城市地下道路隧道结构健康监测研究

城市交通隧道的数量随着经济发展不断增多,隧道结构健康监测系统作为掌握隧道结构安全状态的有效措施也得到一定的发展。地下道路隧道由于投资规模、隧道长度较小等原因,致使结构健康系统较少应用在地下道路隧道中。本文依托园腾路地下道路隧道,采用“半智能化”结构健康监测的方式,降低结构健康系统成本的前提下,对隧道结构健康状态进行必要的监测。同时,对比测缝计、静力水准仪及形状传感器的监测结果,验证了形状传感器在接缝张开量、接缝两侧不均匀沉降的可行性。对城市地下道路等短隧道,降低结构健康监测系统的智能化程度、应用新型传感器现降低成本,提高结构健康监测系统在短隧道的使用率,对于提高管养质量、保障地下道路隧道结构安全上具有重要意义。     

隧道无线健康监测系统环境敏感性分析

随着隧道运营时间的不断增加,在行车荷载、地质和水文条件变化、材料老化、周围环境施工等共同作用下,隧道结构会出现不同程度病害。隧道病害具有时间和空间随机特性。介绍采用隧道无线健康监测系统对隧道健康状况进行监测。隧道无线健康监测系统由无线传感器、中继器、基站和用户端组成,采用ZigBee技术实现监测数据无线传输。无线健康监测技术具有布置灵活、安装方便、便于维护管理等特点。对空旷场地、有遮挡场地和运营隧道等不同场地条件下的无线传感器传输距离和组网能力进行测试和研究,结果表明：中继器与无线传感器的相对位置对传输距离有显著影响,隧道内无线传感器的传输距离不低于100m;无线传感器自组网能力强,可以实现相互中继。     

基于工业以太网的隧道施工通风环境参数自动监控系统研究

为提高隧道施工通风系统自动化、信息化水平,提出了一种基于工业以太网络的隧道施工通风监控系统结构框架。系统由上位工控机、下位1200系列PLC及相关模块和传感器组成。工控机中采用Win CC软件编写监控程序,实现隧道施工环境与工作参数的实时监测;采用神经网络算法对现场数据进行学习,得到变频器输出频率的控制规律;1200PLC通过485电缆读取传感器数据;1200PLC和工控机之间通过以太网网线、光纤和无线局域网构成工业以太网络,实现系统环境参数和工作参数的共享。系统在天目山隧道施工通风项目部进行了调试与测试,结果表明:1)1200PLC可以采用485电缆和Modbus协议在掌子面施工环境下顺利读取多个传感器的数据;2)可以采用无线WIFI技术实现衬砌台车两端信息的稳定、可靠传输;3)可以采用神经网络模型实现施工隧道环境参数与风机频率之间的非线性映射。     

水下公路(道路)隧道交通工程设施设计研究

交通工程设施是水下公路(道路)隧道的重要配套工程,对保障其安全、高效、节能运行起着至关重要的作用。针对水下公路(道路)隧道交通工程设施设计这一热点问题,分析水下公路(道路)隧道和山岭公路隧道的差异,结合国内外工程建设经验,对水下公路(道路)隧道交通工程设施(通风设施、照明设施、综合监控设施、紧急呼叫设施、火灾探测报警设施、消防设施、逃生通道、排水设施、结构健康监测设施、供配电设施、交通安全设施)的设置要求进行梳理,并总结归纳了4种不同施工工法类型(钻爆法、盾构法、沉管法、堰筑法)水下公路(道路)隧道交通工程设施的设计要点。     

FBG应变传感器在隧道长期健康监测中的应用

隧道结构长期运营安全监测需要采用长效性好的传感测试技术,近年发展起来的光纤光栅传感器是一种数字式的光纤传感技术,具有长期稳定性好、测量精度高和适宜远程监测等优点.将光纤光栅传感器应用于厦门翔安隧道结构健康监测系统,实现了对二次衬砌混凝土应变的长期监测.结果表明光纤光栅传感器测量数据稳定可靠,监测效果良好.     

