聚焦智慧路桥赋能城市安全.pdf

聚焦智慧路桥，赋能城市安全录1）建设背景2）需求分析3）解决方案4）案例分析5）成果展示3I建设背景柘柒轼毂（才能）L数量多据2018年统计，我国桥梁总数达到100多万余座，其中公 路桥梁达85.2万座，高铁桥梁累计长度超过1万公里，已超 越美国成为世界第一桥梁大国。近年来公路桥梁数量持续增长，增长趋势不减。（数据来 源：2018年交通运输行业发展统计公报）2.事故多桥梁事故频发：1999年至2013年，全国共发生113起桥梁 坍塌事故，国内不到2个月就会发生一起公路桥梁坍塌事件I公路桥梁总数(万座)中国公路期刊（2018年12期）q，二1主：2。8年:t也委造成的桥梁事故不在铳计内冬拿手麦 翁孽皆产产 育封考5 年份引自学术论坛期刊（2014年第6期）4I建设背景3.危桥多危桥数量多：据2016-2022年中国桥梁管理与养护产业现状调查及十三五发展定位分析报告分析统计，目前我国公路路网中在役桥梁技术等级为三、四类的带病桥梁30%,超过10万座桥梁为危桥。危桥增速快：对比中美30年桥龄的桥梁占比可以发现，美国从18%增长到60%,用了约60年的时间，中国不到30年。（2016-2022年中国桥梁管理与 养护产业现状调查及十三五发展定位分析报告）中国桥梁30年桥龄以上占比（）2016-2022年中国桥梁管理与养护产业现状调查及十三五发展定位分析报告I建设背景4.致灾因素多据1999年-2013年（2008年地震除外）事故统计中，桥梁坍 塌致灾因素多达8种，自然灾害、意外事故、养护问题、车辆 超载等问题都可致桥梁发生重大事故。其中自然灾害、施工失 误、车辆超载问题较为突出。自然灾害,20.35%1999年-2013年（2008年地震除外）桥梁坍塌事故统计设计失误,9.73%施工失误,22.12%原因不明车辆超载,6.19%养护问题意外事故.42%,13.27%建设背景5.桥梁安全监测趋势2019年9月19日，交通强国建设纲要。指出持续加大基础设施安全防护投入，强化交通基础 设施养护，加强基础设施运行监测检测，提高养护专业 化、信息化水平。提出科技创新富有活力、智慧引领的理念。强调强化前 沿关键科技研发、大力发展智慧交通。推动大数据、互联 网、人工智能、区块链、超级计算等新技术与交通行业深 度融合，构建综合交通大数据中心体系。序号名称时间监测现状 备注1XX新区桥梁结构健 康监测数据中心投用2016鬻牌篇|整耦将来新区全部中级以上桥建窑管口构健康 数梁都将逐步纳入数据中心监j7n|_r,Lx 管2XX市城市桥梁监测 管理中心系统全面投2016 入试运行日一口苗r如4吟出 最终将城市桥梁养管工作 目刖已通过初少乱收全面纳入到系统平台3XX2016年将启动40 座桥梁健康监测项目2016 建设40座重点桥梁启动健将对全市中型以上桥梁逐 康监测项目 步安装在线实时安全监测设备4XX市首套桥梁健康 监测系统投用2017该系统的运用系全省首下一步将考虑在全市桥梁、例 隧道、边坡进行推广运用5XX市XX区良常大桥 安全监测系统进入调2016 试阶段首次将安全监测系统运今后将根据成效在其它干 用于桥梁监测 线桥梁进行推广6XX实时监测城市桥 梁2016目前监管着全市320座其中蠡湖、蓉湖二桥实施 桥梁 桥梁结构健康实时监测系统7XX桥梁首次安装健康监测仪”2015懿鬻H常安全在线5年内全市桥梁都要装 皿/刘余凯8XX生命线201750座桥梁9XXX201829座桥和3座隧道10智慧安全X山20195座桥梁I建设背景6.桥梁监测规范要求公路桥梁符合下列条件之一时，进行桥梁监测：1）主跨跨径大于等于500m悬索桥、300m斜拉桥、160m梁桥和 200m拱桥；2）技术状况为3类、4类且需要跟踪观测的在役桥梁；3）进过评定需要进行结构监测的桥梁。