CN111238748B - 箱梁桥可移动式快速化监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种针对箱梁桥的通用化、集成化、方便携带，同时能够准确、有效地对箱梁桥进行完备地监控的箱梁桥可移动式快速化监测系统，用于对箱梁桥的跨中截面进行监测从而对该箱梁桥的损伤程度进行监控，其特征在于，包括：数据采集装置；以及数据分析装置，与所述数据采集装置通信连接，其中，所述数据采集装置具有：多个数据采集部，用于采集所述箱梁桥的监测信息，包括多个应变传感器以及多个集成传感器；以及采集侧通信部，用于将所述监测信息发送给所述数据分析装置，所述数据分析装置具有：传感器信息存储部、判定阈值存储部、中性轴指标获取部、桥梁损伤判断部以及损伤信息输出部。

Description

箱梁桥可移动式快速化监测系统

技术领域

本发明属于桥梁检测领域，涉及一种常见类型城市高架桥梁的可移动式快速化短期监测方案，具体涉及一种针对大箱梁桥以及小箱梁桥的可移动式快速化监测系统。

背景技术

随着科学技术的进步和交通事业的发展，桥梁在国民经济和社会地位中起着举足轻重的作用。因此桥梁的安全性、耐久性和适用性也日渐受到关注和重视。

目前我国已建成的公路高架桥梁约有84万座，我国总体从桥梁集中建设步入到集中管养阶段，若单独设计每一座桥的监测工法、安装长期的传感器进行监测并搭配相关系统的作法，无疑会产生成本高、工期长的问题。

现在的桥梁由于长期受到气候、氧化、腐蚀或受到突发性地震、爆炸等因素影响，以及长期在日益增加的车流量(荷载)的作用下遭受疲劳等影响，桥梁各种功能可能出现退化等情况，亟需健康监测管理。在所有高架桥梁中，大箱梁桥以及小箱梁桥作为城市高架桥的常见类型之一，大箱梁桥约有10％占比、小箱梁桥的占比约11％。因此研发一种针对箱梁桥的通用性快速监测系统具有重要意义。

发明内容

为解决上述问题，提供一种针对箱梁桥的通用化、集成化、方便携带，同时能够准确、有效地对箱梁桥进行完备地监控的箱梁桥可移动式快速化监测系统，本发明采用了如下技术方案：

本发明提供了一种箱梁桥可移动式快速化监测系统，用于对箱梁桥的跨中截面进行监测从而对该箱梁桥的损伤程度进行监控，其特征在于，包括：数据采集装置；以及数据分析装置，与所述数据采集装置通信连接，其中，所述数据采集装置具有：多个数据采集部，用于采集所述箱梁桥的监测信息，包括多个应变传感器以及多个集成传感器；以及采集侧通信部，用于将所述监测信息发送给所述数据分析装置，所述数据分析装置具有：传感器信息存储部、判定阈值存储部、中性轴指标获取部、桥梁损伤判断部以及损伤信息输出部，所述传感器信息存储部存储有每个所述数据采集部的安装位置信息，所述判定阈值存储部存储有预设的损伤判定阈值，所述中性轴指标获取部用于根据各个所述数据采集部采集到的所述监测信息以及相应的所述安装位置信息获取所述箱梁桥的中性轴指标，包括中性轴高度获取单元、中性轴高度统计单元、中性轴高度判断单元以及中性轴指标计算单元，所述中性轴高度获取单元用于根据所述监测信息以及所述安装位置信息获取多个与所述数据采集部对应的监测截面上的中性轴高度，所述中性轴高度统计单元用于对一天内所有获取的所述中性轴高度进行频数统计并得到中性轴统计数据，所述中性轴高度判断单元用于判断每个所述监测截面所对应的所述中性轴统计数据是否符合正态分布，所述中性轴指标计算单元用于在所述中性轴指标判断单元判断为符合正态分布时对所述中性轴指标数据进行计算并将得到的中性轴指标数据的正态分布的均值和标准差作为所述中性轴指标，所述桥梁损伤判断部用于判断所述中性轴指标的变化幅度是否超出所述损伤判定阈值，若判断超出，则判定所述箱梁桥存在损伤并通过所述损伤信息输出部将被判断超出的所述中性轴指标作为桥梁损伤信息进行输出。

