桥梁数据分析系统意义

桥梁数据分析系统意义（精选6篇）

桥梁数据分析系统意义 篇1

摘要：桥梁景观是一新的学科领域，由于桥梁工程设计行业的“胖”结构、“瘦”景观现象，使我国桥梁景观方面的设计研究偏于沉寂，为此对桥梁景观学的意义、桥梁景观的特点有必要进行了解，桥梁景观的含义更是首当其冲。

本文为参加“第五届全国道桥技术学术研讨会”的交流论文，发表于《现代道桥技术新进展》

1．桥梁景观释义

景观一词最早是自然地理面貌的类型学概念，上世纪初德国地理学家施吕特尔(O.Schluter1872-1952)从自然与人文现象的综合外貌角度来理解景观，探索由原始景观变成人类文化景观的过程。人文因素的介入使景观学产生突飞猛进的发展，也使人们认识到人的活动既然可以带来景观面貌的变化，这种变化若进行符合一定规律的控制与引导会使景观朝符合人们意愿的方向发展，这便促生了景观设计的概念。但大地之景观纷繁复杂，而各种类型景观均有不同构成规律，因此在一些人类历史发展中业已成熟或具有高度技术特征的景观营造领域如城市、建筑还有桥梁、道路、大坝等行业，人们还是遵从习惯而不敢轻言之为景观设计。但这并不能改变这些不同类型构筑的人文景观本质。

对桥梁造型进行符合美学规律的组织与优化一直是那些懂得桥梁结构规律的建筑师的行为，到上世纪下半叶人们开始认识到桥梁的设计不仅仅要“关心自己”，同时还要“关心别人”，如关心桥梁对城市、大地的影响，关心桥梁的地标意义；景观生态学更将桥梁上升到解决被道路切割的大地之物种的生存与繁衍的高度，亦即桥梁还要“关心”生态环境等。这些问题均非桥梁美学所能涵盖，而其综合解决之道是对既懂得桥梁美学规律又深谙景观科学构筑规律的专业人员的需要。这便是桥梁景观学的诞生基础！美国学者FrederickGottemoeller于上世纪九十代将Bridge与Landscape合成了一新的词汇Bridgescape用于表述这种新的结合。

但人们对桥梁建设中景观问题的关注却较此为先。日本的本州――四国联络桥工程总长178km，如此超大规模的桥梁建设活动在人类历史上还是首次。人们不得不慎思桥梁建设对自然环境的破坏与干扰，也更希望新建的桥梁对所通过的历史、文化及自然保护区域在关爱的同时还能成为一具有时代特点的新景观。这使日本政府将桥位周边环境保护和开发利用问题，与把发挥桥梁的观赏功能和文化功能、“追求世界一流景观”的目标链接为一体。类似的实践活动为桥梁景观设计在提供实践平台的同时，也奠定了桥梁景观学科的科学基础。

我国对桥梁景观的理解一般反映在“景观”一词的分解上，即“观”桥与桥上观“景”，两者合成便为“景观”。这种观念有其历史传统。古典园林桥梁在“景”与“观”方面便早有此独到考虑，中国的风景园林更是深谙此道。我们说“景”与“观”之关系确实反映了人、桥、环境的空间联系，其寓意颇具中国特色，这是我们文化智慧的结晶！但这种观念只有“与时俱进”地和景观科学的构筑理论结合才能产生具有更积极的尊重与改造自然意义。

2.桥梁景观学研究的意义

2．1推动景观设计在桥梁建设中的深化与体制化

改革开放二十年，我国建成了22.4万座公路桥梁，但桥梁景观设计还停留在五、六十年代便发展成熟的以桥梁形式美为主导原则的水平。这完全不能适应物质文明大踏步前进的祖国对环境品质的更高要求。具体表现在以下四方面：

第一：国家早在1994年便确定重大工程的环境一票否决制策略，而桥梁景观设计对此无策应。

第二：桥梁景观总是与地景、城市景观相伴生，有时其复合景观意义更大。如悉尼大桥与悉尼歌剧院的.景观伴生成为悉尼甚至澳大利亚的标志；武汉长江大桥与与龟蛇两山的景观伴生一直为武汉城市的骄傲等。注重本体景观的传统使我们忽视了景观伴生。

第三：桥梁在城市格局中的战略性地位使其夜景观成为城市亮化的一重要组成。桥梁所处的滨水区域，其广阔的视域是城市景观的表达重点，桥梁夜景观对于表现城市夜景观的景深与空间层次有重要作用。这为传统桥梁景观设计所不包容。

第四：桥梁设计领域的“胖”结构、“瘦”景观现象，不仅使桥梁景观设计的研究偏于沉寂，且有关学科中的一些新方法也得不到结合。

第五：由于桥梁结构技术日新月异的发展，新桥型不断产生，这为桥梁景观学不断注入新鲜血液，也为景观设计创造新的舞台。探索新桥型的景观表达，并使之与地域特色结合，成为桥梁景观学研究的重要方面。

这些均为桥梁景观学研究需要深化的方面，也是桥梁景观设计需体制化的动因。

2．2满足社会对桥梁景观的更高要求

桥梁景观设计跟不上社会的要求，这是因为：

一桥梁的大规模建设不仅意味着要耗费巨额社会资金，还反映出社会物质的频繁互动对空间跨越的要求。桥梁已成为遍布城乡的一道风景线，其景观面貌作为一种现象便与物质文明挂钩，使桥梁景观有物质文明特性。

二桥梁景观因其巨大的体量及独特的造型成为城市居民的骄傲，在蕴涵社会进步与发展的同时还表达出一种对社会制度、人类力量的讴歌。此外桥梁景观还有一种作为地理沟通的意味，亦即所谓“纽带”的战略意义，这使桥梁景观往往成为城市文化的聚焦及城市形象的窗口。也使桥梁景观有精神文明寓意。

三桥梁景观除以其流畅的形态、简约的造型、大空间的跨越产生巨大物质景观的震撼外，历史事件、历史人物的介入或其表现出的人类自我价值的实现又使桥梁横生出文化景观的韵味。

