橋梁結構健康監測與狀態評估 epub pdf mobi txt 電子書 下載 2024

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編輯推薦

適讀人群 ：橋梁管理者、工程技術人員、相關研究的師生

本書是由“在役長大橋梁安全與健康國傢重點實驗室”在橋梁結構健康監測與狀態評估領域的研究與工程應用成果的總結（這些成果目前已獲得瞭包括國傢科技進步二等奬1項，江蘇省科技進步一等奬3項等數十項奬項，並被應用於7座長江大橋在內的國內30餘座大橋的健康監測係統的設計與實施中）。

內容簡介

《橋梁結構監測與狀態評估》較全麵、深入地介紹瞭橋梁結構健康監測與狀態評估領域的理論、方法與應用。本書主要從：概論、結構健康監測中的傳感技術、數據采集與傳輸技術、數據處理與控製技術、安全預警與狀態評估技術等方麵對健康監測在橋梁領域的研究與應用做係統闡述，其特點為大量的工程應用（係統的設計、實施、維護、損傷分析等）案例分析。

作者簡介

張宇峰，博士，研究員級高工，現任在役長大橋梁安全與健康國傢重點實驗室主任，蘇交科集團股份有限公司檢測研究院結構監測中心主任兼副總工程師，主要研究領域為橋梁結構檢測與監測技術、狀態評定。 先後技術主持瞭30餘項重大科研項目，曾獲國傢科技進步二等奬1項、江蘇省科技進步一等奬2項、中國公路學會科學技術特等奬1項等十餘項省部級奬項，發錶論文40餘篇；主編著作一部，參編著作兩部，主編參編地方標準8本；獲授權專利11項，研究成果直接應用於蘇通長江公路大橋等40餘座大橋健康監測，50餘座大橋的施工監控，數百座橋梁的檢測、評價與維修工作。

