智能技术在桥梁检测养护中的应用教学文案.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,智能技术在桥梁检测养护中的应用,桥 梁 运 营 风 险,设计：设计难度、设计水平、设计规范,施工：材料性能、施工质量、初始缺陷,内,因,自然环境（气候、地震、冲刷、老化）,人为因素（超载、船撞）,管养问题（资金、人员、意识）,外,因,设计基准期,结构寿命期,结构整体寿命,部分构件,寿命,概 述,概 述,桥梁管理系统现状,尚无统一标准,除各省广泛采用的中国公路桥梁管理系统（,CBMS,）外，许多省份还根据所辖区域桥梁特点开发了专门的桥梁管理系统，特别是高速桥梁的管理单位。,某市高速公路智能化养护管理系统,公路桥梁快速检评系统,某市公路管养辅助决策平台,目前无法形成统一的桥梁评价体系；评估理论需要进一步完善。,系统具备许多功能模块，但由于养护管理人员技术水平的限制，部分功能得不到开发和利用，没有让系统真正发挥作用；部分模块的开发也并不健全。,桥梁数据采集队伍人员素质良莠不齐，制度不健全，致使数据采集不及时或不准确，造成了系统的整体不可靠性。,指挥调度体系,监控中心系统,监控中心系统,监控中心系统,监控中心系统,监控中心系统,事件驱动,上级指令,事件录入,交通流量,气象设备,桥梁安全,周边道路,养护作业,学习型预案,预案自学习,专家知识库系统,完善、可扩充资料知识库,自动匹配,宽泛接口,以消息中间件为交互平台,接口标准化,跨平台,多级系统间信息共享与支持,可视可控,事件处理过程可视,设备运行状态可视可控,资源分配可控,闭环管理,按事件分层次、分级别、依,预案进行控制,每个控制都有反馈,【,首报、续报、终报、评估,】,资源整合,与情报板系统的融合,与车流量监测系统的融合,与气象监测系统的融合,与摄像机视频信息的融合与短信群发系统的融合,行车诱导,交通状况发布,事故预警,行车速度预警,提高通行效率,概 述,桥梁健康监测技术（,SHM,）、故障诊断与健康管理技术（,PHM,）、物联网、云计算等技术正在突飞猛进地发展，为桥梁管养的智能化、信息化提供了有力保障，使桥梁管养资产管理系统、管养知识管理系统等成为桥梁管理养护的核心竞争能力。,1,桥梁管养需要跨越零敲碎打的阶段，而进入系统管理的时代。随着材料、装备、建设技术的进步，以绿色维修和再制造为特色的桥梁加固维修技术将不断发展和完善，为桥梁的管养和安全运营提供更有效的技术手段。,2,概 述,概 述,1,智能管养技术,2,展 望,3,智能管养技术,短期监测,长期监测,管理系统,智能养护,智能检测,智能记录,智能技术,智能管养技术,监测,短期监测,长期监测,不间断的长期数据采集,周期性的或临时性的数据采集,因此，应加强短期监测在整个健康监测业务中的比重。采用长短结合的方式，将目前的庞大的、固定的监测系统变为精悍的、灵活的健康监测系统。,智能管养技术,监测,一,造成了海量的数据，分析难度很大,二,受制于资金压力，监测系统规模有限，无法提供全面的数据,三,在系统建构时，由于无法准确预测未来需求的变化，造成系统灵活性不足,长期监测系统的不足：,类型一,新建大型桥梁,全面的结构安全监测系统,Title,类型二,类型三,类型四,新建桥梁,部分的结构安全监测系统,既有桥梁,部分的结构安全监测系统,既有桥梁,单项结构安全监测系统,自动化监测为主,巡检为辅,巡检为主,自动化监测为辅,智能管养技术,监测,自由流下结构弹性受力体系验证,应力,挠度,宏观弹性受力体系是否与设计预期一致？,压差连通管测量主梁变形,分布式光纤传感测量主梁应变,特点：,沿桥长通长布设,采集到的变形数据点多,采集频率较高、数据量大有统计意义,特点：,沿桥长通长布设两条采集线,分布式数据采集,采集频率较高、数据量大有统计意义,优点：直观反映结构实际受力情况,智能管养技术,监测,压差连通管测量主梁变形,28,天,采用压差连通管，测量主梁在自由流下的变形情况。