上述诸点使各地政府或投资商对桥梁景观的营造更为倾情，也是社会意识超前的原因。这是桥梁景观设计研究的压力，也是桥梁景观学发展的动力！

2．3塑造有特色的城市景观意义

我国不少城市、乡镇因桥而名。大多城市几乎都有与桥有关的地点、街区或行政区划称谓。这里既有桥梁景观的历史沉积也有现代桥梁景观的功劳。这是桥梁景观对城市的地标作用。无论江河湖海上的水桥、城市立交之旱桥或高速公路互通，他们一般均处在城市或区域的结构要害，这使桥梁对城市或区域形象的塑造有义不容辞的责任。

我国的桥梁之桥型具有强烈的时代特征。如50年代木桥，60一70年代拱桥，80年代梁桥，90年代斜拉桥，20世纪末悬索桥、立交桥。每个时代的桥型高潮均是其结构技术突飞猛进的结果。桥梁结构技术的科技特征及结构技术的不断更新使桥梁景观有深刻的时代烙印。由于桥梁在城市中的战略性地位，其时代特征又会感染城市，从而产生以点击面，一俩拨千斤的作用。

桥梁所跨之处的地理、地貌或城市空间环境均有其特指性，与特指的周边空间环境的配合使桥梁景观有机地溶于环境，也使为人熟知的环境空间与有发展寓意的桥梁景观间蕴生出具有地方性的景观伴生。桥梁与城市的伴生使其复合景观成为标榜城市独特性、唯一性的象征，同时也是桥梁景观地域性的表现。

2．4对桥梁建设提供景观方面的理性决策参考

我国桥梁景观设计还无相应的技术规范，这使桥梁景观的思考缺乏科学依据。在桥梁设计方案的可行性研究中景观仅为结构后的包装或结构关系的美学调整。桥梁景观学研究除力图揭示更多的桥梁景观发展的新趋势，还从政治、经济、技术、环保等方面综合考量以便整理出景观设计原则，使决策或方案深化有据可依。

3.桥梁景观的特点

3．1桥梁景观的技术美学特性

桥梁不能为绝对的美学而景观。其首先是解决通行功能并在技术可能与经济之间优化。这是桥梁设计规范的基本要求。因此桥梁景观设计必须符合桥梁功能、技术、经济要求，并以此为原则对景观构成元素进行美学调整。如桥型的美学比选，桥体结构部件的比例调整，桥梁选线与城市或大地景观尺度的和谐，桥梁的防护涂装与城市整体色彩中的联系等。桥梁景观的这种以功用与技术为重的特点即为其技术美学特性。但当景观价值有明显优势而功能得以满足、技术也可行的情况下，有时经济因素还可向后靠。如风景区的桥梁或城市结构要害之桥梁等。因此桥梁景观设计的某些关联域在不同的环境条件下其位次会有不同。

3．2桥梁景观的时代性

如前所述，我国的桥梁之桥型具有强烈的时代特征。时代性有一层重要含义既是“新”，如新事物、新发展、新现象、新景观、新知识、新文化、新科技等均可表达出时代寓意。桥梁结构技术的科技特征及结构技术的不断更新是使桥梁景观产生深刻时代烙印的主导因素。由于桥梁在城市中的战略性地位，使桥梁景观成为城市中的视觉识别要点，这就使桥梁景观对时代的表述延伸至城市。因此把握好桥梁景观的这种特点并恰如其分在城市中发挥是我们在桥梁景观设计中需要重视的问题。

3．3桥梁景观的地域性

桥梁的空间跨越使交通立体化，而桥梁所跨之处的地理、地貌或城市空间环境均有其特指性，桥梁与特定地点的地形、地貌配合成为桥梁景观设计需重点考虑的方面。与特指的周边空间环境的配合使桥梁景观有机地溶于环境，也使为人熟知的环境空间与有发展寓意的桥梁景观间蕴生出具有地方性的景观更新意义，景观更新中的继承与发展是其地标作用的深层次原因。桥梁与城市的伴生使其复合景观成为标榜城市独特性、唯一性的象征，象延安大桥与宝塔山、布鲁克林桥与曼哈顿，这也是桥梁景观地域性的表现。

[参考文献]

1．唐寰澄《桥梁美的哲学》铁道出版社

桥梁数据分析系统意义 篇2

近年来全球发生了多次大地震, 例如1976年的中国唐山大地震、1989年的美国Loma Prieta大地震、1994的年美国Northridge大地震、1995年的日本阪神大地震、1999年的台湾集集地震、2008年的中国汶川大地震等, 其中多次地震发生在城市, 给城市造成了非常惨重的生命财产损失。究其原因很重要的一点就是由于城市交通网络中的桥梁遭到严重破坏, 致使震区交通生命线中断, 给抗震救灾工作造成了巨大困难, 使震区的次生灾害加重导致了损失加剧。2008年5月12日四川省汶川发生了8级大地震, 受灾人口2000万人, 死亡5万多人。震区的百花大桥和绵竹市回澜立交等曲线梁桥遭受到严重破坏, 给灾后救援活动带来了巨大困难。

地震灾害具有突发性和毁灭性, 地震是一种突发式的强震动, 一般从地震开始到结束仅几秒到几十秒, 最多1分多钟。地震通过地震波释放巨大的能量, 因而发生地震时会对桥梁结构产生巨大的破坏。桥梁作为重要的社会交通基础设施, 具有投资大、公共性强、维护管理难的特点。同时又是抗震防灾、危机管理系统的重要组成部分, 是抗震救灾和灾后恢复中的交通咽喉。

