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智慧桥梁健康监测评估技术的挑战及解决方案
日期:2019-8-16 9:39:03 作者:佚名 来源:本站原创
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吴智深 东南大学教授

人物介绍

吴智深,男,东南大学教授、博士生导师,1961年6月出生于江苏省镇江市。分别于1983和1986年获南京工学院(现东南大学)学士和硕士学位。1990年3月获日本国立名古屋大学工学博士学位。中组部“千人计划”国家特聘专家,教育部“长江学者奖励计划”讲座教授。2018年当选为日本工程院外籍院士。

吴智深教授现任东南大学校长特别助理,东南大学城市工程科学技术研究院院长,土木工程学院学术委员会主任,一级学科学术带头人,玄武岩纤维生产及应用技术国家地方联合工程研究中心主任。 农工党江苏省委副主任委员。

吴智深教授领衔完成的“纤维增强复合材料的高性能及结构性能提升关键技术与应用”荣获2012年度国家科技进步二等奖。 2014年当选美国土木工程师学会会士。2016年4月,国际土木工程纤维增强复合材料(FRP)学会(IIFC)奖励评选委员会宣布授予东南大学土木工程学院吴智深教授学会奖章(IIFC Medal)。

内容简介

一、实现结构安全长寿命保障的必要性及精准检测/监测技术要求-智慧基础设施

日本庞大基础设施维护管理/更新的战略

专家报告|第09期智慧桥梁健康监测评估技术的挑战及解决方案

管理维护方式方法

事后型维护:发生病症后治疗,对症下药,

预防型维护:定期提前维护,防患于未然

预知型维护:通过高性能长期监测技术,解析评估技术和智能化技术精确把握结构的早 期病状,追求效益/成本比最大化或全寿命周期成本最小化

通过预知性维护追求全寿命周期成本最小化

专家报告|第09期智慧桥梁健康监测评估技术的挑战及解决方案

安全长寿命(安全性、耐久性、健康性)技术要求

二、自动化检测技术及损伤精准探测与识别

桥隧等实际工程中的应用现状

针对材料性能检查(如强度、弹性模量):以冲击锤为主,获得混凝土强度 等基本性能参数

技术优势:满足新建结构的品质调查和定期维护检查,操作简便;依据既有标准实验方法

针对结构表面损伤(如裂缝宽度、深度):以超声波检测技术为主,探知裂 缝相关参数

技术优势:检测结果直观、可信度高;定量测量精度还有待提高

针对结构内部损伤检测(混凝土空洞、钢筋腐蚀):以传统的铁锤敲打音谱分析法为主, 其次是电磁波扫描和光纤内窥探伤。

技术优势:敲打音法操作简单;电磁雷达波扫描等方法通过图像直观的显示损伤,短时间内即可完成多个对象的检测

电磁波检测技术进展

(1)基本原理:微波在混凝土等介质中传递 时出现的界面反射

(2)技术特点:非接触式检测方式,探测钢筋位置、混凝土厚度、 内部空隙

(3)实际应用中的问题:精准计算钢筋、空腔深度时,需预输入不同介质内传播速度;微波传播速度受混凝土等导电率、导磁率和电阻率等多参数影响;不同成分的混凝土内传播速度各异,需对混凝土介质取样标定传播速度;设备须置于混凝土表面,大范围检测使用困难。

超声波检测技术进展

(1) 基本原理:超声波传递时间及速度、反 射波解析

(2)技术特点:非接触式表面探伤,检测周期短、效率高;检测方式 多样(垂直/斜入射,单点/多点/移动);探测结构均 一性、混凝土品质变化、裂缝、浅层损伤(3-5cm)

(3)实际应用中的问题:变截面结构和复杂损伤时,难以形成客观的检测结果;目前超声脉冲波检测主要用于对结构局部损伤的精查;多个及复杂形状的损伤识别精度尚且不够,图像特征值提取算法尚需要进一步提高

结构健康监测技术及损伤精准探测与识别评估

结构健康监测技术有三大瓶颈包括:海量数据无法有效分析结构损伤;传感器功能单一、耐久性差,缺乏有效的性能评估方法;系统综合性能不足(以光纤传感技术为例)

中小跨径桥梁安全与健康监测方案

专家报告|第09期智慧桥梁健康监测评估技术的挑战及解决方案

隧道安全与健康监测系统

专家报告|第09期智慧桥梁健康监测评估技术的挑战及解决方案

隧道纵向不均匀沉降变形监测方案

第09期智慧桥梁健康监测评估技术的挑战及解决方案

结论

1)基于发达国家的经验教训和我国基础设施的量和质方面的突出 问题,通过建立智慧基础设施及其资产管理系统,实现桥梁的安全 服役及长寿命化,有效降低维护管理费用的必要性已是势在必行;

2)桥梁隧道等交通基础设施安全长寿命的关键之一是解决损伤的精 准检/监测。从事后性维护管理模式向预防/预知维护管理模式转变 的有效性在发达国家已得到了一定的成效。同时基于自动化检测与 健康监测技术的预知性维护管理模式也逐步得到了各方面的认可;

3)近年来结构自动化检测与健康监测技术有了长足进步,可望在 结构精准探测及结构健康状态评估发挥更大作用;

4)结构区域分布传感理念顺乎了工程结构的特性特征,有机地弥 补了结构局部传感和宏观传感的不足;区域分布传感数据能够有效 的用于损伤的早期即精准识别及状态全面评估。


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