分别在钢箱梁上下游各布置一条测线。,了解结构真实受力状态。,上游线位移包络,下游线位移包络,跨中一天内位移变化,统计规律是有重要意义的，结合应变监测数据的统计规律，可以评估“自由流”状态下，桥梁整理的受力水平与结构响应。,自由流下结构弹性受力体系验证,智能管养技术,监测,上游线位移实测包络与理论包络,下游线位移实测包络与理论包络,实测的自由流下的结构各点位移均在理论计算所允许的变形包络范围之内。,以跨中点的变形为例，实测的位移变形值最大值为,50cm,，占理论允许限值的,29.20%,。,自由流下结构弹性受力体系验证,智能管养技术,监测,自由流下主梁下缘应力短期监测,16,天,采用分布式光纤，通过对桥梁进行短期自由流监测，获得自由流荷载信息对桥梁应变的影响情况。,了解结构真实受力状态。,分布式光纤应变采集,分布式应变包络,监测到的分布式自由流应力用于综合评估,中侧光纤,边侧光纤,OSIS,钢箱梁活载下缘应力包络图,情况对应良好,自由流下结构弹性受力体系验证,智能管养技术,监测,短期监测期间跨中应变概率分布拟合,威布尔分布可以很好的拟合跨中应变的概率密度函数,95%,应变分位值为,67.225,微应变，折算拉应力为,13.8Mpa,，占理论最大应力的,24.21%,。,分布式光纤的折算拉应力对应的理论,95%,分位值的下挠量为,41.40cm,与压差式连通管测得的位移值,95%,分位置,40.25cm,弹性对应良好，等效荷载校验系数为,0.97,。,位移分位值模拟,应力,挠度,宏观弹性受力体系验证,自由流下结构弹性受力体系验证,智能管养技术,监测,结果表明,短期监测期间实测跨中最大变形为,50cm,，占理论最大变形值的,29.20%,结构整体实测应力包络曲线与理论计算基本相符，自由流作用下,95%,分位值得等效应力约占允许值的,24.21%,利用短期监测还可以发现额外的结构受力异常点,基于短期监测数据结果,，基于,可靠度,的方法对主桥结构的弹性变形验证是一种全新的思维，拥有巨大的潜力价值。对结构受力的整体与局部问题都有较好的验证与说明，有望在未来成为荷载试验相辅相成的结构受力性能验证方式,位移,-,应变分位对应关系,自由流下结构弹性受力体系验证,智能管养技术,监测,采用应变计对索塔内表面进行短期变形监测,短期监测时间为期,21,天。,索塔裂缝短期监测现场实施图,北索塔裂缝应变时程曲线,索塔裂缝宽度与温度相关性较大,对已建成桥梁关注点：,索塔裂缝宽度,是否在扩展？,索塔混凝土裂缝短期监测,智能管养技术,监测,长时间周期下裂缝宽度与大气温度相关性监测分析,结论,索塔竖向裂缝与环境温度相关性较强,索塔竖向裂缝随着温度的周期呈同趋势周期性变化,未监测到裂缝宽度具有扩展的趋势,建议加强索塔竖向裂缝观测监测工作,索塔混凝土裂缝短期监测,智能管养技术,监测,2008,年，,NJ21U,，首次观测到面内小幅度振动,2009,年，,NA1U,，首次观测到面内小幅度振动,2010,年，,18,号索附近，首次观测到面外振动,2014,年，,NA30U,，,首次阻尼器拉索连接件断裂,2009,年，上锚头异响,（索低频大幅振动）,2014-2017,年，阻尼器拉索连接件多次断裂,面内振动,NJ21U,阻尼器维护,时间轴,08,年,09,年,10,年,11,年,12,年,13,年,14,年,15,年,16,年,17,年,通车,面内振动,NJ21U,风雨天气面外振动,每年,1-2,次阻尼器罩脱落,每年,2-3,根阻尼器拉索连接件断裂,利用视频图像识别技术快速采集拉索振动信息,智能管养技术,监测,大跨径斜拉桥的超长斜拉索有发生高阶涡振的可能,涡振发生的偶然性决定不可能利用传感器对拉索振动实时采集，成本高、效率低。,大桥采用视频图像分析技术，对临时采集到的视频分析了其振动信息。认识到了超长索高阶涡振的危害：,30,阶模态,1mm,振幅相当于一阶模态,900mm,振幅（惯性力相等）！