伴随着城市现代化建设的快速发展, 社会和人口财富趋于向城市高度集中。特别是随着我国交通建设事业的迅速发展, 城市桥梁无论在数量上还是延伸长度上都在快速增长, 城市交通系统在社会发展中的作用越来越重要, 社会的生产、生活高度依赖于交通设施。城市桥梁作为城市交通的咽喉, 掌握着城市交通的命脉。在城市中由于受周围环境、道路线型等方面的制约和要求, 互通和枢纽的应用越来越多, 因此高架道路以及立交工程的兴建越来越广泛。曲线桥梁由于其线形美观、功能卓越等优势, 在现代城市交通网络中得到了广泛应用。与直线桥相比, 曲线桥不仅对地形、地貌的适应性较强, 而且能满足城市立交工程对线型和造型的需要。同时也能满足现代人们的审美视觉要求, 具有曲线结构线形平顺、流畅、明快、意境生动的美学价值, 是现代交通工程中的一种重要桥型。城市立交和高架桥已经成为大中城市的主要交通动脉, 铁路、公路在国民经济和居民日常生活活动中发挥着非常重要的作用。因此, 对于城市曲线桥梁进行地震反应分析, 充分研究城市曲线桥梁结构在地震中的破坏模式和薄弱环节, 提高城市曲线桥梁的抗震能力, 使城市曲线桥梁在地震时最大限度地减少破坏, 在地震中能起到安全疏散、避难的作用, 震后能够确保生命线工程畅通及抗震救灾的交通需要具有非常重要的意义。

2 曲线桥梁地震反应分析的研究进展

近年来发生的多次大地震, 例如1971年的美国Sanfernando大地震、1989年美国Loma Prieta大地震、1994年美国Northridge大地震、1995年日本兵库县南部地震、2008年汶川大地震等, 对桥梁地震反应分析的变革起了极大的推动作用。

在国外方面, W.S.Tseng和J.Penzien在1975年率先建立了桥梁分析模型, 对长、大跨度的桥梁进行了非线性抗震分析。并开发出了计算曲线和直线桥梁的计算程序。同时对1971 年San Fernando地震中破坏的一座桥梁进行了模拟分析计算, 主要研究了伸缩缝和桥墩动力反应的计算方法, 对曲线桥梁的抗震设计提出了一些建议。Gdedne在1976年首次进行了一座位于十字路口上高架曲线桥梁的抗震试验。DavidWillinals和Kawhalwa在1979年分别对1971年破坏的一座曲线桥梁进行了振动台模型试验和计算分析。在1985年, Cheng研究了运用Rayleigh- Ritz方法来计算高墩曲线桥梁的模态及地震反应。Abdel –Salam在1988年进行了曲线桥梁的地震反应试验, 通过试验测试了曲线桥梁随时间变化的剪力和弯矩。James, A.R., Bruce M.D.在1993年通过用激振器 ( 振动装置) 在桥轴线上的场地输入地震波, 对一座曲线箱梁桥进行了现场试验, 对试验数据识别后, 得到了该曲线桥梁的动力特性。James, A.R., Bruce M.D.更具意义的工作是, 在得到曲线桥梁的动力特性后, 运用了有限元计算程序SAP4 对该桥梁进行了有限元计算, 运用试验结果对计算进行了参数的校正, 从而得到了正确建模参数, 这对以后的桥梁分析计算起到了倡导性作用。在1995年, Cheng对不同的建模、分析方法、跨度、土结相互作用、斜度等因素对曲线桥梁地震反应的影响进行了研究。Singh在1996年通过研究得到按照曲线桥与直线桥梁模型分别进行分析, 最明显的区别是按等效直线桥梁设计的曲线桥梁在振动中柔度会更大。Desroches 和Fenves在1997年分析计算了1992 年6 月18 日美国加州Lander和BigBear 地震中破坏的一座曲线桥梁的地震反应。这座位于Colton的曲线桥梁记录到了比较完整的加速度记录。他们利用三维有限元模型, 考虑了伸缩缝和支座的非线性, 分析了曲线桥梁在相继的两次强震中的响应。同时讨论了多点地震输入与一致地震输入的区别。Zhang在1998年通过对曲线梁桥的论述, 指出桥梁规范中关于曲线梁桥的设计条文有限, 有必要通过全桥有限元模型分析得到准确的设计信息, 同时进行曲线箱梁的弯、剪和扭转试验。他还在文章中特别提到了通过三维有限元全桥模型分析, 成功设计了麻萨诸塞州的第一座高架立交桥, 阐述了设计上的重大改进和进行此类分析带来的经济效益。同年, Hyaashikawa研究考察了不同类型的支座对曲线桥梁地震反应的影响, Otuska分析了在水平地震激励下曲线桥梁的附加滑动行为。进行了支座破坏的曲线桥梁的动力非线性分析和曲线桥梁的动力特性测试。在1993, 1999, 2000年, Zureick在大量总结前人对水平曲线钢梁桥的研究基础上, 指出对于各方面的研究尚未进行严格有效的统计, 也没有形成可用的有价值的数据库系统, 同时还强调研究的成果太少, 远没有足够资料和依据编制完善的曲线桥梁抗震设计规范, 所以不能为实际曲线梁桥的设计和建造提供规范性的指导。Heinere在1999年收集和整理了关于曲线桥梁抗震设计方面的主要文献, 进行了比较全面的文献总结工作。但是这些研究主要集中于曲线桥梁的动力特性计算、时程分析和构造方面的问题, 没有针对设计中广泛使用的反应谱方法的适用范围提出具体的建议, 以致对设计缺乏实际的指导意义。

