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(jiān)測與評估系統(tǒng)”頗受關(guān)注。

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

港珠澳大橋，和國內(nèi)其他橋梁工程的設(shè)計壽命100年不同，它的設(shè)計壽命為120年。并要求能抗8度地震烈度，抵禦16級臺風(fēng)?？蓜e小看這些數(shù)字，港珠澳大橋建設(shè)幾乎用了世界最苛刻的標準。

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(fā)生結(jié)構(gòu)損傷，監(jiān)測修複這些損傷是養(yǎng)護部門的日常工作，也是橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)的主要服務(wù)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(fā)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(jīng)濟損失巨大。

所以借助計算機技術(shù)，結(jié)合現(xiàn)有的橋梁安全評估理論方法，開發(fā)大型橋梁地震安全性在線監(jiān)測與評估系統(tǒng)，對地震事件處理決策以及後續(xù)的長期監(jiān)測與性能評定，將是有益的輔助措施，而且可為橋梁結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計和加固提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

 “港珠澳大橋地震安全監(jiān)測與評估系統(tǒng)”是利用布置在大橋關(guān)鍵節(jié)點上的力平衡式加速度傳感器，對橋梁的振動進行在線監(jiān)測，基于監(jiān)測數(shù)據(jù)及設(shè)定的閾值對地震事件進行報警，利用選定的評價方法、設(shè)定的評價指標，結(jié)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(tǒng)主要實現(xiàn)以下幾個方面的功能： 用戶管理、 橋梁振動數(shù)據(jù)采集存儲、 實時報警、 數(shù)據(jù)分析、 橋梁仿真及安全評估：

（1）用戶管理：根據(jù)不同用戶需求，劃分權(quán)限，對不同用戶顯示或者限制特定內(nèi)容和操作。

（2）數(shù)據(jù)采集：采用中國地震局制定的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)制定數(shù)據(jù)表，編寫軟件端口，采集存儲橋梁實時振動數(shù)據(jù)。

（3）實時報警：實時計算分析橋梁振動數(shù)據(jù)，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的閾值，對地震、撞擊等事件進行報警。

（4）數(shù)據(jù)分析：采用若幹特定的橋梁振動數(shù)據(jù)處理和分析方法，獲得不同方法計算得到的橋梁損傷指標，并設(shè)計其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，利用數(shù)據(jù)庫對分析結(jié)果進行存儲。

（5）橋梁仿真：基于快速橋梁數(shù)值仿真技術(shù)，建立大型橋梁的三維有限元模型，獲得結(jié)構(gòu)的模態(tài)及振型，結(jié)合特定控件，實現(xiàn)三維直觀顯示，并針對設(shè)定地震動或?qū)嶋H地震記錄作為輸入，計算橋梁的地震響應(yīng)，對大橋的抗震性能進行預(yù)測。

（6）安全評估：結(jié)合數(shù)據(jù)分析結(jié)果以及大橋地震響應(yīng)仿真結(jié)果，綜合評估橋梁的地震安全性。

該系統(tǒng)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(guān)鍵位置布設(shè)加速度傳感器，可精確測量橋梁的振動信號，反映大跨度橋梁的動力特性。

在對大型橋梁強震動在線監(jiān)測、實時分析和結(jié)構(gòu)仿真深入研究的基礎(chǔ)上，這套系統(tǒng)可實現(xiàn)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(huán)境或設(shè)定地震輸入下，橋梁的破壞狀態(tài)及薄弱部位進行預(yù)測，為大型橋梁安全運行提供實時的在線服務(wù)。

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

編輯丨新海通