智驭天堑——健康监测守护桥梁安全

2024-9-2 14:43

原作者: 阿瑞来自: 北京安信卓越收藏分享邀请

【52监测网讯】在浩瀚的世界桥梁建设史上，中国以其卓越的成就和不懈的创新精神，书写着属于自己的辉煌历史。

在浩瀚的世界桥梁建设史上，中国以其卓越的成就和不懈的创新精神，书写着属于自己的辉煌历史。

世界桥梁看中国，中国桥梁看贵州，贵州地处云贵高原东侧的梯级状大斜坡上，山高谷深，素有“地无三尺平”之称，是全国唯一没有平原地区的山区省份。因其特殊的地形地貌、复杂的地质条件以及多数桥位不通航、修建施工便道困难等因素，决定了桥梁结构在贵州的大量应用。

（图源网络）

截至2022年底，贵州公路桥梁数量已超过2.8万座，世界前100座高桥近一半在贵州，前10座高桥有4座在贵州，15座桥梁共计获25项国际国内大奖，其中4座桥梁获有桥梁界诺贝尔奖之称的国际桥梁大会（IBC）古斯塔夫·林德撒尔奖，而全国仅有9座桥梁获此奖项。

随着桥梁建设技术的飞速发展，我们见证了桥梁数量的激增和高度的不断突破，与此同时，我们也应该关注桥梁运营管理智能化与安全性的提升。桥梁作为重要的交通基础设施，其安全状态直接关系到人民生命财产安全及社会经济的正常运行，如何高效精准地监测桥梁的健康状况，及时发现并预警潜在安全隐患，成为了桥梁管理领域亟待解决的关键问题。

贵州作为全国公路桥梁最多的省份之一，桥梁自动化监测技术的应用前景尤为广阔。桥梁自动化监测技术依托于物联网、大数据、云计算等现代信息技术，实现了对桥梁状态的实时监测、精准分析与智能预警，不仅提高了监测的效率和准确性，也极大地降低了人工巡检的成本和风险，为桥梁的“健康”把脉提供了全新的解决方案

（图片来源：贵州桥梁）

2022年1月，位于贵州关岭自治县境内的世界级高桥——花江峡谷大桥开始建设。花江峡谷大桥是贵州省六安高速公路控制性工程，桥梁全长2890米，主桥为1420米单跨钢桁梁悬索桥，最大索塔高262米，主桥桥面与谷底的北盘江江面距离达625米，2025年建成后，大桥将飞架“地球裂缝”花江大峡谷之上，超越杭瑞高速公路北盘江大桥，成为世界第一高桥。

花江峡谷大桥的建设，不仅仅是对传统桥梁建设技术的继承与发展，更是对新技术、新材料、新工艺的大胆尝试与创新应用。其中，光纤光栅应力监测技术的引入，无疑是这座桥梁技术创新的一大亮点。

花江峡谷大桥共在大桥主缆索股中植入3根智慧缆索，相当于大桥主缆的“神经系统”，对主缆进行“健康监测”。该应力应变监测技术在大跨径悬索桥上的运用属国际首创，迈出了悬索桥智能健康监测创新赋能的关键一步。

智慧缆索一方面通过设置应变型阵列光纤光栅，对缆索成桥的应变和受力情况进行实时监测，通过索股受力的变化判断桥梁主体的安全信息，帮助技术人员及时发现潜在风险隐患，采集到的监测数据也可以为大桥后续的管养工作提供较为准确的参考。另一方面，通过设置温度、湿度型阵列光纤光栅，对缆索内部环境温度、湿度进行实时监测，以便于及时发现主缆内部环境变化以及外层防护是否存在损伤情况。

（图片来源：网络）

光纤光栅传感器利用光纤光栅作为敏感元件，通过光纤内部形成的周期性折射率变化（光栅）来感知外界物理量的变化，这些变化会导致光信号在光栅处发生特定的反射或透射，进而改变光信号的波长或强度等特征。通过检测这些光信号特征的变化，可以实现对温度、应力、振动等物理量的精确测量。

我国对于光纤光栅传感器的研究始于上个世纪80年代初期，在90年代逐步进入实际应用阶段。经过近50年的深入研究发展，也因其高精度、抗干扰性强、耐腐蚀及长寿命等优点，光纤光栅传感器已广泛应用于国内桥梁健康监测领域。

在青岛海洋活力区跨风河新建桥梁（以下简称风河桥）建设过程中，哈尔滨工程大学结构健康监测团队（以下简称哈工程团队）运用光纤光栅传感器，在斜拉桥主塔竖向转体过程中，对转体系统转铰耳板、压杆横梁、前后锚点耳板及牵引索进行应力应变监测，以观测主塔竖向转体过程中应力集中、可能发生结构损伤的部位以及牵引索的应力变化。

在风河桥主塔转体过程应力应变监测项目中，哈工程团队依托于北京安信卓越信息科技有限公司（以下简称北京安信）现有成熟的“知物云”健康监测系统，对光纤光栅传感器采集到的数据进行实时的分析处理及呈现，有效保障了主塔转体工作的顺利进行。