国内从事桥梁抗震研究的科研单位已经做了大量的桥梁抗震方面的研究分析工作, 但是关于曲线桥梁的动力特性及抗震设计方面的研究起步较晚, 目前尚无较系统和深入的工作。李国豪在1984年用有限单元法进行曲线桥梁的地震反应分析, 提出了一种节点为8 自由度的曲线梁单元, 并将计算结果与直线梁单元模拟的计算结果进行了比较。李国豪、Heins等在1996年对曲线桥的地震响应进行了研究, 重点研究了曲线桥上部结构的有效计算模型。在建立主梁的计算模型时, 考虑弯扭耦合、质量偏心、自由扭转和翘曲扭转等因素。袁万城等在1996年对一座曲线桥梁进行了线性和非线性空间地震反应分析, 采用时程分析法分析了行波效应对曲线桥梁的影响。比较了点铰支撑曲线桥梁和一般支撑曲线桥梁的地震反应的曲别。同年秦权等对一座曲线立交桥进行了非线性地震反应分析, 结果表明曲线桥的抗震设计同时应考虑地震波主分量沿纵向及横向作用。朱东生等在2000年研究了不规则桥梁的地震波输入方向的确定的问题, 对如何寻找最不利的地震方向进行了研究。得到了对于不规则桥梁, 只需沿结构水平面内任意两个不重合的方向输入地震反应谱。通过两次反应谱分析, 便能得到地震沿最不利方向作用时桥梁结构中任意一点或任意一个截面上的最大反应的方法。朱东生、刘世忠、虞庐松等在2002年用有限元法分析了不同曲率半径、不同支承形式对曲线桥梁的动力特性影响, 并运用反应谱法和时程分析法探讨了曲线桥梁中地震力输入方向及地震反应的振型组合和空间组合的方法问题, 为曲线桥梁抗震分析的发展指明了方向。聂利英等在2004年考虑墩柱非线性及橡胶支座和滑板支座的非线性并用弹塑性梁柱单元模拟桥墩, 同时计入碰撞的影响, 完整的对上海萃庄立交桥中的一段曲线桥进行了抗震性能评估。王丽在2005年将城市桥梁简化为支承在多个弹性支座上的刚性曲线梁桥模型, 提出了地震反应的简化分析方法, 系统地总结和分析了各种因素对曲线桥梁动力反应的影响规律, 给出了频率和振型的计算公式, 汇总编制了相应的计算图表, 供初步设计参考。

2008年, 宋波、潘建仕通过具体曲线桥动力反应分析算例, 采用非线性静力Pushover 分析方法, 计算了曲线桥的地震动最不利输入角度;同时结合0～180°区间内的动力时程分析方法结果比较, 验证了该方法在确定曲线桥地震反应最不利输入角度方面的适用性。

摘要：从城市曲线桥梁在交通网络和抗震救灾中的作用, 阐述了城市曲线桥梁地震反应分析的研究意义。同时对曲线桥梁地震反应分析的研究进展进行了概述。

关键词：曲线桥梁,地震反应分析,研究意义

参考文献

[1]王克海.桥梁抗震研究[M].中国铁道出版社, 2007.

[2]范立础.桥梁抗震[M].同济大学出版社, 1997.

[3]孙颖, 卓卫东, 房贞政.公路曲线梁桥抗震研究文献综述[J].2006.

[4]焦驰宇.城市曲线高架桥的计算模型与动力反应分析[D].2005.

桥梁数据分析系统意义 篇3

1 IPAD使用步骤

1.1 用户同步

第一次使用IPAD桥梁数据采集系统的时候, 首先必须进行用户同步操作, 等用户同步完成后, 输入用户名和密码登陆系统。如图1。

1.2 基础数据同步

第一次使用IPAD桥梁数据采集系统的时候, 登陆系统后在主菜单功能界面, 选择系统模块进入。点击数据更新, 该步骤是为了将桥梁数据中心库基础数据下载到IPAD本地数据库中, 可能消耗时间比较长, 请耐心等待完成, 如图2。当中心库中对应基础数据有变动时候, IPAD该页面的数据更新右上角会出现一个红色的New, 说明有新的基础数据需要更新, 或者在最下方的菜单上会显示红色的数字, 则说明有新的基础数据需要手动更新, 正常情况下没有New或者菜单上没有任何数字显示则不需要手动更新。

1.3 任务下载

当第一次使用IPAD桥梁数据采集系统前需要做以上步骤, 接下来, 进入正式的采集流程介绍。首先是任务下载, 必须在有网络的地方进行, 点击任务下载, 进入到任务下载页面。

任务下载页面的左侧, 分为日常/经常/定期任务类型, 点击对应检查类型, 下方会列出该检查类型下跟当前登陆用户相关联的检测任务信息, 点击对应的任务号, 则右侧会列出该任务下与当前用户相关联的需要检查的桥梁。桥梁的颜色分为黑色和棕色, 在顶部菜单有详细说明, 黑色是没有下载过的, 而灰色说明已经下载了并且在IPAD采集系统里已经存在该任务的对应桥梁的信息。用户可以选择手动一座座下载, 也可以选择批量点击全部下载。如图3。

1.4 病害采集

任务下载完成后, 用户可点击下方菜单中的病害采集按钮快速的进入到病害采集页面。采集页面左侧是检查类型, 分为日常/经常/定期任务, 凡是在任务下载页面下载的任务都会在该页面显示。点击对应的检查类型, 下方会出现当前用户所下载的任务号列表, 点击相应任务号, 右侧会显示当前用户下载的该任务下的对应桥梁信息, 点击桥梁卡片按钮, 则可查看对应的桥梁的静态资料信息。点击病害按钮则可进入到病害采集页面。病害采集页面显示该桥梁下的全部病害信息, 包括前一次任务的未维修的历史病害信息, 点击上方的所有则会显示该桥梁下全部病害, 点击历史则会显示该桥梁下历史未维修的病害信息, 点击本次则会显示本次任务录入的病害信息。

病害信息根据重要性分为重点跟踪, 重大, 抢修病害, 以不同颜色进行区分, 方便操作者及时快速的了解该病害的性质。对于本次录入错误的病害, 可以在该病害上用手指向左滑动屏幕, 则会出现删除本次数据按钮, 点击则可将录入错误病害进行删除。编辑按钮, 是针对已经录入的病害进行修改操作。右上角的添加按钮, 是新增病害。点击添加按钮, 进入如图4页面。

新增页面, 首先选择该桥梁的跨号, 然后依次按照类别选下去, 最后会出现该构件下绑定的若干病害类型, 点击对应病害, 则进入病害新增的录入页面。

按照要求填写相关病害数据, 如果需要上传照片, 可点击右侧桥梁图标, 然后可从IPAD相册中选取, 或者直接使用IPAD内置摄像头进行拍照。当录入完成后, 点击新增按钮, 即可完成病害的录入操作。

1.5 任务上传

当病害采集完成后, 进入到任务上传页面, 选择对应的检查类型, 则下方会列出该检查类型下所有已经下载过的任务列表, 点击对应的任务号, 则右侧会显示该任务下采集的桥梁病害信息, 会显示对应桥梁的病害数量, 用户可以单座桥梁上传, 也可以点击右上角的全部上传按钮, 将该任务下的全部桥梁进行上传, 上传完成后, 整个采集流程就结束了。

