了幅度明显的“抖动”,桥中间的隔离带上的指示牌也随之上下摇晃,甚至直到第二天凌晨仍在振动。

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悬索桥振动模型

好在两起事件都没有造成人员伤亡,但也因此引起了业界广泛的关注。尤其后者,以各种“姿势”出现在各大平台的热搜榜上,引得社会各界人士纷纷站在自己的角度对此次事件发表了自己的“看法”:

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而在各界或质疑、或猜测、或调侃、或借势推销的声浪中,网友们也探讨起了“虎门大桥”是否是豆腐渣工程。就此我们采访了业界专家:

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5月10日,最新发布的报告对此作出了回应,它确实不是豆腐渣工程!

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从虎门大桥“呼吸”事件说起,我们怎么看结构健康监测?

虎门大桥作为一座具有标杆意义的大桥,此次“呼吸”事件的发生也给我们现实生活带来了巨大的借鉴意义:

预防已有桥梁事故发生的必要性,通过采用物联网技术实现结构健康监测,提高发现类似情况的速度,从而能够及时采取交通管制的措施;

发生突发事件后的评估为应急响应提供辅助决策;

给后续同类型桥梁设计优化提供数据和经验,来源于真实的场景的数据比实验数据有更高的参考价值。

在这些借鉴意义的背后,是数据,是结构健康监测,也是基于两者而做出的事故提前预警。

如果说虎门大桥事件离大部分人的生活不够近,那不妨从更加接近我们生活的地方聊起。

其实在我们的日常生活中,通过佩戴智能手环、智能手表等监测设备,实时监测心率、步数、环境噪声等,再借助收集而来的数据分析人体的健康状况,比如通过Apple Watch监测并输出专业水平的心电图、糖尿病呼患者随身佩戴血糖监测仪器以有效预防风险的发生等,这些都已经不是什么新鲜事了。

那么,如果把桥梁比作人体,则桥上安装的监测系统相当于功能丰富的智能监测设备,它们可实时收集各类环境监测数据,通过这些数据再对桥梁状况进行分析。同人体监测设备存在的目的一样,结构健康监测系统的存在也是如此:

一方面,通过长期的结构监测获得结构响应的变化,这些数据具有长期性、累积性的及统计性的特征,有着独特的、不可替代的价值。

另一方面,对于一些已经存在的或者潜在的问题,监测系统也能够跟踪其变化发展趋势,为结构性能变化以及损伤推演提供支持。

说了这么多,何为结构健康监测?

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结构健康监测(structural health monitoring,SHM)利用现场的传感设备获取相关数据,实时感知、监测、识别、评定和预警结构荷载与环境作用、结构响应、结构性能、结构状态与安全水平。它高度集成了土木工程、信息科学、通信科学、计算机科学、数据科学等多个专业领域的技术,是保障结构全寿命服役安全的有效方法和手段。

再来说说,结构健康监测发展过程中三个重要的时间节点:

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即是监控系统,那到底能监控哪些关键指标想必也是大家都关心的内容。对于大型桥梁来说,一个全面的结构健康监测系统可实现以下三个方面:

第一:实现环境监测,如车辆载荷、船舶撞击、风速风向、风压、地震、温湿度、余量和视频监控等;

第二:实现结构整体响应,能监测到振动、变形、位移和转角;

第三:实现结构局部响应监测,包括应力应变、裂缝及索力。

总体来说,结构健康监测系统主要发挥着监测及预警的作用。

结构专家如何进行桥梁结构监测系统设计?

人在健康的情况下尚且要长期进行监测,作为在交通事业承担了举足轻重的作用的桥梁也是如此。那些表面看似稳固的桥梁,或许存在着严重的安全隐患。突发异常变化的桥梁也不能武断地认定是设计、施工存在问题,而是需要依赖土木结构专业知识,并结合长期历史数据进行推论。

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结构健康监测系统设计步骤