引自公路桥梁监测技术规范（JT/T1037-2022）下列城市桥梁应进行监控测试，并可采用自动化监测系统：1）经现场重复荷载试验其结果属于D级或者E级的桥梁；2）施工质量不佳或存在疑问的桥梁；3）对结构随时间因素变换进行研究的桥梁。4）1级养护的城市桥梁。引自城市桥梁养护技术标准（CJJ1999-2017）需求分析粤赣高速南出口匝道桥坍塌：超载车辆密集通行意大利莫兰迪大桥事故：养护不足四川绵阳江油大桥垮塌事故：突发性自然灾害监测需求范围养护维修难度大的桥梁 交通地位突出的桥梁 服役环境较差的桥梁 大跨径复杂结构桥梁 超载通行的桥梁 技术状况差的桥梁I解决方案前端物联网系统监测内容桥梁安全外部因素：交通荷载、环境、桥面交通、桥下交通桥梁安全结构响应因素：结构变形、结构受力、动力响应、重点病害结构受力 动力响应应变-加速度索力-动应变动挠度环境病害解决方案一前端设备基于AIoT+大数据+GIS/BIM等技术为支撑，建立桥梁监测物联网+云服务体系,警、安全评估、运维管理服务，为用户提供端到端解决方案。面向桥梁开展结构安全监测业务，提供安全事件预测预位移传感器静力水准AI视频监控应变计在线监测 云平台结构监测平台加速度计安全智能分析应急事件监管动挠度监测安全评估巡检设备智能巡检车结构监测设备解决方案一监管服务平台从全市桥梁安全运行管理出发，以桥梁安全监测、养护管理等场景为目标，以物联网、云计算、大数据、BIM/GIS等技术为支撑，建立桥梁监测 物联网+云服务体系，实现桥梁运行状况监测、预测预警、应急处置，充分进行数据挖掘分析，为桥梁管理提供信息化支撑。展现层应用层服务层数据层网络层感知层桥梁监管服务平台呈现数据共享交换 GIS/BIM AIOT平台 评估分析模型桥梁运行体征呈现桥梁移动巡检健康状况评估在线实时监测重车过桥管理专家资源支持桥梁退化预测维修对策维修优先评估维修过程管理决策分析.测斜仪 加速度计 静力水准仪 表面式应变计 位移传感器 风速传感器 视频监控 动态称重计I平台案例一道路桥梁监管服务平台全市桥梁监测管理”一张网、一张图、一平台、一移动端。BIM+GIS技术，实现了通过全市桥梁信息管理、资产管理、养护管理、数据实时分析、结构安全预警、养护决策分析、状态评估等功能。目前平台已接入700多座桥和2300多条道路。(J)2021-04-29 12:31青岛市道路桥梁监管服务平台2）晴21 c 进入后台桥梁分布|西海岸新区1|李沧区1|市北区0|市南区0|胶州市0|市管点0I崎山区1I即修区0I城阳区0莱西市0平度巾0 监测统计 巳检港未检溯市管垂点 32/26胶州市 32/26即曼区 32/26西海岸新区-32/26崎山区32/26李沧区-32/26市北区32/26市南区 32/26莱西市 32/26平度市 32/26城阳区 32/26监测报警桥梁名称报警类型报警时间处理状态海尔立交桥位移8-26 14:00女姑山跨海大桥位移8-26 14:00已处理|胶州湾大桥振动8-26 14:00已处理|海尔立交桥倾料8-26 14:00青岛铁港桥位移8-26 14:00青岛万达栖凤桥位移8-26 14:00已处理海尔立交桥位移8-26 14:00海尔立交桥位移8-26 14:00监测统计A巡检养护.80%A15.65巡检进度n今日病害*今日出勤182030维修进度待维修维修中已继修实时视频西海岸崎山区李沧区即修区市北区城阳区市南区莱西市胶州市平度市市管新区 重点监测中桥梁 121监测传感器总数 5140%三级警报I平台功能一数字享生_功能目标：针对单个桥梁进行bim建模，将桥梁重要部位的感知设备及对应的监测数据在三维场景中进行实时联动和动态展示。通过对单桥结构 信息、监测点位信息、监测数据、监测系统统计数据、巡检养护信息进行数字挛生，实现对桥梁运行状态的精准分析。