2 IPAD与桥梁养护管理系统间的数据传输

2.1 检测单位数据初审

当现场数据采集人员将任务上传后, 检测单位需要对该任务进行审核操作, 检查数据的准确性 (如图5) , 选择通过或不通过审核, 不通过的数据将会发回给具体的采集人。全部数据审核后, 需要对桥梁进行DR评定操作, 参照病害信息为该桥梁进行DR评定打分。

2.2 检测单位数据终审

当检测单位DR评定完后, 检测单位还需要对该任务进行数据终审, 桥梁评定完毕后, 用户可以点击桥梁终审页面, 点选要终审的检查任务号后, 点击【详情】按钮, 页面会跳转到数据详情页面, 点选要查询桥梁信息项后, 点击【病害查询】按钮, 系统会弹出该桥梁的病害信息页面 (如图6) 。终审查询没有异议, 用户可以点击数据终审页面, 点选终审通过的任务号, 点击【通过审核】按钮。

2.3 数据上报桥梁管理单位

桥梁上报给桥梁管理单位后, 若桥梁管理单位发现问题退回时会编写审核意见, 检查单位可以点击该检查任务号的“审核日志”的【查看】按钮, 系统会弹出所有关于这批桥梁的路公司审核意见。

3 结论

整体来说, 用IPAD采集数据使用方便、操作简单、及时上传数据、提高了工作效率, 和桥梁养护管理系统的完美结合, 便于桥梁检测人员和桥梁管理单位及时掌握桥梁动态数据, 保障桥梁的安全使用。不足之处在于IPAD电池的续航问题和IPAD本身的成本较高和易损坏, 要求现场人员小心操作。

参考文献

[1]公路桥涵养护规范[S].人民交通出版社, 2004.

[2]桥梁数据采集系统 (IPAD版) [Z].

桥梁数据分析系统意义 篇4

本系统采用应力式传感器,设计了桥梁的数据采集及其监控系统。包括数据采集模块、控制模块和通信模块,通过CAN总线将采集到的数据传送到工控机,并通过Internet将数据传送到远端的控制室的终端PC机上,在终端PC机上远程监控桥梁的健康情况。

1 系统总体结构

由于CAN总线为多主方式工作,最多可挂接110个节点,系统采用现场总线分布式数据采集控制方式。系统主要包括现场数据采集控制系统、现场控制室、远端控制室3部分。其系统总体结构如图1所示[2]。

现场数据采集控制系统,可分为A/D转换单元、MCU以及CAN控制器、光耦隔离、CAN驱动器等接口电路单元。其主要功能是采集分布于不同桥墩现场的拉力传感器所采集的实时信息,并根据所得的信息发送控制命令,控制现场的设备,并实现故障报警等功能。

由于CAN总线的通信距离有限,并且远端控制室和现场相隔较远,所以需对数据进行预处理。现场控制室主要由CAN接口适配卡以及上位PC机组成,并且通过代理服务器将数据发送到远端的控制室。

远端的控制室主要由客户端PC机通过Internet以及客户端的操作软件,对CAN节点传送来的数据进行存储、分析、打印等基本操作。

2 电路设计

整个系统的电路设计,分为传感器和单片机组成的现场数据采集控制部分、现场工控机和CAN接口适配卡以及代理服务器组成的现场控制室的传输部分、终端PC机和操作软件组成的数据处理部分。其中关键是现场的数据采集控制部分,本文将对这一部分进行重点介绍。

2.1 数据采集

基于CAN总线的分布式数据采集与控制系统的结构特点,能够将系统功能尽可能地分散到各个节点,各节点以微处理器为核心,完成各种数据采集与监控功能。为了让各个节点不同种类、不同格式的信息在基于CAN的协议标准下通信,每个节点都设有与CAN总线接口的电路。数据采集部分的电路如图2所示。

由图2可知,此电路是以单片机STC89C52为核心处理芯片,整个硬件电路由5部分组成:

(1)CAN总线接口电路:由SJA1000[3]及STC82C250组成,STC89C52对SJA1000的操作,类似于对外部RAM的操作,其P0口接SJA1000的AD0～AD7,ALE、/WR、/RD、P2.5端分别接SJA1000的ALE、/WR、/RD、/CS端,另外SJA1000的中断信号/INT接STC89C52的/INT0端,使得STC89C52可收发各类信息。CAN总线收发器STC82C250提供了CAN控制器与物理总线之间的接口,提供总线的差动发送和接收能力及抗干扰能力,使得信号能够更远更可靠地传输。其TXD、RXD端通过高速光耦分别接SJA1000的TX0、RX0,两个输出端CANH和CANL分别与物理总线的CAN_H和CAN_L连接[4],在总线的末端加上120Ω匹配电阻,以减少信号反射干扰。

(2)A/D转换电路:由11路模/数转换芯片TLC2543实现,STC89C52的P1.0～P1.3引脚分别与TLC2543的/CS、CLOCK、DATA IN和DATA OUT相连,通过这些连接,STC89C52可以控制A/D的转换时间、选择转换通道和极性等。当A/D转换结束后,TLC2543通过EOC引脚以中断的形式通知STC89C52接收数据。其中TLC2543为CMOS 12位开关电容逐次逼近模/数转换器,具有快速转换和通用的控制能力。片内设有采样-保持电路。

(3)RS-232协议转换电路:该电路主要完成现场的数据调试功能。其中STC89C52通过串口TXD、RXD与MAX232的相应管脚相连,当STC89C52需要将从现场采集到的数据或从CAN总线上接收到的数据转换成RS-232协议格式的信息与现场设备或其他模块进行通信时,可直接将信息通过串口TXD、RXD传送给MAX232,由芯片MAX232完成数据格式的转换。

(4)多路输入输出电路:该部分主要完成现场故障报警、结果显示等功能。由于基于CAN总线的数据采集模块可直接与多种模拟量或数字量设备相连,所以当模块需要采集现场的I/O信息或需要根据处理结果进行显示、报警、控制时,可通过由P1.4～P1.7和高速光耦隔离组成的多路输入输出电路实现。