本发明提供了一种箱梁桥可移动式快速化监测系统，用于对箱梁桥的跨中截面进行监测从而对该箱梁桥的损伤程度进行监控，其特征在于，包括：数据采集装置；以及数据分析装置，与所述数据采集装置通信连接，其中，所述数据采集装置具有：多个数据采集部，用于采集所述箱梁桥的监测信息，包括多个应变传感器以及多个集成传感器；以及采集侧通信部，用于将所述监测信息发送给所述数据分析装置，所述数据分析装置具有：判定阈值存储部、损伤指标获取部、桥梁损伤判断部以及损伤信息输出部，所述判定阈值存储部存储有预设的损伤判定阈值，所述损伤指标获取部基于所述箱梁桥的影响线并根据所述监测信息获取所述箱梁桥的损伤识别指标，所述桥梁损伤判断部用于判断所述损伤识别指标的变化幅度是否超出所述损伤判定阈值，若判断超出，则判定所述箱梁桥存在损伤并通过所述损伤信息输出部将被判断超出的所述损伤识别指标作为桥梁损伤信息进行输出。

本发明提供的箱梁桥可移动式快速化监测系统，还可以具有这样的技术特征，其中，所述损伤识别指标定义有如下两组：

式中，F_a和F_b是由两次测量得到的同一观测量的影响线，F(i,j)F是第i个观测量的影响线上第j个点的值，D_P1(i)与D_P2(i)为按第i个观测量判断结构已发生损伤的可能性，D_L1(j)与D_L2(j)为结构在第j个点发生损伤的可能性，所述桥梁损伤判断部在进行判断时所基于的变化幅度为所述损伤识别指标在移动荷载到达前后的差值。

本发明提供的箱梁桥可移动式快速化监测系统，还可以具有这样的技术特征，其中，所述箱梁桥为大箱梁桥，所述数据采集部为应变传感器以及集成传感器，所述应变传感器对称布设于所述大箱梁桥的箱梁外腹板的两侧，所述集成传感器，平均布设于所述大箱梁桥的梁底，所述集成传感器由应变传感器和温度传感器构成。

本发明提供的箱梁桥可移动式快速化监测系统，还可以具有这样的技术特征，其中，所述集成传感器的布设数量与所述大箱梁桥的单箱箱梁底板的横向宽度有关。

本发明提供的箱梁桥可移动式快速化监测系统，还可以具有这样的技术特征，其中，所述箱梁桥为小箱梁桥，所述数据采集部为应变传感器，若所述小箱梁桥的箱梁数量不大于四，则对每个所述箱梁均选取一侧腹板，并在该腹板的上下端各布置一个所述应变传感器；若所述小箱梁桥的箱梁数量大于四，则每间隔一根所述箱梁选取所述箱梁的一侧腹板，并在该腹板的上下端各布置一个所述应变传感器。

本发明提供的箱梁桥可移动式快速化监测系统，还可以具有这样的技术特征，其中，所述数据采集装置的安装拆卸工法为：使用合成树脂将预先埋好螺栓且预先打好螺栓孔的钢板设置于所述箱梁桥的桥体结构上，所述数据采集部安装于钢板上的预埋螺栓上，拆卸时放松螺母即可将所述数据采集部卸下，钢板保留在桥体结构上以供后续监测继续使用。

本发明提供的箱梁桥可移动式快速化监测系统，还可以具有这样的技术特征，云终端，与所述数据分析装置通信连接，具有：云端侧通信部，用于接收所述监测信息以及所述桥梁损伤判断部输出的判断结果；云端侧存储部，用于对所述监测信息和所述判断结果进行对应存储，从而构建形成监测数据库。