并且针对此现象成立了专项科研课题。,利用视频图像识别技术,快速采集拉索振动信息,利用视频图像识别技术快速采集拉索振动信息,通过图像处理技术，获得振动位移时程曲线最大振幅,3.5mm,两个振动主频率，分别是,14,阶,3.7Hz,和,28,阶,7.7Hz,，,且以,28,阶为主,！,智能管养技术,监测,开展斜拉索异常振动振动机理与控制研究,短期监测,理论研究,模型试验,实桥验证,通过短期监测对桥梁存在异常振动的拉索,主梁等动力特性采集；,斜拉索异常振动机理研究,电涡流阻尼器性能研究等,高阶涡激试验,拉索减振效果验证试验,新型斜拉索阻尼器实桥验证,利用视频图像识别技术快速采集拉索振动信息,智能管养技术,监测,利用密集布设的温湿度传感器识别钢箱梁内温湿度变化,智能管养技术,监测,温湿度传感器单点布置,温湿度传感器布置图,温湿度传感器横向多点布置,温湿度传感器,对全桥,70%,以上梁段布设温湿度传感器，共计,140,个,相对湿度连续监测,短期监测相对湿度随时间变化规律,密集布设传感器达到大数据的质变！,40%,除湿机,1,除湿机,2,除湿机,3,除湿机,4,智能管养技术,监测,利用密集布设的温湿度传感器识别钢箱梁内温湿度变化,无人值守式荷载试验,智能管养技术,监测,总体说明,主要加载工况尽量与成桥阶段保持一致，以便于数据的对比分析,荷载效率系数要求达到,0.951.05,之间,因本次交通封闭时间有限，试验过程采用了大量智能化自动采集监测设备,：,应变采集监测系统,静力水准仪变形监测系统,梁端位移监测系统,尽可能的缩短每个工况数据采集过程，增加工况的验证位置。,本次荷载试验增加主桥影响线加载试验过程，获得结构典型断面实际响应影响线。,对桥梁结构目前出现的构件缺损，在荷载试验过程中，对缺损发展进行同步监测。,“无人值守”荷载试验：数据采集人员,5,人,12,小时内完成全部荷载试验,无人值守式荷载试验,智能管养技术,监测,应变,主梁,变形,主塔,变形,索力,温度,湿度,裂缝,监测,“无人值守”荷载试验：数据采集人员,5 12,小时内完成全部荷载试验,无人值守式荷载试验,智能管养技术,监测,应变,主梁挠度,索塔偏位,索力数据,梁端位移,温度、湿度,1,人,无人,应变,主梁挠度,索塔偏位,索力数据,梁端位移,温度、湿度,1520,人,“无人值守”,荷载试验,无人值守式荷载试验,智能管养技术,监测,亮点项目,短期智能监测技术,新技术的采用,桥梁性能,综合评估,1.,道路探地雷达检测；,2.,斜拉索机器人检测；,3.,红外热像仪扫描；,4.,无人机、高清摄像。,1.,箱梁内部温湿度监测；,2.,无线传感器索力短期监测。,1.,技术状况评估；,2.,专项检测与评估。,拉索机器人,无线传感器,探地雷达,温湿度传感器,红外,无人机,高清摄像,智能管养技术,检测,智能管养技术,检测,移动终端,APP,病害录入页面,系统特点：,人性化页面设计，方便现场使用,参数化病害录入，方便后期统计分析,直接导出原始记录、病害列表，提高效率,分构件的近,150,个录入页面，充分考虑构件差异,用途：实现定期检查外业记录的无纸化操作,智能管养技术,记录系统,传统管理模式下养护信息传递速度慢、透明度低、利用率小，导致养护监管人员对桥梁的技术状况及一线工作的落实情况难以及时、全面的了解；,公路桥梁建设初期“重建轻养”的观念导致养护管理方面投入不足，有限的资金对于繁多的养护项目捉襟见肘，亟需合理安排、高效使用；,养护专业技术人员缺乏、现有人员素质不高、难以保证养护工作质量；,面对诸如桥梁国检等大型检查时，养护内业资料的缺失导致失分项目多。,管理模式,养护资金,养护人员,内业资料,信息传递慢,透明度低,利用率小,信息传递慢,透明度低,利用率小,信息传递慢,透明度低,利用率小,信息传递慢,透明度低,利用率小,智能管养技术,管理系统,为建立养护信息高速、透明的传达机制，实现养护资金合理分配，提高养护人员业务水平，满足各级检查要求，提高桥梁的服务水平、延长桥梁的使用寿命，实现桥梁养护的信息化管理是十分必要的。