- 文献综述
基于BIM的多塔斜拉桥关键构构件评估系统研究
前言：
在近20年的时间内，我国修建了大量的大跨径斜拉桥，随着服役时间的增加，受材料、施工、环境及车辆等因素的影响，部分桥梁逐渐出现必然的病害与损伤。为了维持桥梁的使用能力、延长桥梁服役寿命，桥梁的管养工作成为必然的趋势。目前的桥梁运营主要以人工与其传感器监测为主，但因受限于各桥的多样化建设与管理，各桥的维护管养不能得到有效管理。因此为了实现桥梁管养的有效管理，使得在管养问题上能够快速做出系统有效的解决方案，本项目就某一多塔斜拉桥为例进行相关探讨。
国内外研究现状
桥梁作为重要的交通基础设施，对跨越地形有着不可估量的作用，正因如此，由于地形限制，桥梁结构的监控管理及维修给工作人员带来很大不便，这些问题对于大跨径桥梁而言尤其严重。自改革开放以来，我国经济迅速发展，作为经济发展的基石，桥梁也在急速扩建中，至2019年，我国不少桥梁迈入世界之最的行列，如武汉杨泗港长江大桥，为世界最大跨度双层公路悬索桥；广东虎门二桥坭洲水道桥，为世界最大跨度钢箱梁悬索桥；江苏五峰山长江大桥，为世界最大跨度公铁两用悬索桥等等。截至2018年年底，全国共有公路桥梁85.15万座，总长度达5568.59万米，目前数据仍在持续增长中。这些数据直观的反映出我国桥梁行业的重大成就，但是随之而来的问题同样层出不穷，其中最主要的便是桥梁的维护管养问题。我国桥梁工程建设得到了世界认可，但我国桥梁“重建轻养”的弊端也开始凸显。如四川小南门桥、辽宁盘锦大桥、江苏武进桥等等，这些案例由于监控管养不到位引发了桥梁灾害，浪费大量人力物力资源，这便是桥梁的综合管理养护系统没有形成的恶果。基于此，交通部门对桥梁监测管养的重视程度日渐提高，通过建立桥梁管养系统，能够及时判断桥梁的工作能力，解决病害，避免桥梁灾害，保证桥梁的正常运营与出行人员的生命财产安全。
在上世纪八十年代，欧美地区在此方面做出相关成果，在大跨径桥梁上安装健康监测系统。而由于历史原因，我国的在这方面的认识略有不住，发展较晚。在国外研究成果的基础上，我国虽然已经取得大量的理论与实践经验，但在实际应用中依旧会因桥梁的使用期限发生各种问题。同时，由于桥梁健康监测多从大跨径桥梁上获得一手资料，便难以顾及中小跨径桥梁的问题，又由于修建时期较早的多为中小跨径的桥梁，因此，健康监测系统未能建立统一标准来管理所有种类的桥梁，这方面的问题仍需解决，为此我们将建立新途径评估桥梁健康状况，并使之适用于除了大跨径桥梁外的中小跨径桥梁。
已有成果分类介绍
尽管我国桥梁健康监测研究起步较晚，但仍获得了不少理论与实践成果，其中不少已经过实验室与现场验证。在大跨径桥梁方面，研究人员建立新算法估算斜拉桥索力，如《基于变异系数与趋势因子的斜拉桥索力评估》等，以宁波招宝山大桥为例，提出新的算法评估索力，这些已有成果对健康监测具备极深的借鉴意义。以下做分类讨论。
在大跨径桥梁中，斜拉桥作为最主要的桥型，比梁式桥跨越能力更大，其主要承力结构包括斜拉索与梁。因此在桥梁健康监测中，根据统计理论，在实时桥梁监测数据中筛选出特征值，使用这些数据研究斜拉桥由于随着使用寿命的演唱而发生的结构退化，借助应力变化趋势评估斜拉桥的结构安全性能。在此基础上，还能对桥梁之后的生命周期中的应力变化做出预测，可长期应用。这种评估方法基于桥梁实测数据，由统计原理筛选可靠数据，以此来评估桥梁安全，是一种可操作性强的评估方法。
与此类似，在评估桥梁健康状况中，监控索力是一项必要的工作，为此可充分利用不同时期的监测数据估算斜拉桥索力，将每根缆索设置一定的权重，考虑每根缆索之间的关联度，判断缆索拉力的发展趋势。以此来判断桥梁整个运营阶段的索力变化，由于考虑到了不同时期数据间的联系，相互印证，增加了索力变化趋势的可靠性，这项成果在宁波招财山大桥中已得到实际应用。同样，根据现有理论对索力进行估算亦是一种行之有效的方法，如通过振动法测算高架桥索力，或是利用日常生活中的智能手机设计APP，除智能手机本身外不需要其他监控设备便可估算索力，这种新颖的思想对于简化桥梁健康评估、节省人力物力起到了不小的助力。
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