发明作用与效果

根据本发明的箱梁桥可移动式快速化监测系统，由于具有数据采集装置以及数据分析装置，从而通过数据采集装置中的多个数据采集部对桥梁的监测信息进行实时采集，并通过数据分析装置根据这些监测信息计算中性轴指标，进一步根据该中性轴指标完成桥梁损伤的判断，通过上述针对箱梁桥的数据采集以及分析，就能提供较完备的状态数据，对桥梁的长期性能退化具有一定的判断能力，从而提供较为完善的后处理分析能力，大大降低桥梁的监控成本。因此，本发明的系统为一种仅通过设置数据采集装置以及数据分析装置就能完成桥梁有效监控的便携式桥梁健康监测系统，容易在箱梁桥上普及与推广，能够对箱梁桥进行规范性反复监测实现长期性能评估，提高桥梁预防性养护技术水平。

另外，在通过数据分析装置进行分析时，本发明的箱梁桥可移动式快速化监测系统还可以通过影响线计算桥梁的损伤识别指标，能够消除上述通过中性轴识别结构损伤对测数量的依赖性，直接对全部截面的位移进行观测从而通过影响线更精确、稳定地对桥梁的损伤程度进行获取及判定，更好地实现对箱梁桥的不断监控。

附图说明

图1是本发明实施例一中用于装配式梁桥的可移动式快速化监测系统的结构框图；

图2是本发明实施例一中数据采集装置的结构框图；

图3是本发明实施例一中对于大箱梁桥的数据采集装置的安装示意图；

图4是本发明实施例一中对于小箱梁桥的数据采集装置的安装示意图；

图5是本发明实施例一中数据采集部的安装示意图；

图6是本发明实施例一中数据分析装置的安装示意图；

图7是本发明实施例一中数据分析装置的结构框图；

图8是本发明实施例一中云终端的结构框图；

图9是本发明实施例一中箱梁桥可移动式快速化监测系统的工作流程图；以及

图10是本发明实施例二中数据分析装置的结构框图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下结合实施例及附图对本发明的用于装配式梁桥的可移动式快速化监测系统作具体阐述。

<实施例一>

图1是本发明实施例一中用于装配式梁桥的可移动式快速化监测系统的结构框图。

如图1所示，本发明的用于装配式梁桥的可移动式快速化监测系统100用于对装配式桥梁的结构安全进行监测分析，包括数据采集装置10、数据分析装置20以及云终端30。

在本实施例中，数据采集装置10和数据分析装置20之间通信数据传输线缆进行通信连接，数据分析装置20和云终端30之间通过无线通信连接。

图2是本发明实施例一中数据采集装置的结构框图。

如图2所示，数据采集装置10具有多个数据采集部101、采集侧通信部102以及采集侧控制部103。

采集侧通信部102用于数据采集装置10中其余各个部分之间的通信交换以及与数据分析装置20和云终端30之间的通信交换。

采集侧控制部103用于对数据采集装置10中其余各个部分的工作进行控制。

数据采集部101用于实时采集箱梁桥的监测信息。

本实施例中，箱梁桥为大箱梁桥或小箱梁桥，数据采集部101为应变传感器和集成传感器，集成传感器集成了应变传感器和温度传感器，监测信息为应变传感器以及温度传感器对箱梁桥所采集的应变信息以及温度信息，各个传感器的具体安装位置将在下文详述。

采集侧通信部102用于将监测信息发送至数据分析装置20。在本实施例中，采集侧通信部102为具有通信收发功能的通信模块。

图3是本发明实施例一中对于大箱梁桥的数据采集装置的安装示意图。

如图3所示，本实施例的数据采集装置10均安装在箱梁桥的底面上，针对大箱梁桥的数据采集部101的布置方法如下：

以6个应变传感器、至少2个集成传感器和一个数据采集站为一组进行布置，搭配配套的防盗摄像头等装置。

监测时选取大箱梁桥的跨中截面作为监测截面。监测截面处以六个应变传感器对称布设于箱梁外腹板两侧、两个集成传感器平均布设于梁底，若大箱梁桥的单箱箱梁底板横向宽度较大，也可以适当增加梁底布置的集成传感器的数量从而保证监测数据的可靠性。图3中方形示意了应变传感器，圆形示意了集成在应变传感器上的温度传感器(即集成传感器)。