(5)数据存储器RAM扩展电路:为了满足数据存取和处理的需要,电路还扩展了8 KB的RAM数据存储器空间。

2.2 数据传输

服务器担负着与单片机通信、数据处理、数据存储和与控制室通信等多项任务,是连接桥梁现场和远端控制室的重要组成部分,它的优劣直接影响整个系统的性能。本系统最终目标是实现整个系统的无人值守和长期连续的工作,因此要求服务器性能稳定、工作可靠。本系统中选择性能优越的工控机操作系统Windows Server2003,数据库系统软件采用SQL Server 2005。另外,由于本系统为连续工作,而数据量很大,所以服务器外接可移动存储设备以利于数据的更新与备份。

现场的代理服务器负责接收下位机采集到的桥梁状态信息,在这里信息进行预处理,例如和预设的报警门限值进行比较,如果超过门限值则马上发出报警,同时数据在这里存入数据库。现场服务器与Internet网络连接数据,经过打包实时地传送给远端的控制中心,在控制中心进行最终的分析和处理实时地显示出状态变化。

2.3 数据处理

数据处理部分主要实现数据分析、处理等功能。由客户端PC机和操作软件界面通过Internet接收数据,并且进行数据分析、数据处理等。

3 软件设计

系统的软件设计可以分为数据采集、数据传输和数据处理3部分。其中,数据传输部分包括单片机与服务器之间数据传输、服务器与控制室PC机之间的数据传输,数据处理包括客户端PC机上的客户操作、分析、处理软件等。

根据分布式数据采集与控制系统的特点,系统各个节点之间和节点到操作站的距离较远,现场环境干扰大。整个系统应有实时数据采集、实时控制、实时故障报警、现场情况显示、数据存储、历史数据查询、打印报表等功能。

3.1 数据采集部分

数据采集部分的程序流程如图3[5]所示。

由图3可知,STC89C52先对自身进行初始化,然后立即对SJA1000进行初始化以尽快建立该数据采集模块与CAN总线之间的通信链接。其中对SJA1000的初始化是该软件设计中一个比较关键的部分,主要包括在复位模式下设置通信的波特率、AMR、ACR、OCR、CDR,这些参数与将要发送的报文标识符有关。BTR0、BTR1寄存器的内容可以惟一确定系统的通信波特率和同步跳转宽度,所以整个系统中的所有节点,这两个寄存器的内容必须相同,否则无法通信。对ORC的操作可确定CAN控制器的输出方式,并建立起CAN总线要求的电平逻辑所需输出驱动器的配置。

与CAN总线的通信建立之后,STC89C52就开始采集现场数据,先是模拟量,然后是数字量。在对模拟量的数据采集中,为了减少外部干扰带来的误差还进行了消除误差处理,主要包括判断数据是否存在超大误差,对连续多次采样得到的数据求平均值作为采样值等措施,以减少系统采样误差。再判断采集的值是否超出设定的界限,需要报警否,是否显示设备的状态,是否准备往CAN总线发送数据等,如需要则进行不同数据的转换。

3.2 数据传输部分

服务器是整个系统的核心,它担负着数据采集、数据管理和传输数据的任务,因此它的工作直接影响到整个系统的性能和工作。由于本系统要求服务器能够在无人职守的情况下长期稳定地工作,因此最好选用性能优越的工控机,可以为采集系统提供更多的串行口。

客户端的主要任务是接收数据和处理数据,实现数据传输的第一步是客户端必须连上服务器,首先要设置服务器的IP地址和端口号,然后发送联机请求。

3.3 数据处理部分

数据处理部分是要在远端控制室的PC机上,实现友好的人机操作界面,并实现实时控制、实时故障报警、现场情况显示、数据存储、历史数据查询、打印报表等功能,通过Visual C++6.0编程,进行对各种数据源进行操作访问,远程监控桥梁的健康情况。

桥梁的健康状况监测对于桥梁的安全运行有着重要的意义。桥梁结构健康监测不只是传统的桥梁检测技术的简单改进,而是运用现代传感与通信技术,实时监测桥梁运营阶段在各种环境条件下的结构响应与行为,获取反映结构状况和环境因素的各种信息,由此分析结构健康状态、评估结构的可靠性,为桥梁的管理与维护决策提供科学依据。

本文在详细分析了桥梁的结构特点的基础上,设计了利用传感器、CAN总线以及Internet网络实现桥梁状态远程监测的方法,提高了对桥梁结构损坏和突发事件的反应速度,节约人力物力。它改变了传统的以人工为主的检测手段,大大提高了桥梁监测的实时性准确性及安全性。

摘要：提出了一种基于CAN总线的数据采集系统的设计方案,介绍了数据采集系统的系统功能、硬件结构以及软件设计方案。实际应用表明,该系统简单、运行稳定、可靠性高。

关键词：CAN总线,桥梁监测,数据采集,控制系统

参考文献

[1]周文松,李惠,欧进萍,等.大型桥梁健康监测系统的数据采集子系统设计方法[J].公路交通科技,2006(3):83-84.

[2]王毅峰,李令奇.基于CAN总线的分布式数据采集与控制系统[J].工业控制计算机,2000(5):34-35.

[3]Philips Semiconductors.SJA1000 stand-alone CAN contr-oller,1997.

[4]邬宽明.CAN总线原理和应用系统设计[M].北京:北京航空航天大学出版社,1996.