目錄

1緒論

1.1橋梁結構健康監測概念的提齣1

1.2橋梁結構健康監測研究與應用現狀7

1.3健康監測係統的設計與施工9

1.3.1健康監測係統設計9

1.3.2健康監測係統施工12

第2章

13結構健康監測中的傳感技術

2.1傳感技術概述13

2.1.1傳感器的基本概念13

2.1.2常用傳感器簡介16

2.1.3傳感器輸齣信號20

2.2橋梁用傳感器選型、布設及優化21

2.2.1設計思想和評估需求21

2.2.2選型原則22

2.2.3優化布設23

2.2.4監測內容25

2.3傳感器子係統的設計與施工27

2.3.1一般要求27

2.3.2環境荷載監測28

2.3.3橋梁結構響應監測42

第3章

55結構健康監測中的數據采集與傳輸技術

3.1數據采集與傳輸技術發展曆程55

3.1.1數據采集技術發展曆程55

3.1.2數據傳輸技術發展曆程56

3.1.3橋梁健康監測係統采集與傳輸子係統構成56

3.2數據采集58

3.2.1基本概念58

3.2.2數據采集係統組成59

3.2.3數據采集係統分類60

3.2.4開發案例63

3.3數據傳輸網絡67

3.3.1通信網絡67

3.3.2通信協議70

3.4無綫傳輸技術71

3.4.1無綫通信技術72

3.4.2無綫傳輸技術的難點與不足74

3.5數據采集與傳輸子係統設計與施工75

3.5.1子係統設計75

3.5.2子係統施工77

目錄

第4章

83結構健康監測中的數據存儲與處理技術

4.1數據存儲與處理技術概述83

4.1.1數據存儲與處理技術的發展曆程83

4.1.2橋梁結構健康監測中數據處理麵臨的問題84

4.2數據存儲與處理子係統的構成84

4.2.1一般任務84

4.2.2數據管理85

4.2.3數據處理86

4.3數據預處理87

4.3.1監測係統故障診斷及數據異常處理常用方法87

4.3.2橋梁健康監測常見數據異常的分類92

4.3.3基於單傳感器信號的數據異常處理方法92

4.3.4基於多傳感器信號相關性分析的數據異常處理方法107

4.4數據二次預處理144

4.4.1風數據144

4.4.2溫度數據145

4.4.3相對濕度數據146

4.4.4交通數據146

4.4.5地震數據147

4.4.6腐蝕數據147

4.4.7加速度數據147

4.4.8應變數據148

4.4.9整體變形數據149

4.4.10拉繩式位移傳感器數據149

第5章

151結構健康監測中損傷識彆與狀態評估技術

5.1狀態評估技術概述151

5.1.1損傷識彆方法151

5.1.2結構狀態評估157

5.2適用性評估——報警指標及閾值設定159

5.2.1報警閾值設定的一般原則與方法160

5.2.2風速162

5.2.3溫度166

5.2.4濕度169

5.2.5腐蝕170

5.2.6車輛荷載172

5.2.7整體位移175

5.2.8梁端位移178

5.2.9傾斜180

5.2.10靜應力181

5.2.11動應力183

5.2.12加速度（幅值報警）184

5.2.13索力185

5.3構件安全性評估187

5.3.1失效概率和安全指標188

5.3.2應用示例： 江陰長江公路大橋鋼箱梁的安全性評價189

5.4疲勞性能評估192

5.4.1應力譜192

5.4.2SN麯綫193

5.4.3損傷纍積法則194

5.4.4疲勞壽命評估步驟194

5.4.5應用示例： 江陰長江公路大橋某一構造細部的疲勞

評估195

5.5時效風險概率評估198

5.5.1時效風險概率狀態評估方法199

5.5.2構件評級係統構建200

5.5.3一般評價方法203

5.6相關性分析評估204

5.7五度指標評估207

5.8標準場分析評估210

第6章

213結構健康監測中的係統運營與維護

6.1係統維護組織213

6.2係統運營與維護的外部工作條件215

6.3係統維護周期與一般要求215

6.4設備常見故障判斷與修復219

6.4.1故障分類與設備常見故障判斷219

6.4.2各類設備常見故障判斷與修復220

第7章

223工程應用案例

7.1江陰長江公路大橋結構健康監測係統升級改造

223

7.1.1橋況介紹223

7.1.2原監測係統介紹224

7.1.3係統升級改造介紹226

7.2蘇通長江公路大橋結構健康監測係統研究與

設計230

7.2.1橋況介紹230

7.2.2結構健康監測係統總體構成231

7.2.3傳感器子係統232

7.2.4數據采集與傳輸子係統233

7.2.5數據處理與控製子係統235

7.2.6結構健康評估子係統236

7.3揚州S237省道三座橋梁簡易型健康監測係統

設計與實施237

7.3.1橋況介紹237

7.3.2係統構建總體考慮238

7.3.3依托項目背景239

7.3.4係統設計240

7.3.5係統實施242

7.3.6係統功能及新技術效果試驗驗證244

7.4基於健康監測的大跨懸索橋伸縮縫狀態評定與

維修處理246

7.4.1橋況介紹246

7.4.2基於健康監測實測數據的伸縮縫狀態評估的一般方法

247

7.4.3懸索橋伸縮縫狀態評估248

7.4.4懸索橋和斜拉橋運動特性對比分析249

7.4.5伸縮縫處理措施250

7.5長大橋梁船舶撞擊實時報警252

7.5.1橋況介紹252

7.5.2報警指標選取253

7.5.3實測數據驗證255

7.6鋼箱梁橋TMD阻尼器效果監測與分析257

7.6.1橋況介紹258

7.6.2TMD工作原理及在崇啓長江公路大橋上的布設258

7.6.3TMD在崇啓長江公路大橋中的應用260

附錄1

265國內外安裝橋梁結構健康監測係統的部分橋梁

附錄2

270部分橋梁健康監測係統中采用的傳感器

附錄3

274橋梁健康監測項目工程質量評定方法及評定錶格

附3.1工程質量驗收評定274

附3.2工程質量評分274

附3.3工程質量等級評定275

附3.4評定錶格276

參考文獻290

前言/序言

近年來，我國各項基礎設施建設的發展如火如荼，“一帶一路”建設持續推進，許多重大工程項目如雨後春筍般蓬勃興建，諸如三峽工程、青藏鐵路、南水北調、三縱四橫高鐵網、港珠澳大橋、上海中心，以及由我國援建的雅萬高鐵、中老鐵路、中泰鐵路、瓜達爾港、比雷埃夫斯港，等等，不一而足。毋庸置疑，我國已成為世界上建設重大工程最多的國傢之一。這些重大工程項目就其建設規模、技術難度和資金投入等而言，不僅在國內，即使在全球範圍也都位居前茅，甚至名列世界第一。在這些工程的建設過程中湧現的一係列重大關鍵性技術難題，通過分析探索創新，很多都得到瞭很好的優化和解決，有的甚至在原來的理論、技術基礎上創造齣瞭新的技術手段和方法，申請瞭大量的技術專利。例如，632米的上海中心大廈，在這座世界最高的綠色建築的建設中，在超高層設計、綠色施工、施工監理、BIM技術等多方麵取得瞭多項科研成果，申請到8項發明專利、授權12項實用新型技術。僅在結構工程方麵，近年來就應用到瞭超深基坑支護技術、超高泵送混凝土技術、復雜鋼結構安裝技術以及結構裂縫控製技術等許多創新性的技術革新成果，有的達到瞭世界新水平。這些優化、突破和創新，對我國工程技術人員將是非常寶貴的參考和藉鑒。

在2016年3月初召開的全國人大全體會議期間，很多代錶們談到，極大量的技術創新與發展是“十三·五”時期我國宏觀經濟實現戰略性調整的一項關鍵性驅動因素，是實現國傢總體布局下全麵發展的根本支撐和關鍵動力。

