2018年7月28日，全國(guó)首屆地震科普大會(huì)在河北唐山開(kāi)幕，亮相大會(huì)地震科普展的“港珠澳大橋地震安全監(jiān)測(cè)與評(píng)估系統(tǒng)”頗受關(guān)注。

研發(fā)人員表示，該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)地震報(bào)警、強(qiáng)震動(dòng)事件報(bào)警、自動(dòng)化健康診斷及地震風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等功能，將為港珠澳大橋通車(chē)後的安全運(yùn)行保駕護(hù)航。

港珠澳大橋，和國(guó)內(nèi)其他橋梁工程的設(shè)計(jì)壽命100年不同，它的設(shè)計(jì)壽命為120年。并要求能抗8度地震烈度，抵禦16級(jí)臺(tái)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(biāo)準(zhǔn)。

即使如此，大型橋梁在長(zhǎng)期使用過(guò)程中，由于荷載作用、老化、疲勞和腐蝕等各種因素的影響會(huì)發(fā)生結(jié)構(gòu)損傷，監(jiān)測(cè)修複這些損傷是養(yǎng)護(hù)部門(mén)的日常工作，也是橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主要服務(wù)對(duì)象。

地震對(duì)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(yán)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(zhǎng)周期地震動(dòng)以及近斷層大震的影響時(shí)，同樣會(huì)造成落梁、倒塌破壞等，這些大橋一般造價(jià)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(jì)損失巨大。

所以借助計(jì)算機(jī)技術(shù)，結(jié)合現(xiàn)有的橋梁安全評(píng)估理論方法，開(kāi)發(fā)大型橋梁地震安全性在線監(jiān)測(cè)與評(píng)估系統(tǒng)，對(duì)地震事件處理決策以及後續(xù)的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)與性能評(píng)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(jì)和加固提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

 “港珠澳大橋地震安全監(jiān)測(cè)與評(píng)估系統(tǒng)”是利用布置在大橋關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)上的力平衡式加速度傳感器，對(duì)橋梁的振動(dòng)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，基于監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及設(shè)定的閾值對(duì)地震事件進(jìn)行報(bào)警，利用選定的評(píng)價(jià)方法、設(shè)定的評(píng)價(jià)指標(biāo)，結(jié)合橋梁仿真模塊，對(duì)大橋遇到地震事件後的安全狀況進(jìn)行評(píng)估。

系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)方面的功能： 用戶管理、 橋梁振動(dòng)數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)、 實(shí)時(shí)報(bào)警、 數(shù)據(jù)分析、 橋梁仿真及安全評(píng)估：

（1）用戶管理：根據(jù)不同用戶需求，劃分權(quán)限，對(duì)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(guó)地震局制定的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)制定數(shù)據(jù)表，編寫(xiě)軟件端口，采集存儲(chǔ)橋梁實(shí)時(shí)振動(dòng)數(shù)據(jù)。

（3）實(shí)時(shí)報(bào)警：實(shí)時(shí)計(jì)算分析橋梁振動(dòng)數(shù)據(jù)，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的閾值，對(duì)地震、撞擊等事件進(jìn)行報(bào)警。

（4）數(shù)據(jù)分析：采用若幹特定的橋梁振動(dòng)數(shù)據(jù)處理和分析方法，獲得不同方法計(jì)算得到的橋梁損傷指標(biāo)，并設(shè)計(jì)其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，利用數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行存儲(chǔ)。

（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(shí)現(xiàn)三維直觀顯示，并針對(duì)設(shè)定地震動(dòng)或?qū)嶋H地震記錄作為輸入，計(jì)算橋梁的地震響應(yīng)，對(duì)大橋的抗震性能進(jìn)行預(yù)測(cè)。

（6）安全評(píng)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(píng)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(dá)船航道橋和九洲航道橋這三個(gè)橋段的關(guān)鍵位置布設(shè)加速度傳感器，可精確測(cè)量橋梁的振動(dòng)信號(hào)，反映大跨度橋梁的動(dòng)力特性。

在對(duì)大型橋梁強(qiáng)震動(dòng)在線監(jiān)測(cè)、實(shí)時(shí)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(shí)現(xiàn)在強(qiáng)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(bào)。

對(duì)未來(lái)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(jìn)行預(yù)測(cè)，為大型橋梁安全運(yùn)行提供實(shí)時(shí)的在線服務(wù)。

來(lái)源丨http://bbs.zhulong.com/102020_group_3000015/detail32876840

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