,政策引导,企业方针,养护过程,养护结果,近年来，政府部门下发的各项政策、法规，如,交通运输信息化“十三五”发展规划,“,十三五”公路养护管理发展纲要,等，不断地引导、督促公路桥梁养护行业的信息化发展。,提高企业监管能力，实现养护工作的精细化管理，确保养护工作落实到位，及时、全面地了解桥梁技术状况，把控养护资源使用情况。,规范化业务流程,确保养护工作落实到位,标准化养护数据,实现养护工作精细化管理,科学决策,合理安排养护资源,养护过程文档,完备性满足桥梁国检要求,必要性,价值点,智能管养技术,管理系统,可视化信息平台,系统简介,某大桥全景可视化数字桥梁信息化养护系统是为满足公路桥梁养护监督机构、决策机构、指挥机构、执行机构实现桥梁养护工作信息化、规范化、标准化、便捷化的信息系统平台，该平台的功能包括：桥梁的巡检工作管理、病害录入、维修工作管理、技术状况评定、基础数据管理、数据分析统计、,3D,可视化展示等。,该系统采用“互联网,+”,、“大数据”等新一代信息技术，总体构思先进、技术合理、实用经济、开放兼容，可满足单项目级特大型桥梁精细化管理与路网级桥梁群管理的不同需求。为各类桥梁进行科学有序的养护运营管理提供平台，辅助决策者制定高效、经济、及时的管养措施。,监督机构,指挥机构,执行机构,决策机构,本养护管理软件充分考虑系统的实用性，显著的特色如下：,依据维护手册单独定制开发近,30,个病害录入页面；,病害跟踪功能，方便查询病害的发展轨迹；,直观化、专业化的病害统计分析功能；,3D,模型上直观展示病害位置、构件信息；,记录一线巡查人员行走轨迹，辅助管理。,智能管养技术,管理系统,系统组成,智能管养技术,管理系统,成组,3,D,（,bim,）系统,移动终端,APP,网页端,紧贴大桥管养实际的信息化系统,用途：,掌握结构物的基本信息、管养历史；,检测养护流程的电子化；,定制化的病害录入、统计分析；,掌握一线管养人员的工作情况。,用途：,与维护手册相契合的经常检查、定期检查录入页面；,扫描二维码，调阅构件相关资料。,用途：,直观化展示病害所在位置；,获取构件工程属性、维修养护历史等信息；,立体的显示桥梁的管养工作成绩。,智能管养技术,管理系统,主动防腐体系,4.0,由,干空气系统、密封系统、监控系统、管理养护系统,等组成。,1.0,：干空气系统,2.0,：干空气,+,密封系统,3.0,：干空气,+,密封,+,监控系统,4.0,：干空气,+,密封,+,监控,+,养护管理系统,智能管养技术,养护,概 述,1,智能管养技术,2,展 望,3,综合部,B,区域,A,区域,C,区域,A,部门,B,部门,E,区域,D,区域,综合管理系统,B,区域,A,区域,C,区域,A,部门,综合部,E,区域,D,区域,展 望,数据生命周期,定义阶段,规划、标准化和准备,收集阶段,可执行性、可协调性与有效性,交互阶段,数据交互过程与技术,维护阶段,持续不间断的数据管理,展 望,三分技术，七分管理，十二分数据,技术,硬件,通用软件,管理,发展战略,企业文化,业务流程,数据,信息技术标准化体系,信息系统分类编码,主题数据库,数据维护手段,数据安全储存手段,数据查询手段,报表生成手段,应用软件,规章制度,展 望,时间,水平,战略目标,规划,实施,应用,规划,实施,应用,展 望,不断尝试，不断探索，持之以恒,1,结构、土木专业人员与软、硬件开发人员的关系,2,MVP,最小有价值产品及时应用,3,在给客户使用之前，开发者自身使用情况,4,软、硬件系统开发的几点思考,展 望,谢谢！,THANKS,！,中交公路规划设计院有限公司,CCCC HIGHWAY CONSULTANTS CO.,LTD.,此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢,