港珠澳大桥智能化运维技术与工程实践

跨海交通基础设施具有工程规模大、复杂程度高等特点，传统运维工作尚存在成本高、效率低、精度差和外海作业安全风险较大等瓶颈性问题。为了实现港珠澳大桥的安全、可靠、高效运维，总结出跨海交通基础设施存在服役状态感知能力低、监测信息利用率低、交通风险主动管控效率低、运维管理信息化和养护决策智能化程度低等四大共性难题，梳理了港珠澳大桥智能化运维的关键技术，提炼出港珠澳大桥智能化运维的9项工程建设内容：基于5G的跨海交通基础设施运维物联网，基于北斗的毫米级变形监测及封闭空间定位系统，水下结构智能监测平台与大数据融合处理系统，基于无人机集控的巡查、检测、应急一体化系统，基于巡检机器人的跨海桥隧抵近检测与维养系统，跨海集群设施服役环境数字化与运行状态监测评估系统，基于全寿命周期理论的跨海集群设施数字化维养管理系统，全时交通安全运行与快速应急处置智能系统，跨海集群设施运维一体化管控平台。此外，还提出了包括设备感知层、通信层、基础资源层、数据支撑层、业务支撑层、智慧应用层、用户交互层等的总体技术架构。最后，总结了港珠澳大桥智能运维的主要技术特色。港珠澳大桥的智能运维工作、成果、经验可为其他跨海交通基础设施的...     

服役三十年的斜拉桥检测与状态评估

泖港大桥是我国首批建造的斜拉桥的代表,连续服役至今已有30年。根据大桥结构及运营特点,重点对拉索系统进行了全面检查与分析,并结合各主要构件及结构整体状态检测的结果,按照现行规范对大桥技术状态进行了评估。作为目前国内连续服役时间最长的斜拉桥,其检测评估的成果可为同类桥梁提供参考。     

桥墩基础病害水下检测方法的对比与应用

以多座桥梁基础病害的水下检测为背景,分别采用潜水检测、组合式水下摄像仪检测及水下机器人检测进行水下基础表观病害识别,三维激光扫描、水下声呐三维扫描、GPS结合水深仪进行桥墩基础冲刷状态与形态识别,考虑地理环境、水流速度、浑浊度、透明度等多种环境和水文参数对识别效果与效率的影响,对比不同水下识别方法的适用性与有效性。结果表明,组合式水下摄像检测仪、水下机器人及水下声呐三维扫描分别具有速度快、效率高与深水检测的优势,但对检测环境有一定要求,且操作较复杂;潜水检测对水质要求较低,但速度慢、检测费用高、潜水员人身安全威胁较大;三维激光扫描特别适用于枯水期基础暴露状态的冲刷识别;GPS结合水深仪技术具有实时性、全天候、精度高等优点,但冲刷识别效率不高,无法快速识别;实际应用中需根据不同桥梁基础病害形式及测试环境进行水下识别方法选择。     

ROV在桥梁水下桩基检测中的应用前景与关键问题思考

随着科技发展，水下机器人技术逐渐从海洋探测领域发展应用到水下结构检测领域，为解决桥梁水下结构的检测问题提供了新的思路和方法，对于桥梁桩基的检测和日常安全管理等均具备十分巨大的应用前景。归纳和分析了水下机器人的关键技术要点，介绍了水下机器人在水下结构领域的检测应用现状，梳理了水下机器人在桥梁桩基检测应用过程中的关键问题。结合技术发展，对水下机器人在桥梁水下桩基检测中的应用前景和发展趋势进行了展望。     

跨海集群工程节能减排关键技术研究

港珠澳大桥跨海集群工程囊括跨海桥梁、沉管隧道、离岸人工岛等多个领域。跨海集群工程由于建设期及运营期能耗巨大,国内外尚无节能减排的成套技术指导工程建设,成为制约跨海集群工程持续发展的瓶颈之一。本文依托港珠澳大桥跨海集群工程建设和运营过程,采用理论研究、数值分析及模拟测试等多种方法,开展了集群工程节能减排指标体系和长大沉管隧道通风、照明、人工岛运营节能减排关键技术研究,成果支撑了工程项目节能减排目标的实现。     

公路桥梁智能检测技术研究进展

为促进公路桥梁智能检测技术的发展，系统梳理了桥梁智能检测装备、智能检测方法、智能损伤识别算法、智能安全评价及养护决策的发展现状与趋势。综合分析表明：随着桥梁智能检测技术的发展，针对桥梁检测环境和构件特点，出现了包括无人机、移动机器人、环形爬升机器人、多功能检测机器人、爬索机器人、水下机器人、声呐探测装置等多种类型的智能检测装备。智能检测装备大多采用搭载的图像采集装置进行病害信息收集，其避障及抗环境干扰能力和图像采集精度是设备性能表征的关键；在智能检测方法领域，图像采集技术、激光点云扫描技术、全息摄影技术发展日趋成熟，探地雷达、干涉合成孔径雷达及声呐探测技术可作为桥梁基础及冲刷深度检测的有效手段；但以光纤传感、热成像技术、声发射技术、超声波检测、电磁传感为特征的桥梁检测新技术，其抗环境干扰的能力还有待提升，需要进一步的工程验证。随着桥梁智能装备能力的提升、智能检测技术的发展，不同类型海量数据的涌现，传统的从病害、构件、部件到结构的分层综合安全评价算法已不能适应，采用数字孪生技术进行结构状况的实时再现与评价，以多源数据融合技术进行区域级、路网级桥梁服役性能及抗灾韧性评价是桥梁智能检测与安全评估的主要发展方向。     

