数字三维桥梁健康监测系统能够建立一套完备、系统化、自动化、智能化的桥梁整体结构健康监测、分析、预警、评估系统,专门针对桥梁生命线和安全评估建立完备的安全风险防控体系,通过现代化的自动化监测与安全评估技术,实现大桥在运营期内的科学信息化管养,提高管养效率并避免出现重大的结构安全事故。

图1 建设目标

技术路线

系统采用数据采集与传输、桥梁实景三维建模、桥梁数字孪生、桥梁实时监测等技术手段。对桥梁进行监测感知设备布设,融合物联网、无线网络进行数据传输,融合桥梁及周边环境实景三维数据,将实时监测数据映射到桥梁实景三维场景中,实现数字化、智慧化桥梁管养。

图2 技术路径

建设内容

桥梁数字孪生场景

公司依据自身航测领域优势,实现多源空间数据采集,基于自研地理信息云平台(FGIS),浸入化融合倾斜三维数据、DOM/DEM、BIM等多源多种类数据,构建桥梁的数字孪生场景,桥梁资源要素多维可视化呈现,准确获取空间位置信息,精确定位桥梁病害隐患,拟态物理感知,为桥梁监测、分析和运维工作,提供智慧化支撑。

图3 桥梁实景三维

综合运维平台

桥梁综合运维平台,通过桥梁结构安全健康监测系统的建设及运行,可准确、全面掌握桥梁运营期的环境参数及结构响应参数,并通过数据的分析对桥梁的使用状态和力学行为进行预警和初步评估,为桥梁的安全运营提供有力的保障。

图4 平台架构图

要素综合监测

(1)变形监测

采用光纤光栅静力水准仪实时监测监测桥梁基础沉降变形监测,从整体上把握桥梁健康和安全状态。

(2)载荷监测

采用光纤光栅式表面应变计对桥面有代表性断面进行应力监测,可以了解作为主要承力构件的受力状态,诊断桥梁的病害,为控制车辆载荷和桥梁结构的疲劳分析提供数据支撑。

(3)索力监测

部署磁通量传感器监测主塔拉杆和主跨吊索力。索力监测用于监测悬索桥吊杆作为局部构件受力情况。

(4)振动监测

通过前端部署磁电式传感器监测桥梁振动,桥梁动力特性参数和振动水平是桥梁整体安全的标志,桥梁材料的强度的退化会引起结构振动特性的改变。

(5)裂缝监测

数字裂缝计用于监测桥梁裂缝的发展趋势,从而判断结构承载能力。安装部署数字裂缝计对桥梁关键部件进行实时监测。

(6)环境参数监测

通过在桥梁表面安装温湿度和风力风向传感器用于监测桥梁关键部件的温度、湿度、风力风向相关参数,为桥梁结构性能分析提供依据。

隐患实时监测一张图

将隐患监测信息全面、精确地显示在实景三维场景中,将地理实体与监测数据融合并进行直观呈现与综合分析,以不同颜色表示构件隐患的程度,为管理者提供交互式、可视化的三维分析工具。

图5 监测一张图

风险统计分析

该模块提供对监测数据的分析功能,可通过选取时间段来对待分析的监测物理量进行展示,也可进行相关的统计分析及相关性分析等。

图6 统计分析

桥梁检测报告

系统根据采集的数据、其它监测系统及常规检查养护系统的信息,通过在线评估、离线评估,完成结构状况月度报告、年度报告、突发事件评估报告、预警报告等,以便对大桥的安全性、耐久性、使用性给出定性或定量的评估。

图7 检测报告一键输出

来源:砍柴网