服务对象：市政发展中心、城市物业管理者及养护人员47.06变形主意100变形主JSj 2021-10-28 周四 11:10:30,监测设备主题统计桥梁基本信息文座位修传一列我建设日期幅动主W 35.29%海尔路立至笆监测应用2：0 d G豳，键康监测所属区域 市管重点一监测设备统计监测主题告警统计桥梁名称 海尔路立交桥I平台功能一资产管理对全市范围内所有道路、桥梁建立标准数据库，建立一桥一档、一路一档电子卡片进行存储，实现道路、桥梁统一监管。包含了桥梁的基础信息，设 计信息，定检结果信息，权属信息，年限信息等，为统一管理建好档案。服务对象：市政发展中心、城市物业管理者及各桥梁管理单位桥梁信息汇总桥梁详细信息桥梁评分信息道路信息汇总道路详细信息道路评分信息平台功能一数据分类接入将桥梁监测数据按监测参数类型分主题接入平台：环境、变形、振动、视频等。由于数据种类繁多，这样操作便于根据测点分门别类的数据管理和统计。数据清洗工作是数据分析前置工作。2021-10-27 周三 15:00:49青岛市道路桥里监管服务平台传名称：总或I v 查词验姿匐晔m型1懒据总关鼠RSOR对比益耐瞒管理报警闺值设置 报警推送途为报警位后哲理运信模被说四巡检倡愿推送林案不护*5目录，询期寿尔路立婀蟒加新塔修叙-X方向角度 格的侬-Y方向南度支座位够位移索听第n桥弼fe动桥涧6动L交通荷我-车下现立交桥姚红 腼，城切口神-弧海泠大桥青鸟推线娠动切桃程动-桥移动，智食制试轿梁蜕现二口，24，支座位移皿：LF04-0.1mm上正时何：2021-10-27 14:59:52支座位移初8：LF01位修：0mm上JR时间：2021-10-27 14:59S2林魅承以露：QX01-02Y方砒度：-0.082*上黛时同：2021-10-27 14:5952支倒LTO3也 移：0mm上晚时网:2021-10-27 14:59:52桥 静QX02 02Y方向角度：-0.119-JKW间：2021-10-27 14:59:52林场T QX01-02X方向角度：（M）MJ8W间：2021-10-27 14:5952共B6条 10支加Hm：LF020拿 0mm上IB时间：2021-152714:59:52桥*QX02 02X方0D43*Jg时间：202MO-27 14:59:52林目修科监费:QX02-01丫方向角度：-0.164*上jg射间：2021 10-2714:590123456-34页平台功能一报警分析对桥梁结构进行有限元建模分析计算，并结合监测数据、大数据分析，设置监测项目的报警阈值。超出阈值，进行信息实时分级报警推送，提示桥梁管理部门及时采取应对措施。阈值设定：一类基于考虑温度、混凝土收缩、荷载等作用组合的设计值和规范允许值；另一类为监测 数据及数据分析结果，一般以服役一年以上桥梁未见以上的连续数据。J 20211027 阳三 15:01:09青岛市道路桥梁监管服务平台szglC首页 小空僧覆监测管理 根警偏值设at通知公法*所区域：柄陈!四1)跻聚名称：谪困is家监侬森：晒阳的眯 理8Wfe由产tffl V口 1相桥梁名窃所酗域传球晒国传朦磁8监测项电报部i红色报瞽值畴桥梁国屯厚 V 115支座位够他0.81Hfi修$林招18闻养陛 22轨购g动-桥梁侦动一ftfi修改3桢跳3_瞽家策动-将赛动_色修改棺建森4林踞动由军奏功en修改音触的询0 5询尉S林领功书架奏功a西修派0msm66林纲6动4颗动fin修改 7根羽8_林母点事-防向角庵0.0860.122修改帽挈植设置9林1M事-防向角电0072021修出 9情薪10林脚明防向角团00720.102金e*鬃警喷设R1016一支座位移位移01包e修或独巡糕8息推送,2 3 4 S融 1员共42条格舞8评小。用 V平台功能一大数据分析大数据分析功能支持对环境数据、静态响应、动态响应、意外振动、通行车辆等各类信息的单独分析外，还能进行对比分析、趋势分析、关联分析等。