光纤光栅传感器在高速公路隧道围岩变形实时监测中的应用

公路隧道工程的监测环境复杂,监测对象受到时空限制和施工环境制约,基于传统的机电测试技术的监测方法,很难实现远程实时动态监测。本文以张涿高速公路东马各庄隧道工程为背景,提出了一套关于隧道围岩动态实时监测所用光纤光栅传感器的选型、安装、调试的方法。对东马各庄隧道典型剖面的围岩位移、围岩压力和温度实现了远程动态实时监测。监测结果具有较好的稳定性,对类似工程具有很好的指导意义。     

基于多参量光纤传感技术的京雄城际隧道形位感测系统应用研究

京雄城际铁路机场隧道面临不均匀沉降以及地面异常入侵等风险,为了更加迅速、直观地了解隧道结构全生命周期的安全及健康状态,需要对其进行实时在线监测。将光纤传感技术应用于京雄城际隧道的结构健康监测工作中,先结合BIM技术对高铁隧道的分层沉降、衬砌环向应变、渗漏水、火灾、异常侵入、变形缝变形等多参量开展智能化、高精度监测技术研究;再结合相应评估指标与预警阈值构建基于多参量传感技术的高速铁路隧道形位感测管理平台展示系统。该系统集数据采集、监测预警、安全评估以及可视化展示于一体,能够实时反映隧道所处的安全状况,为高铁隧道安全运营提供有力保障,并为"智能京雄"工程提供强有利的技术支撑。     

基于BIM技术的物联网运营地铁结构健康监测系统设计与实现

为对运营隧道的健康状态进行实时监测，提高监测的准确性，以武汉地铁3号线王宗区间监测项目为背景，研究基于BIM技术的物联网运营地铁结构健康系统架构。针对监测指标的具体特征（例如沉降、倾角、加速度），阐述传感器网络的布设与监测数据的传输方案，进行预警分析和评估结果系统界面演示。通过BIM核心数据库的内容构建，基于DYNAMO参数化提出运营隧道三维建模方案，实现三维模型与多级预警制度的集成，实现监测预警的可视化，为运营隧道结构健康监测系统设计、传输方案选取、监测量预警分析与预警可视化方向提供思路。     

太澳高速公路隧道安全监控与预警系统

隧道结构健康监测是运营期间为预防隧道结构发生老化、裂缝、以至破坏事件发生所采取的有效措施。结合太原—澳门高速公路河南平顶山段隧道工程,通过隧道二衬施工期间在结构中埋设应变计、钢筋计及孔隙水压力计等传感器,实时采集并分析隧道的受力状态,同时根据大型有限元软件ANSYS理论分析结果,得到了隧道安全极限的门槛值,以实现对隧道结构健康状况的安全监控。     

江阴大桥桥梁结构健康监测系统的硬件系统改造

江阴大桥结构健康监测系统是我国最早建立、也是最早进行改造的特大型桥梁结构安全监测系统。由于设计施工上的缺陷,系统运行不久就出现数据采集系统硬件损坏,导致系统处于瘫痪状态。介绍改造前后硬件系统的组成,并对监测内容和使用的传感器进行分析,以对以后特大型桥梁结构健康监测系统设计提供借鉴。     

基于物联网的瓦斯隧道安全监控系统

为解决当前隧道瓦斯监控系统存在的不足和实现监控系统“多网合一”、信息化和智能化的迫切需求,建立基于物联网的瓦斯隧道安全监控系统架构,从功能上分为感知层、传输层和应用层3层结构,并就其中涉及到的无线传感器网络、人员定位、无线甲烷监测系统、MIMO无线传输技术、智能视频系统、手机短信报警系统、爆破监控系统等实现瓦斯隧道内环境、人员、设备状态等全面监控所用到的关键技术进行研究,对便携式甲烷检测报警仪和智能瓦斯报警矿灯等新设备在瓦斯隧道中的运用情况进行分析与总结。实现了瓦斯隧道全面感知,传感数据无线传输,瓦斯移动与定点监测,人员精确定位,爆破人、机、环闭锁,远程与多级多员监控,充分实现了施工过程的智能化和信息化,起到了科学有效的监测监控和预警作用,提升了瓦斯隧道施工安全管理水平。     

运营中路桥应力安全监测及实施技术

本文在研究高速公路、桥梁安全问题的基础上提出了一种运营中路桥应力安全监测技术,该技术采用应力传感器对道路、桥梁的应力进行实时监测,利用多通道数据采集系统和监控中心不间断地在线监测,确保及时发现随机出现的结构异常及报警,实现了桥梁、道路、隧道安全监测的无人值守功能。     