扫描声纳探测桥墩水下结构的方法与实例分析

介绍了利用水下机器人搭载扫描声纳及定位声纳探测桥墩水下结构的原理及方法,并通过对广东省恩平大桥桥墩水下的探测实例验证了该方法的可行性。     

某黄河特大桥10号墩水下基础检测技术

某黄河特大桥10号墩处水文和地质条件复杂,传统检测方法难以进行水下基础的运营状态检测,结合水下基础环境条件与检测需求,基于多波束三维声呐成像技术对其进行了全面检测。采用多波束三维图像声呐检测水下基础冲刷情况,多波束测深侧扫声呐检测河床地形地貌情况,多波束二维图像声呐检测基础外观状况。检测结果表明:大桥运营22年来,10号墩水下扩大基础在水流作用下迎水面的冲刷最大深度为1.35m,背水面的局部淤积最大深度为0.52m,符合河流冲刷规律,该桥的水下基础状态良好。多波束三维声呐成像技术检测桥梁水下基础的效果较好。     

光纤工业以太环网在港珠澳大桥集成监控系统中的应用

港珠澳大桥是世界级跨海集群工程的新标杆,基于现代信息技术的集成监控系统是确保港珠澳大桥可靠安全运营的重要保障。本文介绍了港珠澳大桥集成监控系统的网络层次模型,分析了光纤工业以太环网的优点及其在港珠澳大桥集成监控系统中的作用,最后给出了光纤工业以太环网在港珠澳大桥集成监控系统中的实际部署情况。本文对桥岛遂跨海集群工程、高速公路隧道工程外场机电设备接入集成监控系统网络的设计与实现,可以提供有益的思路,并具有较强的实际参考价值。     

近30年桥梁基础冲刷研究进展及关键问题

近年来，基础冲刷导致的桥梁灾害频发，冲刷已成为威胁涉水桥梁安全的重要原因。基于前人已有的成果，对近30年来桥梁基础冲刷领域的相关研究进行了系统分析。首先采用信息量化分析技术给出了近30年桥梁基础冲刷研究的创新研究成果参数，呈现了冲刷研究领域的知识结构体系，探索了其研究热点。研究结果表明：①桥梁基础冲刷研究论文数量呈现上升趋势，特别是最近几年论文数量增速加快，研究热度提高，其中一些主要文献表现出很高的被引用频率，受到研究人员的重点关注；②研究成果主要集中于桥梁基础冲刷机理、冲刷深度预测、现场监测方法和冲刷防护措施等方面；③研究的新兴热点涉及复杂桥梁基础周围的三维流场特性分析、基于不同算法和随时间演变的冲刷深度预测。此外，对跨海桥梁基础冲刷研究的进展进行了分析，总结了不同条件（水力特性、沉积物条件、基础结构形式及空间布置方式等）对跨海桥梁冲刷的影响；阐述了现有冲刷深度分析方法应用于跨海桥梁冲刷深度预测时存在的问题；对比分析了几种冲刷监测方法的优点、不足及精度影响因素；指出跨海桥梁基础冲刷需要加强对复杂海域环境下桩基冲刷机理、冲刷深度预测及冲刷安全监测评估方法的研究。最后提出：桩-土-潮流相互耦合作用的局部冲刷机理研究、排除水流及悬浮泥干扰的实时监测设备研发、考虑围垦等人类活动对跨海桥梁基础冲刷影响及包括冲刷在内的多灾害分析将是今后研究发展的趋势。     

长大桥梁关键技术综述

随着经济的腾飞,中国兴建了大量的桥梁工程,其中苏通大桥、卢浦大桥,石板坡大桥等保持斜拉桥、拱桥和梁桥的世界跨径记录.2008年又建成通车了世界上最长的跨海大桥--杭州湾大桥.随着桥梁技术的迅速发展,一些跨海桥梁工程已提到议事日程,如港珠澳跨海工程、琼州海峡跨海工程等.修建跨海桥梁工程将面临着十分严峻的挑战:台风、巨浪、强震、船撞、深水基础和结构体系等.同时,桥梁工程全寿命设计、安全风险评估等新型设计理念需要在跨海桥梁工程设计中进行综合考虑.面对未来跨海桥梁工程建设的技术挑战,中交公路规划设计院有限公司桥梁技术研究中心开展了相关的研究.本文将综述大跨桥梁的关键技术问题,同时介绍桥梁技术研究中心正在开展的一些研究工作.     