桥梁数据分析系统意义 篇5

1 高速公路桥梁常见病害概述

长期的实践下, 中国的桥梁建设有了很大的进步, 制造和施工工艺设备水平也有很大的提高, 很多高强度耐久的新材料被研究出来, 设计师们也设计出许多先进科学的桥梁结构, 这都为我国的公路事业做出了重大的贡献。但是由于载重较大, 桥梁的冲击力强, 行车频繁且密度较大, 桥梁的要求较高, 而且对于抵抗自然灾害的能力要求较高, 在结构要求上桥梁的竖向横向刚度和动力性能要求标准较高。在预应力强度不足的时候, 桥梁在使用过程中, 受到气候、环境、交通等自然和人为因素影响, 以及在建造时留下的预应力隐患, 难免会产生一定的病害, 高速公路桥梁常见病害有如下几类。

1.1 高速公路桥面病害

高速公路桥面病害的主要表现是桥面出现凹陷、孔洞, 甚至个别桥面铺装钢筋外露以及型钢伸缩缝变形, 锚固混凝土局部破损, 出现啃边、麻面与锚固钢筋外露和坑槽、局部破损等现象。这些病害有损桥面的整体美观, 如果裂缝或凹陷不断增大, 还好影响桥面的承重能力。桥面裂缝会使雨水等液体渗透到桥体内部, 从而导致桥面铺装钢筋锈蚀, 梁端和墩台受到盐水腐蚀, 降低了结构的耐久性。钢筋外露、变形不仅会是桥面震动明显, 也会影响司机的视野, 甚至会诱发交通事故。

1.2 高速公路桥梁上部病害

高速公路桥梁的上面部分经常会出现混凝土脱落, 严重者主筋或钢绞线外露、崩裂等情况, 影响了梁体的承载能力。也有的梁底被刮蹭、局部混凝土剥落、有大面积的划痕, 影响了结构耐久性。还有预制板铰缝脱落、漏水, T梁横隔板混凝土开裂、脱落、露筋锈蚀等情况也很常见。T梁横隔板混凝土开裂、脱落会导致桥梁横向联系降低, 单梁受力较大, 就会使横梁的寿命缩短, 有时候横梁上的脱落物也会砸坏行驶中的车辆, 甚至会导致人员伤亡。

2 桥梁预应力智能张拉压浆系统施工工法原理分析

桥梁预应力智能张拉压浆系统主要是指利用预应力智能张拉仪、智能千斤顶、自带无线网卡的笔记本电脑、高压油管等自动张拉设备以及计算机系统对桥梁建造过程进行控制。在这个过程中, 控制指标是应力, 校对指标是伸长量误差, 计算机系统会对采集的数据进行分析, 并且发出相应的指令来控制机械的运作, 自动完成整个张拉过程。整个系统由系统主机、测控系统、循环压浆系统等部分组成, 浆液在各个系统程序中组成的回路内不断地循环, 以此来排净管道内空气, 保证浆液能够压实。在出浆口放置压力测试仪, 在预应力混凝土张拉完成后, 采用快硬砂浆或快硬水泥对端头预应力筋与锚具间缝隙进行封堵, 就能达到加强拉力的效果。

3 桥梁预应力智能张拉压浆系统施工工法要点探讨

桥梁预应力智能张拉压浆系统施工工法过程较为繁琐, 设计的方面很多, 本文主要探讨其施工要点。以期能时提高工效, 提升张拉精度和压浆密实效果, 提高了桥梁结构的耐久性, 保证了桥梁预应力效果的实现, 促进了工程施工进度, 延长了桥梁的使用寿命, 节约后期维护成本, 实现社会效益与经济效益的结合。

3.1 桥梁预应力智能张拉的智能操作要点

首先需要检查两端千斤顶的安装方法是否正确, 当机器安装正确后, 所发出的声音应该是平顺的。在投入使用之前, 外界的温度也是需要考虑的, 当温度低于10摄氏度时, 要进行15~30分钟预热。桥梁张拉工作进行之时, 在注意工作人员安全的基础上, 要密切注意在电脑上观测压力值和位移值是否正常, 有异常立即点击“暂停张拉”并进行相关检查。电脑在张拉施工过程中严禁运行其他程序, 操作人员时刻关注相关数值, 严禁离开控制台。而且, 在张拉过程中千斤顶的工作情况也是不能够忽视的, 如有异常情况立即单击“暂停张拉”、按下张拉仪“急停指示”按钮, 停止张拉, 排除异常情况后, 方可继续张拉。张拉孔的施工需要一个个进行, 没完成一个孔的施工, 各种设备可以在计算机的控制下自动的停止运作, 同时计算机操作人员应再次检查锚具、千斤顶、限位板是否正确嵌套, 数据连接线是否松动、被挤压, 千斤顶是否压迫粗钢筋等。

3.2 桥梁预应力智能张拉压浆的智能操作要点

在进行压浆工作之前首先需要检查各层次的线路连接是否正确, 密切注意在电脑上压力值和流量值是否正常, 有异常立即点击“暂停压浆”并进行相关检查。电脑在压浆施工过程中严禁运行其他程序, 操作人员时刻关注相关数值, 严禁离开控制台。在一定的时间段需要对设备进行清洗工作, 保障设备的正常运行。

4 结语

桥梁结构耐久性是影响桥梁安全、结构寿命的关键因素, 上部结构的提前损坏如出现早期下挠、开裂等病害和桥梁安全事故发生是国内交通行业日益关注的问题。桥梁在修建过程与使用阶段出现各种问题也是无法避免的, 虽然有很多的常见病害, 但是如果有好的方法提升桥梁的预应力的话, 一定会增强高速公路的安全性与耐久性。作为高速公路的重要组成部分的桥梁结构, 它有着构造复杂、技术性强、修复困难和价值较高的特点。桥梁一旦损坏, 轻则限速减载, 重则中断交通, 危害行车安全。因此, 做好桥梁预应力的智能张拉压浆工作, 对保证高速公路安全畅通, 适应国民经济发展具有重要意义。

摘要：高速公路现在已是最重要的交通设施之一, 给交通运输带来了极大地便利。作为高速公路主要支撑的高速公路桥梁在快速发展的同时, 由于车辆超载及拉张力不足等原因, 也遇到了各种各样的病害。本文从高速公路桥梁常见病害出发, 分析高速公路桥梁预应力智能张拉压浆系统施工的原理以及施工工法, 以期能够延长高速公路桥梁的使用寿命。

关键词：桥梁,预应力,智能张拉,压浆系统

参考文献

[1]梁晓东, 吴涛, 刘德坤.预应力智能张拉与传统张拉的比对试验研究[J].公路.2012 (04)

