一种斜拉桥结构状态评价系统及评定方法与流程

技术特征：

1.一种斜拉桥结构状态评价系统，其特征在于，包括传感器物理层子系统、数据采集与传输系统、数据处理与控制系统和结构状态评价系统四个子系统；

所述传感器物理层子系统，包括传感器组，用于实时采集桥梁结构所处环境变化、车辆荷载变化及结构响应数据；

所述数据采集与传输系统，包括光纤光栅解调仪、数据采集仪和通讯模块；

所述光纤光栅解调仪将传感器组采集到的数据转换成数字信号传送给数据采集仪进行预处理，预处理后的数据通过通信模块传送至数据处理计算机；

所述数据处理与控制系统，包括数据处理计算机和大容量数据存储系统；

所述数据处理计算机中装有结构分析软件，运用该软件对接收到的数据进行分析处理并传送给大容量数据存储系统，建立桥梁监测信息公共数据库，各部门人员可根据自身需求调取数据做进一步的分析处理；

所述结构状态评价系统，包括计算机，其中装有结构安全管理评估系统；所述结构状态评价系统是一种利用桥梁监测信息公共数据库为基础，该系统通过施工控制过程的监测数据、桥梁成桥完整性检测的数据、桥梁生命周期的环境变化和结构响应的数据，对某一时间段内观察值斜拉桥状态量进行评定，当桥梁结构在突发事件下或结构使用状况严重异常时触发预警信号，实现在线监测。

2.根据权利要求1所述的一种斜拉桥结构状态评价系统，其特征在于，所述传感器组包括位移计、水压仪、倾角仪、雨量计、应变计、钢筋腐蚀计、形变仪、振动传感器、温度传感器、钢筋计、应变计、沉降计、水准仪、裂缝计、土压计等及与之匹配的放大装置、二次仪表。

3.根据权利要求1所述的一种斜拉桥结构状态评价系统，其特征在于，所述数据采集仪采用ALOT-EXPLORER多功能数据采集仪，根据不同种类数据的特点，采取压缩、过滤等方式对数据进行预处理，避免数据量过于庞大。

4.根据权利要求1所述的一种斜拉桥结构状态评价系统，其特征在于，所述结构状态评价系统具有共享性。

5.根据权利要求1所述的一种斜拉桥结构状态评价系统，其特征在于，所述结构状态评价系统的运行环境为Windows操作系统下，采用Delphi和Access2000后台数据库开发软件进行研究和开发；运行的软件环境为WindowsXP/2000，对硬件环境无特别要求，采用通用的台式机或笔记本电脑即可，在线的要求有服务器和大型监测设备。

6.根据权利要求1所述的一种斜拉桥结构状态评价系统，其特征在于，所述光纤光栅解调仪选用FBG-1000便携式光纤光栅解调仪。

7.根据权利要求1所述的一种斜拉桥结构状态评价系统的评定方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，传感器物理层子系统实时采集桥梁结构所处环境变化、车辆荷载变化及结构响应数据；

步骤2，数据采集与传输系统中，光纤光栅解调仪将传感器组采集到的数据转换成数字信号传送给数据采集仪进行预处理，预处理后的数据通过通信模块传送至数据处理计算机；

步骤3，运用数据处理与控制系统内的软件对接收到的数据进行分析处理并传送给大容量数据存储系统，建立桥梁监测信息公共数据库；

步骤4，结构状态评价系统通过施工控制过程的监测数据、桥梁成桥完整性检测的数据、桥梁生命周期的环境变化和结构响应的数据，对某一时间段内观察值斜拉桥状态量进行评定；

步骤5，针对每一条桥的长期运行的实测数据趋势采用相对变化的状态量安全评估阀值判定斜拉桥状态，将斜拉桥状态界限阀值的制定分为两类：第一类属于静态的状态量或缓变状态量，包括如索力、主梁允许变形、主梁高层误差、索塔的倾斜度；第二类属于动态状态量，包括振动、动应变、线形；

步骤6，基于观察值相对变化的安全评估准则分A、B、C、D四个等级，对应正常、注意、异常及严重状态；提出如下状态限值设定方法，假定大量统计数据，选取1～3年的均值；σ：大量统计数据选取1～3年的均值；M:一个时间段内选取1个月观测值的平均值；在该时间段内观察值状态量的评定准则：

主梁振动及索振动：

当时，处于正常状态；当时，处于注意状态；当时，处于异常状态；当时，处于严重状态；

挠度和应变：

当时，处于正常状态；当或时，处于注意状态；当或时，处于异常状态；当或时，处于严重状态。

8.根据权利要求7所述的一种斜拉桥结构状态评价系统的方法，其特征在于，所述步骤6中，

统计计算及σ时，针对长期数据的统计计算过程中，个别时间段发生硬件软件故障及停电引起的缺失数据或错误数据必须被剔除；

对于同一状态量的不同测点设定不同的限值；不同的位置状态量水平及其变化应该是不同的，不同测点报警限值应该不同；

主梁振动和索振动值总是正的，状态量分界阀值是一条线；应变和挠度是代数量，有正有负；

结构状态评价系统针对的是桥梁在长时间内性能的变化趋势，发生大风或超重车辆开过或大量重车同时通过，在短时间内会造成桥梁振动比平时大得多，如果按照分钟统计值则会超过严重状态阀值，这种情况下仍然不应作为报警处理。