数据采集站所在机柜同样布置于跨中附近，尽可能减小传输线缆长度，机柜采用折叠式悬挂支架悬挂于翼缘下方，数据采集站的机柜在支架上的位置可以横向调整，确保机柜重心在护栏下方近桥一侧，以确保支架受力合理避免倾覆。图3中所示的标注“数采站”的深色方形即为数据采集站的位置，与之相连的为折叠式悬挂支架和传输线缆。

供电和信号传输线缆(即图3中标注“传输线缆”的实线)从数据采集站引出后，从桥体下方直接布设至传感器所在位置，每个传感器所需线路依次引出，从而与各个传感器连接。

图4是本发明实施例一中对于小箱梁桥的数据采集装置的安装示意图。

如图4所示，本实施例的数据采集装置10均安装在箱梁桥的底面上，针对小箱梁桥的数据采集部101的布置方法如下：

以6个应变传感器、2个集成传感器和一个数据采集站为一组进行布置，搭配配套的防盗摄像头等装置。

监测时选取小箱梁桥的选取跨中截面作为监测截面。所有应变传感器均布置于小箱梁腹板上，其中每个腹板上下端各布置一个应变传感器。每个小箱梁仅选取一侧腹板布置传感器，若箱梁数量小于四，则全部箱梁均布置传感器；若箱梁数量大于四，则间隔一根小箱梁进行传感器布置。图4中方形示意了应变传感器，圆形示意了集成在应变传感器上的温度传感器。

小箱梁桥可移动式快速化短期监测方案的数采系统布设方案，如图所示，数采站所在机柜同样布置于跨中附近，尽可能减小传输线缆长度，机柜采用折叠式悬挂支架悬挂于翼缘下方，数采站机柜在支架上的位置可以横向调整，确保机柜重心在护栏下方近桥一侧，以确保支架受力合理避免倾覆。图4中所示的标注“数采站”的深色方形即为数据采集站的位置，与之相连的为折叠式悬挂支架和传输线缆。

供电和信号传输线缆(即图4中标注“传输线缆”的实线)从数据采集站引出后，从桥体下方直接布设至传感器所在位置，每个传感器所需线路依次引出，从而与各个传感器连接。

图5是本发明实施例一中数据采集部的安装示意图。

如图5所示，本实施例中数据采集部101的安装拆卸工法具体如下：

监测系统硬件安装拆卸工法，如图5所示，使用合成树脂将预先埋好螺栓且预先打好螺栓孔的钢板黏贴于桥体结构上，确保钢板上可自由安装指定型号加速度加速度传感器或应变传感器，应变传感器安装于钢板上的预埋螺栓上。拆卸时只需放松螺母即可将传感器卸下，钢板保留在桥体结构上可供后续监测继续使用。

图6是本发明实施例一中数据分析装置的安装示意图。

如图6所示，本实施例中的数据分析装置20的安装拆卸工法具体如下：

数采端组的集成机柜悬挂于折叠式悬挂支架下方，位于桥梁翼缘下方位置，依靠桥梁结构进行防风遮雨。折叠式悬挂支架具有一定伸缩功能，使用时需先查找待检测桥梁结构数据或实际测量桥梁翼缘厚度、护栏高度与厚度、以及护栏结构能否承重。支架具有一定折叠和伸缩功能，可满足大部分常见高度与厚度的护栏需求。使用时将支架展开、相应触点靠近桥梁结构后，依次拧紧限位螺丝与限位结构即可完成支架的展开，之后使用螺栓将数采站所在的机柜架安装到支架下方的预留位置即可，拆卸时同理，先卸下线缆和数采站所在机柜架，再依次放松限位螺栓和限位装置、即可完成支架拆卸。

图7是本发明实施例一中数据分析装置的结构框图。

如图7所示，数据分析装置20具有传感器信息存储部201、判定阈值存储部202、中性轴指标获取部203、桥梁损伤判断部204、损伤信息输出部205、分析侧通信部206以及控制上述各部的分析侧控制部207。

其中，分析侧通信部206用于进行数据分析装置20的各个构成部分之间以及与其他装置(例如数据采集装置10和云终端30)之间的通信交换。分析侧控制部207中存储有对数据分析装置20的各个构成部分进行控制的计算机程序。

传感器信息存储部201存储有每个数据采集部的安装位置信息。

本实施例中，安装位置信息即图3(或图4)中应变传感器和集成传感器的安装位置，包括传感器的高度、编号等信息。

判定阈值存储部202存储有预设的损伤判定阈值。

中性轴指标获取部203用于根据各个所述数据采集部采集到的所述监测信息以及相应的所述安装位置信息获取所述箱梁桥的中性轴指标。

本实施例中，中性轴指标获取部203包括中性轴高度获取单元231、中性轴高度统计单元232、中性轴高度判断单元233以及中性轴指标计算单元234。

中性轴高度获取单元231用于根据所述监测信息以及所述安装位置信息获取多个与所述数据采集部对应的监测截面上的中性轴高度。

中性轴高度统计单元232用于对一天内所有获取的所述中性轴高度进行频数统计并得到中性轴统计数据。

所述中性轴高度判断单元233用于判断每个所述监测截面所对应的所述中性轴统计数据是否符合正态分布。

所述中性轴指标计算单元234用于在所述中性轴指标判断单元判断为符合正态分布时对所述中性轴指标数据进行计算并将得到的中性轴指标数据的正态分布的均值和标准差作为所述中性轴指标。

桥梁损伤判断部204用于判断中性轴指标的变化幅度是否超出所述损伤判定阈值。

本实施例中，中性轴指标的变化幅度为中性轴指标计算单元234计算出的均值和标准差与各个时间段之间的均值和标准差的变化幅度，若均值与标准差中任一者的变化幅度超过损伤判定阈值，则认定箱梁桥存在结构损伤。本实施例中，该损伤判定阈值的取值为3％。

损伤信息输出部205用于将被判断超出的所述中性轴指标作为桥梁损伤信息进行输出。

本实施例中，桥梁损伤信息还可以包括数据采集装置10的位置信息以及判断超出时的时间信息等。

本实施例中，损伤信息输出部205能够将桥梁损伤信息输出给云终端30，并由该云终端30将这些信息发送给相关的桥梁监控人员，从而提醒桥梁监控人员对桥梁进行相应处理。

本实施例中，上述数据分析装置20为一个可移动式的数据采集站，使用折叠式支架悬挂于桥梁翼缘下方，包括防盗报警铃、远程监控摄像头以及锂混合物充电电池，集成于300mm×300mm×500mm尺寸机柜架中。数据采集终端支持8通道传感器数据采集，能够进行数据的记录整理，并能够对传感器(即数据采集装置10)进行统一校准。防盗报警铃和远程监控摄像头作为防盗手段，当数据分析装置20的设备被不正常操作、移动时，防盗报警铃会进行鸣笛警示并能将警示信息远程发送至云终端30，远程监控摄像头面对监测组，监控监测组诸元件实时情况并能够联网上传视频信息。锂混合物电池能够供给数据分析装置20和数据采集装置10全部设备24h的用电需求。通过折叠式支架可以尽可能缩短传感器和数采站之间的距离，传感器和数采站之间采取有线连接方式，使用短距离线缆进行数据传输和电力供给。

图8是本发明实施例一中云终端的结构框图。

如图8所示，云终端30与数据分析装置20通信连接，具有云端侧通信部301和云端侧存储部302。

云端侧通信部301用于接收监测信息以及所述桥梁损伤判断部输出的判断结果。

云端侧存储部302用于对监测信息和判断结果进行对应存储，从而构建形成监测数据库。

在本实施例中，云终端30与当前所需测量的箱梁桥的数据分析装置20进行通信连接。在其他实施例中，云终端30能够与分别与多个箱梁桥的数据分析装置20进行通信连接，从而接收每个箱梁桥的监测信息以及分析结果，从而让云端侧存储部302存储形成一个长期运营的监测数据库，最终形成一个箱梁桥的长期演化模型，并能够对不同的大箱梁桥之间或小箱梁桥之间或的数据进行对比，由此形成的衍生数据，能够为其他健康监测相关研究研究提供桥梁长期运营相关的监测数据参考和范例，为后续桥梁健康监测检测研究提供帮助。

图9是本发明实施例一中箱梁桥可移动式快速化监测系统的工作流程图。

在对箱梁桥进行监测之前，需要按照上述布置位置和安装方法将数据采集装置10和数据分析装置20布置安装在箱梁桥的预定位置上，并将数据采集装置10和数据分析装置20通过数据传输线缆进行连接。

以下结合附图9对本实施例一中用于箱梁桥可移动式快速化监测系统100的工作原理进行说明，具体包括如下步骤：

步骤S1，数据采集部101实时采集装配式桥梁的监测信息，然后进入步骤S2；

步骤S2，采集侧通信部102将步骤S1采集到的监测信息实时发送至数据分析装置20，然后进入步骤S3；

步骤S3，中性轴指标获取部203根据接收到的监测信息计算并获取箱梁桥的中性轴指标，然后进入步骤S4；

步骤S4，桥梁损伤判断部204根据步骤S3中获取的中性轴指标判断箱梁桥的是否损伤，若判断存在损伤则进入步骤S5，若判断不存在损伤则进入结束状态；

步骤S5，损伤信息输出部205用于将被判断超出的所述中性轴指标作为桥梁损伤信息进行输出，然后进入结束状态。

本实施例中，由于箱梁桥可移动式快速化监测系统100为24h运行，因此在进入结束状态后仍旧会不断返回步骤S1重复上述流程。

<实施例二>

本实施例二中，对于与实施例一中相同的结构，给予相同的符号并省略相同的说明。

本实施例二中，提供了一种基于影响线识别的箱梁桥可移动式快速化监测系统，该系统基于箱梁桥的影响线对数据采集装置10采集的监测信息进行分析，从而得出箱梁桥的损失识别指标并完成损伤判断。

图10是本发明实施例二中数据分析装置的结构框图。

如图10所示，数据分析装置20a具有判定阈值存储部202、损伤指标获取部208、桥梁损伤判断部204、损伤信息输出部205、分析侧通信部206以及控制上述各部的分析侧控制部207。

判定阈值存储部202存储有预设的损伤判定阈值。

本实施例中，损伤判定阈值为判定损伤识别指标的变化幅度的判定阈值。

损伤指标获取部209用于基于所述箱梁桥的影响线并根据所述监测信息获取所述箱梁桥的损伤识别指标。

在单位集中荷载作用于结构各个截面时，仅对一个截面上某种响应进行观测，即影响线观测，就相当于在该截面发生与观测量对应的单位受迫位移时，对结构全部截面的位移进行观测。因此，通过对影响线以及观测量进行计算，即可实现对桥梁的结构损伤的监控。

本实施例中，损伤识别指标定义有如下两组：

式中，F_a和F_b是由两次测量得到的同一观测量的影响线，F(i,j)F是第i个观测量的影响线上第j个点的值，D_P1(i)与D_P2(i)为按第i个观测量判断结构已发生损伤的可能性，D_L1(j)与D_L2(j)为结构在第j个点发生损伤的可能性。

D_P1(i)与D_P2(i)是无量纲的量，大小在0＞＞1之间变化，用于判断损伤是否存在，应用在结构损伤识别中它们的值越小代表按第i个观测量判断结构已发生损伤的可能性越大。D_L1(j)与D_L2(j)是基于多个观测量的影响线定义的，用于判断损伤位置，它们的值越小代表结构在第j个点发生损伤的可能性越大。当给影响线乘一个常数时，以上损伤指标的值都不会发生变化，因此，它们同样适用于在未知P_i的情况下识别出的影响线。

