《基于监测数据的跨海大桥运营维护技术及工程应用》

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随着舟山跨海大桥、杭州湾跨海大桥等建成通车,在其后期的运营维护阶段发现监测数据量庞大且利用率低、主缆钢丝腐蚀、钢箱梁易发生疲劳等现象。项目组在5项科技项目的资助下,系统开展了基于监测数据的跨海大桥运营维护技术及工程应用研究。项目取得如下创新性成果:

(1)根据桥梁健康监测系统采集的实测数据,开展海量数据的挖掘和分析,创新性提出了自动初步处理与人工专业分析的两步数据处理方法,提出来长大桥梁健康监测数据交换对接规则、数据结构规范草案,同时研发出“大型桥梁结构监测数据分析系统”和“基于监测数据的大型桥梁安全评估系统”,建立了基于监测数据的跨海大桥安全评估体系,编制了《长大桥梁健康监测基础数据结构规范(草案)》。

(2)通过开展悬索桥主缆室内模型试验、室外监测试验和数值模拟,系统研究了悬索桥主缆内部温湿度变化规律;根据持力钢丝的腐蚀试验,评估了西堠门大桥主缆的安全性能,并开展了主缆系统预养护策略研究,编制了《西堠门大桥主缆系统养护手册》。

(3)基于监测系统中钢箱梁相关数据,开展钢箱梁实桥疲劳研究;识别并建立了车辆疲劳荷载模型,根据实际车辆荷载对钢箱梁各细节疲劳寿命的分布进行了分析研究和疲劳寿命预测;提出了全寿命成本理念和钢箱梁的养护管理措施,编制了《大跨径缆索承重桥梁钢箱梁日常养护指南》。

项目组共发表论文61篇,其中SCI收录7篇,EI收录27篇,被引480次;出版学术著作5部;获得计算机软件著作权4项;培养硕士研究生5名。该项目可将每天3GB的原始数据有效处理至30MB左右,结构评估等技术工作的效率提高80%;可30分钟内出具台风分析等专业报告;建立了桥梁数据中心,规范化既有监测系统数据格式和对接规则;可获得主缆截面内任意位置处24小时的温湿度分布;可获得高强钢丝在持力状态下的力学性能及失效概率。研究成果在舟山跨海大桥、江阴长江大桥、钱江三桥、九堡大桥、钱江通道高架桥和之江大桥等桥梁上予以应用和验证,并列入2016年度浙江省交通运输厅科技成果推广目录。经鉴定,项目研究成果分别达到国际先进和国内领先水平。研究成果曾获浙江省公路学会科学技术奖二等奖,近三年取得经济效益4269.74万元,每年可节约15%左右的养护经费。研究成果为跨海大桥在后期的安全运营、管理单位合理安排养护作业等方面提供了技术保障,同时化桥梁被动管养为主动管养,引入全寿命成本理念指导跨海大桥日常维护工作,效果显著。

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