同時，在新一輪科技革命的機遇麵前，也隻有在關鍵核心技術上一個個地進行創新突破，纔能實現社會生産力的全麵躍升；使我國的科研成果和工程技術掌控兩者的水平和能力盡早、盡快地全麵進入發達國傢行列，從而在國際上不斷提升技術競爭力而國力將更加強大！當前，許多工程技術創新得到瞭廣泛的認可，但在創新成果的推廣應用中卻還存在不少問題。在重大工程建設領域，

關鍵工程技術難題在實踐中得到突破和解

決後，需要把新的理論或方法進一步推廣應用，再一次次地廣泛應用於生産實踐，反過

總序

來又將再次推動技術的更進一步的

創新和發展，是為技術的可持續發展之巨大推動力。將創新成果進行係統總結，齣版一套有分量的技術專著是最有成效的一個主要方麵。這也是齣版本“重大工程建設關鍵技術研究”叢書的意義之所在。以推廣學術上的創新為主要目標，“重大工程建設關鍵技術研究”叢書主要具有以下幾方麵的特色：

1. 聚焦重大工程和關鍵項目。目前，我國基礎設施建設在各個領域蓬勃開展，各類工程項目不斷上馬，從項目體量和技術難度的角度，我們選擇瞭若乾重大工程和關鍵項目，以此為基礎，總結其中的專業理論和專業技術使之搜集成書。由於各類工程涉及領域和專業門類多，專業學科之間又有相互交叉和融閤，難以單用某個專業來設定係列叢書，所以仍然以工程大類為基本主綫，初步擬定瞭隧道與地下工程、橋梁工程、鐵道工程、公路工程、超高層與大型公共建築、水利工程、港口工程、城市規劃與建築共八個領域撰寫成係列叢書，基本涵蓋瞭我國工程建設的主要領域，以期為未來的重大工程建設提供專業技術參考指導。由於涉及領域和專業多，技術相互之間既有相通之處，也存在各自間的不同，在交叉技術領域又根據具體情況做瞭處理，以避免內容上的重復和脫節。

2. 突齣共性技術和創新成果，側重應用技術理論化。係列叢書圍繞近年來重大工程中齣現的一係列關鍵技術難題，以項目取得的創新成果和技術突破為基礎，有針對性地梳理各個係列中的共性、關鍵或有重大推廣價值的技術經驗和科研成果，從技術方法和工程實踐經驗的角度進行深入、係統而又詳盡的分析和闡述，為同類難題的解決和技術的提高提供切實的理論依據和應用參考。在“復雜地質與環境條件下的隧道施工創新技術叢書”（錢七虎院士任編委會主編）中，對當前隧道與地下工程施工建設中齣現的關鍵問題進行瞭係統闡述並形成相應的專業技術理論體係，包括深長隧道重大突湧水災害預測預警與風險控製、盾構工程遇地層軟弱不均與極軟地層的處理、類矩形盾構法、水下盾構隧道、地麵齣入式盾構法隧道、特長公路隧道、隧道地質三維探測、盾構隧道病害快速檢測、隧道及地下工程數字化、軟岩大變形隧道新型錨固材料等，使得關鍵問題在研究中得到瞭不同程度的解決和在後續中的有效實施。

3. 注重工程實用價值。書中涉及的技術成果要求在國內已多次采用，實踐證明是可靠的、有效的，有的還獲得瞭技術專利。叢書強調以理論為引領，以應用為重點，以案例為說明，所有技術成果均要求以工程項目為背景，以生産實踐為依托，使叢書既富學術內涵，又具有重要的工程應用價值。“長大橋梁建養關鍵技術叢書”（鄭皆連院士任編委會主任、陳政清院士任副主任），圍繞特大跨度懸索橋、跨海長大橋梁、多塔斜拉橋、特大跨徑鋼管混凝土拱橋、大跨度人行橋、大比例變寬度空間索麵懸索橋等重大橋梁工程，聚焦長大橋梁的設計創新理論、施工創新技術、建設難點的技術突破、橋梁結構健康監測與狀態評估、運營期維修養護等，主要內容包括大型鋼管混凝土結構真空輔助灌注技術、大比例變寬度空間索麵懸索橋體係、新型電渦流阻尼減振技術、長大橋梁的纜索吊裝和斜拉扣掛施工、超大型深水基礎超高組閤橋塔、變形智能監測、基於BIM的建養一體化，等等。這些技術的提齣以重大工程建設項目為依托，包括閤江長江一橋、閤江長江二橋、巫山長江大橋、桂廣鐵路南盤江大橋、張傢界大峽榖橋、西堠門大橋、嘉紹大橋、港珠澳大橋、虎門二橋等，書中對涉及具體工程案例的相關內容進行瞭詳盡分析，具有很好的應用參考價值。

4. 聚焦熱點，關注風險分析、防災減災、健康檢測、工程數字化等近年來學科中齣現的新興分支學科。在綠色、可持續發展的原則指導下，近年來基礎

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