泰州大桥钢桥面铺装十年养护总结与评价

泰州大桥作为国家级重大工程,是世界首座千米级三塔悬索桥。主跨2×1 080 m,钢桥面铺装采用“下层浇注+上层环氧”的刚柔复合型铺装方案,其结构体系为桥梁技术前沿的突破性创新,系世界首创,具有“三塔两跨悬索桥型、钢箱梁结构超长、交通量较大、重型车比例高、桥位区雨量充沛、相对湿度大”等独有的工程特点。泰州大桥超长超柔钢桥面结构也对运营维养提出了新挑战,系大桥建设的“八大技术难点”之一。大桥在钢桥面铺装养护运营阶段做了大量卓有成效的研究与实践工作,取得了丰硕成果,建立了桥面系服役状态感知系统,摸清了铺装性能衰变规律,并定期开展洒水控温和治超,促进日常管养的成效明显。此外,还开展了人工步检及专业化检测工作,实现检测全面覆盖,开发了适用于刚柔复合型铺装长期服役的耐久性保存和提升的关键技术,实现高品质耐久性服役。     

基于检测结果的飞燕式拱桥承载力评定

为研究钢管混凝土拱桥运营期间承载力的评定方法,以服役期间的湖南南县茅草街大桥为研究对象,对该桥开展外观检查、吊杆频率检测及桥梁基频、主拱圈和边跨拱圈线形等检测,基于检测结果,结合《公路桥梁承载能力检测评定规程》对该桥服役期承载力进行评定。结果表明茅草街大桥外观质量良好,结构整体刚度、线形均符合设计要求,少数吊杆索力偏大,综合分析得出茅草街大桥运营期间的承载力满足设计及规范要求。     

西堠门大桥桥梁基础海岸边坡稳定性检测评价研究

以浙江舟山西堠门大桥基础海岸边坡为依托，采用多波束测深系统水下探测、整体稳定性和浅表层稳定性综合分析等多种技术手段联合应用的方法，对桥梁基础海岸边坡进行稳定性检测评价，并提出了针对性处治建议。     

外海深水高精度碎石基床铺设整平船建造与应用

深水碎石铺设整平船关键技术及装备采用世界领先技术,自动化程度高、施工管理系统先进、抗风浪能力强,不但能够满足港珠澳大桥沉管隧道基础施工要求,而且对促进我国交通建设技术进步、提升我国跨海通道建设综合实力具有十分重要的意义。     

桥梁水下桩头缺陷修复加固工程技术分析

乌昌路头屯河大桥由于施工原因和桥梁长期处于超负荷运行状态,使桥梁水下桩头出现病害,若不及时修补处理,将加速钢筋的腐蚀与混凝土胀裂剥落,严重影响结构的耐久性及安全性,给桩基及整个桥梁造成极大的安全隐患。通过水下摸索、水下录像等方式对乌昌路头屯河大桥水下基础进行专项检查、水下桩基外观检测,对其存在的病害进行分析,并提出解决方法。     

超大型沉管隧道管节浮运安装船的建造与应用

超大型沉管安装船的研发与应用,满足港珠澳大桥岛隧工程建设需要,实现外海深水、深槽的水下无人安装、对接,提高了工作效率,减少了施工风险和环境污染,经验证,该工法安全、高效、环保,可为其他类似工程提供借鉴。     

株洲湘江八桥防船撞设施设计及仿真计算分析

本文以株洲湘江八桥为背景,结合跨江桥梁的防撞研究特点,依据桥区环境特点及大桥主通航孔桥墩防船撞要求,针对性提出释能附体防船撞方案,该方案具有设施占用航道空间少,制造和维护便利,耐波性和恶劣环境适应性佳等特点,且具有良好的经济性。基于MSC.Dytran进行有限元仿真分析,模拟船舶及桅杆在失控状态下以漂流速度撞击大桥下层慢行系统梁体的工况,计算桅杆撞击力大小,确定警示拦截方案,验证防船撞设施的设防效果,确保防船撞方案设计的可行性,为实际工程应用提供依据,最大程度保护大桥的防船撞安全。     

水下玻纤套筒加固技术研究

简述水下玻纤套筒加固系统的国外应用历史及国内今年发展状况,水下玻纤套筒加固系统与传统桥墩加固方法的性能对比。通过独立研发数据展示水下环氧灌浆料研发过程,核心性能指标的检测方法和水下灌注模拟试验的测试结果。最后结合国内水下玻纤套筒加固系统实际应用工程,探讨水下玻纤套筒加固系统的应用前景和技术改进方向。     

悬浮隧道(水下连续梁桥)跨越海峡方案研究

在对国内外跨海方案分析的基础上，以国外某海峡通道建设为背景，设计了一种隧道跨海方案——悬浮隧道（水下连续梁桥），其基础为普通桩柱式桥墩，主梁为隧道行车孔，整个隧道结构体系相对简单，与普通连续梁桥相似。因此，在介绍该方案的特点和技术难点的同时，也对其可行性进行了探讨。