桥梁作为公共交通的重要载体,对区域交通的通畅运行、社会经济发展起到至关重要的作用。随着社会经济的飞跃式发展,桥梁交通流量快速提升,桥梁安全危害影响加剧。桥梁因为恶劣使用环境、荷载作用、年限过长等因素导致桥梁损伤,产生病害,威胁桥梁安全,引起桥梁事故。
桥梁作为公共交通的重要载体,对区域交通的通畅运行、社会经济发展起到至关重要的作用。随着社会经济的飞跃式发展,桥梁交通流量快速提升,桥梁安全危害影响加剧。桥梁因为恶劣使用环境、荷载作用、年限过长等因素导致桥梁损伤,产生病害,威胁桥梁安全,引起桥梁事故。
为了实现各阶段桥梁生命线状态的可知性、可测性,及时了解、掌握桥梁的健康动态与安全状态,验证设计理论并指导后续同类型桥梁的设计,对其建立一个科学的运营期健康与安全监测系统显得尤为重要。
桥梁健康监测的基本内涵即是通过对桥梁结构状况的监控与评估,为桥梁在特殊气候、交通条件下或桥梁运营状况异常严重时发出预警信号,为桥梁的维护维修和管理决策提供依据与指导。
我国桥梁健康监测系统应用起步于上世纪90年代,历经20余年技术和理论发展,目前正进入一个全新的时期。从上世纪90年代末的探索阶段到2005年后开始的大规模建设阶段,不同时期健康监测系统行业所关注的重点和发展特征均不同。
健康监测系统的主要任务是:通过传感手段获知桥梁寿命周期内结构的输入、本体及各种响应数据,在必要的数据积累上,通过数据清洗和结合时空多尺度的结构性能评价方法,实现结构寿命周期内大量的慢变量、适度的中变量及少量的快变量的因果映射和规律捕捉,进而实现有针对性地管养决策。因此,传感系统的寿命及布点方式、监测数据的挖掘方法与效率,以及数据规律与结构性态评价的关系模型等,均是健康监测目标能否达到的关键因素。
以前的桥梁安全性检查方法,主要是技术人员到桥梁、道路现场定期检查,工作效率低,且目前公路桥梁管理系统数据采集基本上以人工采集为主,需要肉眼观察桥梁各部分情况,再加以人工记录录入,准确性较差。而且由于桥梁的数量巨大,检查方法无法对所有桥梁进行有效的评估,时常遗漏一些危桥的重要信息,从而造成一些本可以规避的风险。
随着物联网、大数据、智慧城市的不断深入发展,对桥梁的健康安全监测、重要结构部位的养护,都已离不开对传感器的应用。一些可靠、精确和便宜的新型传感器的开发和应用(如压力传感器、位移测量传感器、应变测量传感器、振动测量传感器等),有力推动了桥梁健康安全监测智慧化的发展。预计到2022年,中国桥梁健康监测系统行业市场规模将突破28亿元。目前,我国已有140余座大桥安装桥梁健康监测系统,遍及各种桥型。
自20世纪90年代以来,我国陆续在上海徐浦大桥、江阴长江大桥、润扬长江大桥、东海大桥、苏通大桥、香港青马大桥等大型控制性工程上,组建了不同内容、不同规模的健康监测系统。近年来,随着土木工程与信息科学的快速发展,健康监测的理论和技术日新月异,各种新材料、新装备和新方法不断涌现,桥梁信息化、数字化、智能化已成为进一步强化大跨径桥梁维护和安全的重要发展方向。
目前我国公路桥梁数量已超过80万座,高铁桥梁累积长度超过1万公里。仅宜宾以下的长江干流上,包括在建的长江大桥总量达到135座。
从供给端来看,除了交通领域现有的从事桥梁监测业务的机构外,业主单位下属企业和以往做桥梁检测业务的公司也开始纷纷入局,更有甚者行业外拥有超强技术人才储备的软件开发和系统集成类公司跨界而入。
12月14日清晨,在武汉长江大桥汉阳侧通道门附近,中铁大桥科学研究院的技术人员带队陆续进入大桥铁路桥面,根据测点布置方案,安装着各类功能不同的传感器,24小时监测大桥的健康状况。据悉,武汉长江大桥健康监测平台将于本月底之前交付验收,即将上线为大桥撑起“健康保护伞”。至此,武汉所有长江大桥都安装上了健康智慧监测系统。
在65年的风雨岁月里,武汉长江大桥共历经过往船只的七八十次大小撞击,但均未伤及筋骨,有“桥坚强”的美誉。但随着桥龄增长,大桥在长期运营过程中,不可避免会受到环境侵蚀、重载铁路荷载的长期作用等影响,产生性能劣化和损伤,同时,经常发生的船舶和车辆碰撞桥梁的事故,若不能及时发现并得以合理维护和维修,轻则影响桥梁正常使用、增加桥梁维护维修成本,重则缩短桥梁使用寿命,甚至导致桥梁破坏等事故。
武汉长江大桥健康监测系统通过在桥梁上安装长期监测传感器及采集设备,实现对桥梁进行长期安全监测,并通过系统平台向用户提供桥梁状态查询、评估结果的功能,助力大桥信息化运维及养护业务的提质增效。该系统还预留铁路线桥群接口,远期将接入京广线铁路桥群智慧管理平台。
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2022-2027年中国桥梁健康监测系统行业发展分析与投资研究咨询报告
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