通过数据的多维度分析，可以获取荷载与环境、结构响应与变化的实际情况及趋势规律，快速识别异常工况，快速溯源，提前发现桥梁安全风险，预测 预警，实现病害的早发现、早处置，由被动性养护转变为主动性养护，提升桥梁安全性，延迟桥梁使用寿命。数据分析：统计分析，车辆荷载监测分析、环境监测数据分析（温度、湿度、风荷载等）、结构响应分析（位移、转角、应变、加速度等）静态分析对比分析关联分析多通道分析平台功能一挖掘分析及安全预警桥梁运行体征分析：挖掘分析桥梁管理运行过程数据，预测预警重车过桥监测：监测重车，实时抓拍癣S解 4松S 1 W：I麻族 U|跚雌船酬旅丽：13KHH隔”|画i il li K h J 11 11-!后 QV07/2020-02/06/2020小注 中32副隼 第室 项目导览O AM畛告m 标梁tr理由 标维*驻理田桥建la*监测管理桥梁监测方案配2：注警管理告警推送配雷监测放1K查诃JffiJHBOB对tt分析MB3B关联分析板表修理 桥梁安全评估1蛀P）桥梁安全评怙列A通知公首y所W褥运算所摩区域 称睾名跃演纷黎用SB侗：E3送电摄讦信时闻VrVD序磴桥梁名称所黑区域运行状态泮牯单位泮牯单位级质每注MHW新和铝ANS1墓先一乐至登州一正常使用2020-01-23A的123123互修改M除新*4KA监裔转印y1 2延安路昌肇桥正M用2020-01-23A的向珥1直mn 页共10条平台功能一养护维修管理将养护业务信息化，管理者通过平台为巡检人员分配巡检任务。对巡检养护过程中发现的病害信息通过移动端进行实时上报，数据反馈,统一管理，及时维修，实现业务流程的闭环管理。202140-27 H15XM43青岛市道路桥梁监管服务平台szgl(!)首页 杨紫不护管理 设皤计划制定V所区域：取曲H8区域v ms*:HBWI9SAA。19rV轿手=时巡椅新梁巡检人员 巡检任务名称所属区域巡检方式巡椅频次开始时间结束时间巡检次数 启春工1延安蹙砂防延安路高架桥一7天f2021-04-072021-12-31-亘*修茂fiH除桥梁S落窝管印V 2热河踣至菜壳裁次巡检7天一次2021-04-072021-12-31 Btl修改哪t好翠弄妒智理3.宁立交新1宁立交桥巡检rfc&ftyS凝次巡检沃一次2021 04-072021 1231 的*wtI 4场福科常梳画书图巡检小青重点7天一次2021-04-072021-12 31 flHB修技检至啜I S闻8。交标海信立交轿巡检福ms7天一次2021-04-072021-12-31一 W5修改事除潦构“通圈定 6 新冠公架桥也检瑜欠富检7天一次2021-04-072021-12-31 修改01附7登州勒立交薪 登州疡立交新.rMrtU?.7天一次2021-04-072021-12-31-修改财P 8理据痣立交M7天fZ021-04-072021-12-31 修改09除能停在办任免 9单若一跳桥草英TMftifi检7天f2021-04-072021-12-31 鱼疆修设，除 W7天一次2021-04-072021-12 31 直窗修改期除mmV林梁芥沪决策V耽养沪决策V!|12 3 4 5 6 13wa i页 M 122ft平台功能一巡检养护管理功能目标：利用互联网+桥梁养护技术手段，规范养护作业流程，实现养护工程项目一体化管理，提升桥梁养护管理水平，实现日常巡查管理、日常小修保养管理、养护考核管理、抢维修管理等功能。服务对象：城市物业养护人员移动巡检 巡查报告维修任务受理维修计划制定维修任务派发维修过程监督 维修结果验收维修任务归档闭环式过程管理维修养护过程在平台完成I平台功能一养护决策分析桥梁群决策系统可以为业主提供养护建议和辅助决策，根据资金、效果、养护年限等不同的养护目标制定中长期养护规划，可提 升养护能力10%。