[2]姜桂秀, 谢寅涛.预应力混凝土现浇箱梁分联结构分析[J].山西建筑.2011 (35)

桥梁数据分析系统意义 篇6

为了响应国家节能减排的号召,也为了给青岛创造一片碧海蓝天,为循环经济做出社会贡献,青岛千禧龙置业有限公司在青岛千禧龙花园三期酒店式公寓,千禧龙花园会所的项目中大胆采用了海水源热泵空调系统。

青岛千禧龙花园三期的酒店式公寓面积7.7万余平方米,四期商务酒店3.5万m2,会所0.7万m2,采用了海水源热泵空调系统。并于2011年6月份通过了国家级验收。该系统能效比达到了3.96,机组能效比达到了6.17。全年常规能源替代量为每年332.7 t标准煤。二氧化碳减少排放量每年821 t,二氧化硫减少排放量每年6.7 t,烟尘减排量每年3.3 t,年节约费用33.27万元。

能效评测结果,项目酒店式公寓和会所的建筑节能率分别为70.5%和72.3%。

1 海水源空调的工作原理

海水源空调工作原理见图1。

1)在海边设置海水泵房,海水泵房设置37 kW大功率海水泵8台,利用水泵和取水口将海水送入海水板式换热器,与一次循环水(乙二醇溶液)进行第一次热量交换。2)海水源空调机房设置在千禧龙花园三期地下室中,设置在该处的乙二醇泵,实现海水源热泵与海边板式换热器之间进行第二次能量交换。3)海水源热泵机组利用压缩机,实现与乙二醇溶液的热量交换。4)末端循环泵将冷冻水(夏季)或者热水(冬季)送入末端空调。

青岛千禧龙花园海水源空调项目利用海水中较低的能量,冬季为热泵机组提供低温热源。将海水中低位能量转化为高位能量,供给空调末端供暖使用,夏季为热泵机组提供冷源,热泵机组向空调末端提供冷量,进行空调制冷。

2 数据采集

系统安装调试后,如何检测和记录,则成为一个问题。为了解决这个问题,我们根据国家相关技术导则:《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统楼宇分项计量设计安装技术导则》及《分项能耗数据采集技术导则》对千禧龙花园三期海水空调系统进行了电能计量和数据采集方面的设计,思路如下。

2.1 电能计量及数据传输

根据现场具体情况,我们在系统的总配电柜进行了电能计量,选用带有数据采集借口的电度表。具体方案是在千禧龙空调机房共装8块电度表,其中单相表4块,三相表4块,单相表的型号为DDS28KRH。三相电度表的型号为DTS541。8块电表分别装在两个计量箱内。

电度表分别接电流互感器,能准确计量每个海水源空调回路及辅助设施的用电量。并通过接口及电缆传输到1号GPRS数据采集仪。在海边,海水空调设置有海边的海水泵泵房,由于两边距离较远,因此在海边设置独立的2号GPRS数据采集仪。在主配电柜设置三相电度表。数据通过通讯电缆传递到2号GPRS数据采集仪。

2.2 流量计量及数据传输

根据现场情况在一次循环(海水循环设置流量及温度传感器)、二次循环(乙二醇循环及末端循环分别设置UFT变送型超声波流量计),采用该型号流量计不需要破坏乙二醇溶液管道,即可实现流量数据的测量和采集。数据采集后,数据通过接口及通讯电缆与GPRS数据采集仪实现即时通讯。

2.3 温度测量及数据传输

由于该测量系统是在系统运行后安装的,因此为尽量减少其影响系统运行,温度传感器也采用固定在管道壁上的温度传感器。数据经过补偿采集后经通讯接口及通讯电缆与GPRS数据采集仪实现即时通讯。

3 数据传送

电能测量数据,流量数据,温度数据经过通讯电缆传输到GPRS数据采集仪后,所有的数据根据设置每隔一定的时间以数据发送形式通过无线网络传送到数据接收端。采用GPRS数据采集仪后可以实现全无人检测,所有的检测数据利用网络可以方便的实时发送到数据中心。而且可以根据工况和要求对数据发送的间隔时间进行灵活的设定。比如可以设定15 min实时采集发送一次,或者30 min一次。业主可以根据需要灵活的设置。当然根据需要也可以选用基于CDMA的数据采集仪。千禧龙花园海水源热泵空调采用的是GPRS数据采集仪,使用情况良好。

4 数据处理

数据传送到数据处理中心后,根据流量及温度可以计算出机组实时热量交换值,根据单位时间能耗情况和热量提升交换情况可以计算出系统的能效比,单位kW/kW 。经过长期检测和论证,测定了千禧龙花园海水源热泵空调系统能效比达到了3.96,机组能效比达到了6.17。完全符合国家节能示范项目要求。

5 数据动态采集在海水源空调中的应用意义

系统能效比是综合评价海水空调系统的一个重要指标。整个系统的能效的提升涉及到热泵机组、循环水泵、海水取水系统、管道系统、控制系统、换热系统、末端系统的各个方面。通过对电能、温度、流量等的测量和实时采集,我们不但可以对海水空调系统的运行进行动态的检测和评估,确定系统的能效比。而且根据动态检测的数据,可以动态检测系统的运行状况,及时发现系统存在的缺陷,或者在哪些方面可以进行必要的加强。对于系统的安全高效运行也有非常重要的作用。

随着国家对发展绿色经济的不断提倡,绿色环保,循环经济成为时代发展的一个新的风景。而新的技术也日新月异的发展,现阶段,利用海水的能量和利用地源能量的工程也越来越多。不少的小区大胆地采用了海水热泵空调系统和地缘热泵空调系统。通过对千禧龙花园海水源热泵系统的智能检测系统的安装和成功调试验收,对于数据采集和检测技术在新的项目中的应用具有非常重要的现实意义。

参考文献

[1]钟章队,蒋文怡,李红军.GPRS通用分组无线业务[M].北京:人民邮电出版社,2006.

[2]吴建平.传感器原理及应用[M].北京:机械工业出版社,2009.

[3]孙利民,李建中,陈渝.无线传感器网络[M].北京:清华大学出版社,2005.