桥梁损伤判断部204用于判断所述损伤识别指标的变化幅度是否超出所述损伤判定阈值。

本实施例中，桥梁损伤判断部204在进行判断时所基于的变化幅度为所述损伤识别指标在移动荷载到达前后的差值。

在前述损伤指标推演的过程中，没有考虑其它荷载对观测量的影响。实际情况下，我们观测到的常常是移动荷载、温度荷载、风荷载及恒荷载效应的叠加。其中恒荷载效应是不随时间改变的量，而与自然环境中温度和风速很少剧烈突变相对应(极端天气除外)，温度荷载效应与风荷载效应的变化也较缓慢。尽管影响观测量的因素较多，然而在一段短暂的时间里观测量的变化主要是移动荷载效应。因此，通过仅计观测量在移动荷载到达前后差值的方法，就可以抑制环境因素对损伤识别过程的干扰。

损伤信息输出部211用于在桥梁损伤判断部204判断超出时将被判断超出的所述损伤识别指标作为桥梁损伤信息进行输出。

本实施例二中基于影响线识别的箱梁桥可移动式快速化监测系统的工作原理与实施例一中箱梁桥可移动式快速化监测系统的其他构成部件以及相应的工作原理基本相同，在此不再赘述。

实施例作用与效果

根据本实施例提供的箱梁桥可移动式快速化监测系统，由于具有数据采集装置以及数据分析装置，从而通过数据采集装置中的多个数据采集部对桥梁的监测信息进行实时采集，并通过数据分析装置根据这些监测信息计算中性轴指标，进一步根据该中性轴指标完成桥梁损伤的判断，通过上述针对箱梁桥的数据采集以及分析，就能提供较完备的状态数据，对桥梁的长期性能退化具有一定的判断能力，从而提供较为完善的后处理分析能力，大大降低桥梁的监控成本。因此，本实施例的系统为一种仅通过设置数据采集装置以及数据分析装置就能完成桥梁有效监控的便携式桥梁健康监测系统，容易在箱梁桥上普及与推广，能够对箱梁桥进行规范性反复监测实现长期性能评估，提高桥梁预防性养护技术水平。

另外，在通过数据分析装置进行分析时，本实施例的箱梁桥可移动式快速化监测系统还可以通过影响线计算桥梁的损伤识别指标，能够消除上述通过中性轴识别结构损伤对测数量的依赖性，直接对全部截面的位移进行观测从而通过影响线更精确、稳定地对桥梁的损伤程度进行获取及判定，更好地实现对箱梁桥的不断监控。

另外，实施例中，由于影响线识别，尤其是基于桥梁运营监测数据的影响线识别，是一项较为复杂和困难的工作，由观测数据和识别方法等因素造成的误差不可避免。对此，一方面要努力提高影响线识别的准确性，另一方面要在定义损伤指标时充分考虑到识别误差的存在。因此，本实施例通过定义了两组损伤识别指标，提供了一种良好的基于影响线的损伤识别方法。

另外，实施例中，由于针对大箱梁桥时，选取跨中截面作为监测截面。监测截面处以六个应变传感器对称布设于箱梁外腹板两侧、两个应变传感器平均布设于梁底。通过上述方法布设数据采集部，能够适应性地针对大箱梁桥以较少的传感器采集到更完备的检测数据。

另外，实施例中，由于针对小箱梁桥，选取跨中截面作为监测截面。所有应变传感器均布置于小箱梁腹板上，其中每个腹板上下端各布置一个应变传感器。每个小箱梁仅选取一侧腹板布置传感器，若箱梁数量小于四，则全部箱梁均布置传感器；若箱梁数量大于四，则间隔一根小箱梁进行传感器布置。通过上述方法布设数据采集部，能够适应性地针对小箱梁桥以较少的传感器采集到更完备的检测数据。

另外，实施例中，由于通过安装拆卸工法对数据采集装置以及数据分析装置进行安装，从而实现了一种较为便捷的系统安装方式，更有助于本实施例的箱梁桥可移动式快速化监测系统的实施。

另外，实施例中，由于具有能够与多个装配式梁桥的数据采集装置通信连接的云终端，用于接收并存储监测信息以及对应的判断结果，因此，云端侧存储部能够形成一个基于各个方案数据的长期监测数据网，用于为范围内的装配式桥梁长期退化模型的建立提供数据支持，同时也能够为桥梁施工人员、业主和管理人员提供了重要的建议和信息，包括使用监测数据区分逐渐老化过程和离散的损坏事件，以及维护良好的桥梁健康情况。进一步地，还能够形成长期的运营监测数据库，为桥梁可能出现的损害识别和危险监测提供一定信息预警，实现预定范围内的装配式桥梁的监测数据的可追溯可查询。