需要建立：长期病害库、养护措施库、成本库、定检资料库。j 2021*10*27 H 15X)9:37青岛市道路桥梁监管服务平台szgl(!首页桥梁养护谢R 梯网帙策V桥梁列?V所在第峻:舄侬奔V 晦然慢：V 互.IS9fr私对ME建V I路纶*结构形式联通俣留线名称包养不位桥梁2监娜网yf 1袁荒路分拿立交林G2S2005大桥长深高速桥维养护管理V分离立交桥G2S般式就2005珏长貂领杭州杭千际公路发AM*司私家安全泮估H型环染养炉决策阔海隋大林G2S2005特大新Karas比做干曷速公路发旃湎公司桥梁81决策K2366*0465mG252005大桃长探岛速杭州杭千础蚣痂发JH有限公司中桥决第遒路养沪决策VM富春汀特大桥G25爱式桥2005特大桥长融速杭州杭千用1 公18制防18公司G2S2005精长探寓逢RW场千篇通公蹙发展有震公司制姆环vm泮分V环金线分段式立交制G252005大制长深高速杭州杭干高速公蠢友丽鹏公司-m系彼言理V泥桥,大新G2S 仁”梁式桥2005大辆*然Ksat杭州杭千码公鬲发展府秘司U4M 心工 RrttUYRHHMHH1平台功能一桥梁养护决策分析桥梁养护决策分析通过建立桥梁病害库、养护措施库，结合桥梁检测数据应用养护决策分析 算法生成单桥和桥群养护决策方案视频演示系统桥检报告、单桥和桥群养护决策方案展示I平台差异化能力一体化平台：监测、健康评估、安全预警、运维一体化管理平台基于BIM、GISfi徽湾生 sim 2.单桥副剧访氨愎-桥格荆w计真-防秦张稠大桥计宜施州诩*计s版出栋桥计I都时播计崛就醐计M而融合道路桥梁检测评估系统道路桥梁管养决策辅助系统桥梁监测样板XX立交桥桥梁安全监测样板工程，内容包括：墩台倾斜监测、跨中竖向振动监测、梁端位移监测、主梁挠度监测、车 辆荷载监测、视频监测、伸缩缝监测等。I市政桥梁监测点的布置原则及实践4、9、12、13、14、16、18 1、2、3、5、6、7、11、15、17、21、23、24 12、13、14、16、18标引序号说明：1 环境温湿度：2主梁内温湿度;3桥面给冰；4车辆荷载：5-桥面风速风向：6-结构温度：7 桥面铺装温度;8船舶撞击；9 视频图像；10-地震动；11主梁位移（竖）：12支座位移；13梁端纵向位移；14墩顶位移（竖）：15 主梁应变：16支座反力；21 关键横面裂缝:17 主梁振动（纵、横、轻）：22腐蚀：18 墩顶振动（纵、横）；23体外预应力；19 基础冲刷：24 螺栓状态.20 桥墩沉降：公路桥梁结构监测技术规范JT/T1037-2022建筑与桥梁结构监测技术规范GB50982-2014城市桥梁养护技术CJJ-99-2017图A.3梁桥测点布设示意图原则：1、监测点布设应能够把握环境、作用、结构响应和结构变化的特征；2、结构响应和结构变化监测的测点宣布置在受力较大、变形较大、易损、受损后加固过的部位、影响主要部件安全耐久和结 构整体安全的位置、已有病害和损伤的位置。对性能退化、损伤劣化严重的桥梁构件，应针对性增加监测测点数量。对受 力明显不同的部位应区分对待，如连续梁桥的边跨和标准跨。市政桥梁一般为中小型的混凝土桥梁，以简支梁桥和连续梁桥为主，应用的监测点改进：L振动的频率、阵型和阻尼比可为选项，中小桥梁一旦频率有较大变化，如10%-20%的变换，桥梁支座条件或裂缝已有严 重改变，在日常巡检或年检过程中能发现，否则变化范围不大，难以判定；2、市政桥梁的数量大、监测费用控制严格，一般必须检测项按照重要程度建议：视频抓拍、前期受损部位或加固过的部位、主梁跨中动挠度、裂缝宽度、墩台倾斜、梁端位移、正负弯矩最大处的应变、环境温度。有条件的对主干路的桥梁，建议增加车辆荷载监测。动态称重系统、车辆轨迹识别、桥梁动挠度、应变建议联动整合，便于重车荷载分析。