橋梁工程的“地震家庭醫生”你不來圍觀麼？

2018年7月28日，全國首屆地震科普大會在河北唐山開幕，亮相大會地震科普展的“港珠澳大橋地震安全監測與評估系統”頗受關注。

研發人員表示，該系統可實現實時地震報警、強震動事件報警、自動化健康診斷及地震風險評估等功能，将為港珠澳大橋通車後的安全運行保駕護航。

港珠澳大橋，和國内其他橋梁工程的設計壽命100年不同，它的設計壽命為120年。并要求能抗8度地震烈度，抵禦16級臺風。可别小看這些數字，港珠澳大橋建設幾乎用了世界最苛刻的标準。

即使如此，大型橋梁在長期使用過程中，由于荷載作用、老化、疲勞和腐蝕等各種因素的影響會發生結構損傷，監測修複這些損傷是養護部門的日常工作，也是橋梁健康監測系統的主要服務對象。

地震對橋梁所造成的影響也不可忽視，一旦破壞性地震發生，所造成的後果是非常嚴重的。如2008年汶川地震就造成了上千座橋梁受損或倒塌。

而大跨度橋梁在遭受長周期地震動以及近斷層大震的影響時，同樣會造成落梁、倒塌破壞等，這些大橋一般造價高昂，樞紐作用明顯，一旦倒塌或者封閉，造成的直接和間接經濟損失巨大。

所以借助計算機技術，結合現有的橋梁安全評估理論方法，開發大型橋梁地震安全性在線監測與評估系統，對地震事件處理決策以及後續的長期監測與性能評定，将是有益的輔助措施，而且可為橋梁結構的抗震設計和加固提供基礎數據。

 “港珠澳大橋地震安全監測與評估系統”是利用布置在大橋關鍵節點上的力平衡式加速度傳感器，對橋梁的振動進行在線監測，基于監測數據及設定的阈值對地震事件進行報警，利用選定的評價方法、設定的評價指标，結合橋梁仿真模塊，對大橋遇到地震事件後的安全狀況進行評估。

系統主要實現以下幾個方面的功能： 用戶管理、 橋梁振動數據采集存儲、 實時報警、 數據分析、 橋梁仿真及安全評估：

（1）用戶管理：根據不同用戶需求，劃分權限，對不同用戶顯示或者限制特定内容和操作。

（2）數據采集：采用中國地震局制定的統一結構制定數據表，編寫軟件端口，采集存儲橋梁實時振動數據。

（3）實時報警：實時計算分析橋梁振動數據，根據預先設定的阈值，對地震、撞擊等事件進行報警。

（4）數據分析：采用若幹特定的橋梁振動數據處理和分析方法，獲得不同方法計算得到的橋梁損傷指标，并設計其數據結構，利用數據庫對分析結果進行存儲。

（5）橋梁仿真：基于快速橋梁數值仿真技術，建立大型橋梁的三維有限元模型，獲得結構的模态及振型，結合特定控件，實現三維直觀顯示，并針對設定地震動或實際地震記錄作為輸入，計算橋梁的地震響應，對大橋的抗震性能進行預測。

（6）安全評估：結合數據分析結果以及大橋地震響應仿真結果，綜合評估橋梁的地震安全性。

該系統已在港珠澳大橋青州航道橋、江海直達船航道橋和九洲航道橋這三個橋段的關鍵位置布設加速度傳感器，可精确測量橋梁的振動信号，反映大跨度橋梁的動力特性。

在對大型橋梁強震動在線監測、實時分析和結構仿真深入研究的基礎上，這套系統可實現在強震作用、船撞及自然破壞等情況下橋梁的安全性診斷和警報。

對未來地震環境或設定地震輸入下，橋梁的破壞狀态及薄弱部位進行預測，為大型橋梁安全運行提供實時的在線服務。

來源丨http://bbs.zhulong.com/102020_group_3000015/detail32876840

編輯丨新海通