桥梁结构健康监测系统按建设规模及应用场景分为标准化监测系统、轻量化监测系统。截至2023年底,盐城市公路事业发展中心共建成44座国省道桥梁健康监测系统,其中标准化13座,轻量化31座。桥梁结构健康监测系统就像实时在岗的“桥梁医生”,与桥梁检测相互补充,显著提升了恶劣天气或特殊事件情况下的桥梁养护及安全管理水平,强化了道路保畅的及时性、主动性和科学性。
桥梁检测、标准化监测、轻量化监测示意图
桥梁结构健康监测系统的典型应用1:监测桥面铺装层温度
持续性低温雨雪冰冻天气很容易造成路面积雪、结冰,影响通行安全,融雪剂的最佳撒布时间因地区、气候、季节和交通流量等多种因素而异,在什么时间点撒布融雪剂,如何及时高效完成除雪除冰应急处置,是低温雨雪冰冻天气养护的重点与难点。“桥梁医生”可以实时监测桥梁“体温”和桥面通行情况,为管养单位科学决策提供强力支撑。
2024年2月18日到24日,盐城市出现持续性低温雨雪冰冻天气,期间历经雷雨、冻雨、冰粒、霰、降雪等多种相态降水。桥梁结构健康监测系统显示,2月20日17时30分,G228灌江口特大桥桥面铺装层温度达到0℃,2月23日9时10分,桥面铺装层温度降至-2.5℃。通过桥梁结构健康监测系统,盐城市公路事业发展中心实时关注桥面铺装层温度变化及桥面通行状况,根据实际情况科学研判和调度,及时高效进行除雪、除冰工作,切实保障群众出行安全。
2月18日至2月24日温度变化趋势图
2月18日至2月24日桥面通行照片
桥梁结构健康监测系统的典型应用2:主梁竖向位移监测 超限超载是桥梁安全不能承受之重,会对桥梁设施造成破坏,增加桥梁安全风险,危及行人和其他道路使用者的生命安全。对此,桥梁结构健康监测系统将机器视觉智能测量仪置于桥梁的稳固支墩上,靶标安装于桥梁表面,测量仪可实时解算靶标竖向及横向两个方向位移,并上传至省级平台,同时根据云平台阈值设定,当测量数据超过阈值时,“桥梁医生”可启动现场相机进行联动抓拍,帮助管养人员确认“病因”。 S231盐宝河大桥位于建湖县与盐都区重要交通通道上,桥址周围坐落着混凝土搅拌站及混凝土预制构件厂,重载货车通行频次高。2023年,盐城市公路事业发展中心于盐宝河大桥建设轻量化监测系统,让“桥梁医生”坚守在岗,重点关注主梁竖向位移。根据系统数据展示及桥面抓拍可知,重载货车主要通行时间区间为下午5时至7时,数据共享后,交通执法部门加大该时间段执法力度,使超载现象得到有效控制。 主梁竖向位移监测原理图
桥梁结构健康监测系统的典型应用3:船舶撞击监测
船舶撞击监测用于船舶撞击桥梁事故的识别、预警和视频取证,当桥梁结构受到突发外力撞击时,会发生高频振动,桥梁结构健康监测系统的传感器实时监测结构振动数据,对振动数据进行分析,判断是否发生碰撞。设备内置碰撞识别算法,可过滤行人、正常车辆通行时出现的振动数据,避免误报警。当检测到有船舶撞击时,“桥梁医生”立即触发摄像头拍照,同时将报警数据上传至平台,实现桥梁防船舶撞击主动预警的经济性、合理性、可靠性、安全性、实时性及有效性。
G204丁溪南桥为3级航道,通航船舶较多,时常发生船舶剐蹭桥梁现象。2022年12月初,盐城市公路事业发展中心在G204丁溪南桥完成船舶撞击监测系统布设工作,2022年12月31日中午11时59分,“桥梁医生”发出报警信息,通过联动摄像头可见,存在船舶剐蹭桥梁现象,养护单位收到报警通知后第一时间赶往现场进行风险评估及应急处置,增设被动防撞设施,规避了后续船舶撞击风险。
船舶撞击监测原理图
(供稿:盐城市公路事业发展中心)