上述实施例仅用于举例说明本发明的具体实施方式，而本发明不限于上述实施例的描述范围。

Claims (6)

1.一种箱梁桥可移动式快速化监测系统，用于对箱梁桥的跨中截面进行监测从而对该箱梁桥的损伤程度进行监控，其特征在于，包括：

数据采集装置；以及

数据分析装置，与所述数据采集装置通信连接，

其中，所述数据采集装置具有：

多个数据采集部，用于采集所述箱梁桥的监测信息，包括多个应变传感器以及多个集成传感器；以及

采集侧通信部，用于将所述监测信息发送给所述数据分析装置，

所述数据分析装置具有：判定阈值存储部、损伤指标获取部、桥梁损伤判断部以及损伤信息输出部，

所述判定阈值存储部存储有预设的损伤判定阈值，

所述损伤指标获取部基于所述箱梁桥的影响线并根据所述监测信息获取所述箱梁桥的损伤识别指标，

所述桥梁损伤判断部用于判断所述损伤识别指标的变化幅度是否超出所述损伤判定阈值，

若判断超出，则判定所述箱梁桥存在损伤并通过所述损伤信息输出部将被判断超出的所述损伤识别指标作为桥梁损伤信息进行输出，

所述损伤识别指标定义为以下两组：

式中，F_a和F_b是由两次测量得到的同一观测量的影响线，F(i,j)F是第i个观测量的影响线上第j个点的值，D_P1(i)与D_P2(i)为按第i个观测量判断结构已发生损伤的可能性，D_L1(j)与D_L2(j)为结构在第j个点发生损伤的可能性，

所述桥梁损伤判断部在进行判断时所基于的变化幅度为所述损伤识别指标在移动荷载到达前后的差值。

2.根据权利要求1所述的箱梁桥可移动式快速化监测系统，其特征在于：

其中，所述箱梁桥为大箱梁桥，

所述数据采集部为应变传感器以及集成传感器，

所述应变传感器对称布设于所述大箱梁桥的箱梁外腹板的两侧，

所述集成传感器，平均布设于所述大箱梁桥的梁底，所述集成传感器由应变传感器和温度传感器构成。

3.根据权利要求2所述的箱梁桥可移动式快速化监测系统，其特征在于：

其中，所述集成传感器的布设数量与所述大箱梁桥的单箱箱梁底板的横向宽度有关。

4.根据权利要求1所述的箱梁桥可移动式快速化监测系统，其特征在于：

其中，所述箱梁桥为小箱梁桥，

所述数据采集部为应变传感器，

若所述小箱梁桥的箱梁数量不大于四，则对每个所述箱梁均选取一侧腹板，并在该腹板的上下端各布置一个所述应变传感器；

若所述小箱梁桥的箱梁数量大于四，则每间隔一根所述箱梁选取所述箱梁的一侧腹板，并在该腹板的上下端各布置一个所述应变传感器。

5.根据权利要求1所述的箱梁桥可移动式快速化监测系统，其特征在于：

其中，所述数据采集装置的安装拆卸工法为：

使用合成树脂将预先埋好螺栓且预先打好螺栓孔的钢板设置于所述箱梁桥的桥体结构上，所述数据采集部安装于钢板上的预埋螺栓上，拆卸时放松螺母即可将所述数据采集部卸下，钢板保留在桥体结构上以供后续监测继续使用。

6.根据权利要求1所述的箱梁桥可移动式快速化监测系统，其特征在于，还包括：

云终端，与所述数据分析装置通信连接，具有：

云端侧通信部，用于接收所述监测信息以及所述桥梁损伤判断部输出的判断结果；

云端侧存储部，用于对所述监测信息和所述判断结果进行对应存储，从而构建形成监测数据库。

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