一、任务来源
“基于车桥耦合振动的城市混凝土梁桥损伤诊断技术研究”是由山东省住房和城乡建设厅2019年度批准立项的科技计划项目,编号:2019-K4-1。济南城建集团有限公司和哈尔滨工业大学共同承担完成了该科研项目。
二、应用领域和技术原理
该项目成果主要应于城市桥梁行业,其技术原理可为城市中小跨径桥梁的快速检测与安全状态评价提供新的有效途径,该技术成果有利于及时发现结构损伤、保证运营安全和提高检测的效率和经济性,并可为基于车桥耦合振动原理的桥梁检测评定规程编制和修订提供理论依据和技术参考。
三、主要性能指标
1.计划达到的性能指标:
(1)总结成果,完成基于车桥耦合振动的城市桥梁损伤诊断技术研究报告;
(2)专利和软件著作权:申请国家发明专利或软件著作权1~2项;
(3)发表中文核心期刊或国外期刊或国际会议论文 3~5 篇。
2.实际完成的性能指标:
(1)完成基于车桥耦合振动的城市桥梁损伤诊断技术研究报告1份;
(2)专利和软件著作权:授权国家发明专利4项,软件著作权2项;
(3)发表论文和专著:出版专著1部,发表论文7篇。
(4)提出基于车桥振动的城市混凝土梁桥损伤诊断与结构评估技术,可降低试验用时约60%,减少人员和车辆投入约50%,经济和社会效应显著。
四、与国内外同类技术比较
目前国内外针对城市中小型混凝土梁桥损伤诊断与状态评估试验测试,常规的外观检测、技术状况和现场荷载试验检测等方法仍是主要途径。这些常规方法一般仅能检测结构表面或附近的损伤,测试仪器无法到达的部位则无法检测,较难获得结构全面信息;荷载试验则需布置较多测点,存在工作量大、费用高、耗时长和需中断交通等不足。同时,过高的检测时间和经济成本,也造成既有桥梁检测周期延长,不利于结构损伤及时发现。国内外目前尚无完善的基于车桥耦合振动的混凝土梁桥上下部结构诊断评估技术体系与方法。
本项目基于车桥耦合振动原理,通过移动车辆过桥激励下结构动力响应测试与结构状态特征参数的构建识别,创新性的提出了可实现快速、经济和低交通干扰的混凝土梁桥上部和下部结构诊断评估新技术。所提出的方法可在基本保证桥梁正常营运的前提下,实现对桥梁状态的及时有效识别和诊断,将对降低维修总体费用、保证城市桥梁性能和运营安全起到重要作用。
本项目研究提出的基于车桥耦合振动的城市桥梁诊断评估技术可在基本保证正常运营前提下,开展对桥梁既有损伤的快速检测和有效评估。研究结果将为既有混凝土梁桥的损伤检测与评定提供新的有效途径,有效弥补了现有技术手段对隐蔽结构性能评估与损伤诊断的技术不足,有利于及时发现结构损伤、保证运营安全和提高检测的效率和经济性,并可为基于动力的桥梁检测评定规程的编制和修订提供理论依据和决策参考,项目的研究具有十分现实的工程背景、重要的理论意义和应用价值。依托项目研究开发了体系方法对应的软件系统,并通过工程实例进行了验证与应用,取得了良好的效果。后继课题组将联合城市桥梁运维管理单位,深化研究成果的应用和拓展应用场景范围。项目研究成果在降低城市桥梁维修总体费用、保证城市桥梁性能和运营安全等方面具有广阔的推广应用前景。