运营期特大型缆索体系桥梁综合评估技术体系的构建与应用研究
桥下前深水
2022年07月12日 09:06:52
来自于桥梁工程
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运营期特大型缆索体系桥梁 综合评估技术体系的构建与应用研究      


运营期特大型缆索体系桥梁

综合评估技术体系的构建与应用研究


     

为了适应社会经济发展的需要,我国公路基础设施的建设一直保持着快速增长的趋势,特别是 长大缆索体系桥梁 的建设取得了举世瞩目的成就。


与常规结构形式桥梁相比,特大型缆索体系桥梁具有 宏观受力特性复杂、构件服役性能要求高、桥梁功用性能要求齐全和使用环境复杂多变 的特征。现有的评估体系在进行特大型缆索体系桥梁的性能评估时存在适应性不足的问题,单一指标的评价体系难以支撑结构的养护决策。对于缆索结构体系桥梁需要给出多维度的“清单式”综合体检结论,实现包括体系、构件、作用和功用性指标的全方位评估。



     

01 体系架构

     

   
   

   

     

基于对评估体系构建需求的分析,针对特大型缆索体系桥梁在运营阶段所面临的诸多困境,以多座典型特大型缆索体系桥梁全面检查与综合评估项目为依托,开展了缆索体系桥梁综合评估体系和技术的研究。在开展工程实践的同时,持续性的进行梳理和总结提升,逐步形成了一套适用于特大型缆索体系桥梁运营期性能状况综合评估的方案和关键技术,技术体系按照“明确结构预期-筛选核心风险-获取多维数据-分析数据特征-架构评估体系”五个步骤脉络,形成了 体系评估、构件评估、作用评估、功用评估 的“四位一体”评估架构。



     
   

   

   



     
02 评估流程      
     


5步诊断流程      
NO.1      

     
明确结构预期。 利用建设期资料,明确结构的基准状态,建立基准结构模型和基准作用模型。      
NO.2      

     
筛选核心问题。 在结构易损性的基础上,进行风险评估,筛选出运营期结构可能的失效模式和安全风险事件。      
NO.3      

     
获取多维数据。 针对核心风险问题,综合利用常规检测、健康监测、特殊专项检查等多维度的数据,实现有效数据的互补和关联。      
NO.4      

     
分析数据特征。 对多源数据进行特征值提取,建立相关性关系,实现数据的可视化呈现,同时结合数据类型确定预警方式和接受准则。      
NO.5      

     
架构评估体系。 对数据特征值进行进一步的深入挖掘,从体系宏观受力、构件服役性能、桥梁功用性和桥梁使用环境四个方面建立专项评估指标体系。      


     
03 核心评估内容      
     

   
   

   

     

与前述特大型缆索体系桥梁的技术特点相对应,架构的综合评估体系中包括了体系宏观受力、构件服役性能、桥梁功用性和使用环境专项评估四项核心评估项目。

结构宏观受力专项评估

缆索体系桥梁结构宏观受力专项评估主要是从桥梁结构整体的角度出发,通过识别宏观结构上的关键参数,与桥梁设计时的各项指标进行对比分析,以此评价桥梁的结构性能及运营状况。


         

构件服役性能专项评估

结构服役性能专项评估主要针对缆索体系桥梁上的各类易损结构及构件进行。主要包括钢箱梁、支座、斜拉索、桥墩等,评估内容包含了对各类易损结构及构件的现状、病害类型、成因及发展趋势的分析,预测易损构件的使用寿命,并提出相应的处治措施。


         
桥梁功用性专项评估          

桥梁的功用性专项评估主要针对缆索体系桥梁上与运营使用功能相关的各类功能性结构或系统进行评价。主要从检修通道功用性、除湿系统功用性、桥面通行功用性等方面进行分析评估,评估各结构及系统的工作运营情况,讨论结构及系统中存在的问题及对桥梁运营使用的影响,并提出相应的解决措施。

通过进排气夹评估除湿效果


         

桥梁使用环境专项评估

桥梁的使用环境专项评估主要针对缆索体系桥梁的使用环境进行评价。主要从车辆荷载、风荷载、水文条件变化等方面进行分析评估,评估使用环境荷载的作用的特征参数,与设计标准进行对比验证,并将荷载作用下的结构响应与监测结果进行共同分析评价。同时关注桥梁的耐久性性能状况,从材料的抗侵蚀能力、构件的耐久性失效、结构的耐久性损伤等方面进行分析。

钢箱梁疲劳病害与车道分布规律对照


     
   

   

   


     
04 总结与展望      
     

     
     

     

构建的桥梁性能综合评估体系,具有普适性和可拓展性两方面的特点。在全面检(监)测的基础上,通过各类专项评估手段及措施,对各类构件或设施的损伤开展专项评估,可详细掌握结构总体或局部的性能,包括安全性、使用性和耐久性等方面。相应的评估结论和建议更能协助管养单位安排相应养护工作,是确定未来养护管理工作重点的重要决策依据。


围绕特大型缆索结构桥梁运维期性能综合评估工作,先后在江阴大桥、苏通大桥(运营十年期)、润扬大桥(运营十五年期)、铜陵大桥、嘉绍大桥和杭州湾大桥等一系列国家重大桥梁上开展了集全面检测、专项监测、综合评估等全链式综合检测评估工作。

随着桥梁投入使用时间的延长,以及对缆索体系桥梁认识的加深,目前构建的桥梁综合评估技术体系会随着技术发展和养护需求的提升产生新的提升和进步。可以预见未来将在核心风险的辨识、高效的数据获取方式、多源数据的深入融合以及基于数据的养护科学决策等方面产生新的发力点。


核心风险辨识水平的提升

         

桥梁长期服役后导致的功能退化、结构损伤、承载力不足是一个复杂的周期性系统问题,随着与外界环境作用的实时交互,桥梁核心风险和损伤的演变规律可能会存在超出目前认知水平的情况。需要通过数据的长期积累与规律挖掘,提高核心风险的辨识水平,获得对桥梁未来衰退的预判性。


更高效的数据获取方式


         

未来桥梁数据的采集将是基于多维度、高密度、高关联性的桥梁 “望闻问切” “视触叩听” 桥梁信息化感知技术。针对特定信息的采集需要开发更加智能化的检测设备。将智能化的数据处理方法与检测设备相结合,能够进一步的提高数据的获取效率。


多源数据的深入融合            

桥梁结构性能状态的诊断,需要基于多维度、大量关联性数据的分析才能具备科学性。多项证据(监测数据分析结果)指向性一致的情况下,才能得出正确的判断结果。未来需要发展综合性的诊断算法,并结合计算分析技术一起,发挥数据评估、预测的功效。


基于数据的养护决策            

目前构建的性能综合评估技术体系,形成了 “五个步骤、四项评估” 的技术脉络,相应的评估技术体系较为成熟完备,未来还需要在掌握桥梁技术状况、性能演变规律的基础上,补充完善利用多维度的数据信息进行养护管理和分析决策模块,实现从数据采集-管理再到基于养护数据的养护规划辅助决策的根本性转变。


    
大魔术jsjj
2022年07月12日 14:00:30
2楼

谢谢分享

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不负盛世
2022年07月12日 14:04:42
3楼

感谢,学习一下。

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