电力隧道实时健康监测系统设计与实测分析

电力隧道一般修建于城市的主干道及中心区,周边开发强度大,电力隧道在运营期容易受到近距离施工扰动影响,产生沉降与裂缝,严重危害到电力隧道的运营安全。通过对上海市已建的17条电力隧道进行现场调查,对电力隧道病害的现状及原因进行统计分析,提出将隧道纵向不均匀沉降、接头张开量以及结构裂缝变化量作为电力隧道运营期的监测目标。针对上海电力隧道现有的三种不同结构类型(盾构,顶管,明挖)和电力设施安全运行要求,设计了电力隧道实时健康监测系统,实现了监测数据自动采集和数据管理。在杨高中路电力隧道进行了系统的安装并实施了长期监测,并对现场实测数据进行分析。结果表明,设计的监测系统运行良好,监测数据灵敏可靠,能够帮助管理人员对周边施工做出及时反应,可以实时准确的评估结构安全状态。     

钱江隧道结构健康监测系统的设计与应用

杭州市钱江隧道里程长、地质条件复杂,在实际运营期,隧道可能会因为复杂恶劣的使用环境、荷载作用、设计水平、施工质量等因素而发生损伤,引起安全事故。现针对钱江隧道设计了一个全面的结构健康监测系统,分别针对结构混凝土应变、钢筋应力、螺栓拉力、接缝位移、土压力、水压力等主要参数布置了监测方案,并结合隧道结构施工特点设定了一整套高效的施工组织流程,后期专门研发配备了集采集、显示及综合诊断于一体的软件系统,该系统为保障隧道结构后期安全运营发挥着重要的作用。     

浅埋偏压小净距隧道洞口段施工异常分析及处治

以湖南省汝城至郴州高速公路上的黄毛岭隧道工程为依托,结合现场监测和数值计算,对浅埋偏压小净距隧道洞口段施工异常及其处治对策进行了研究.分析了隧道洞口施工异常段各监测指标的变化趋势,并对其变形和开裂原因进行了综合分析.基于有限元理论,建立了浅埋偏压小净距隧道洞口段施工数值模型,比较分析了3种不同施工方法所呈现的力学特性,指出采用CD法施工可有效控制围岩变形,保证后续施工安全.最后,结合上述研究结果,提出了一系列的有针对性的浅埋偏压小净距隧道洞口段施工异常处治对策,实践证明其是可靠的.可为日后类似工程的设计、施工提供重要参考.     

传感器在大跨度桥梁健康监测中的应用与发展

文章概述了结构健康监测的重大意义、国内外研究现状。传感器作为结构健康监测系统的重要组成部分,讨论了其在结构健康监测中的运用现状,分析了各种新型传感器的发展趋势、应用前景。     

自锚式悬索桥健康监测系统设计研究

健康监测系统可以实时地对桥梁结构进行监控,及时发现桥梁结构损伤并进行预警,从而避免桥梁安全事故的发生。文章以某自锚式悬索桥为例,对其进行健康检测系统设计。通过建立全桥有限元模型,确定其传感器的布置、软硬件系统的集成特性等,并结合实际荷载试验,对其监测系统进行测试。结果表明,通过有限元计算得到的桥梁结构易损位置为传感器布置的重点,并结合实际情况对布置方案进行一定调整;基于模块化和SOA健康监测系统可移植性强,较大减轻了软件的开发难度;合理选择开发语言可以起到事半功倍的效果;该桥健康监测系统运行正常,可以准确反应桥梁关键部位的受力状态。     

基于特征提取和机器学习的异常数据识别算法

结构健康监测系统的大力发展每天都在产生大量的监测数据。对于结构健康监测系统来说，判断这些产生的监测数据是否正常是对结构健康状态进行分析的第一步，也是关键的一步。同时，监测数据的异常与否也是判断传感器、采集设备、传输设备等是否正常工作的关键性依据。对于一段数据进行识别，判断数据是属于什么样的异常，是一个多分类的问题。采用基于特征提取和机器学习相结合的算法，对时序数据进行分类，能够快速地判断数据是否异常和异常的类型。     

基于分布式传感光纤的隧道二次衬砌全寿命应力监测方法

应用气吹灌浆铺设技术将分布式光纤传感器埋入二次衬砌混凝土内部,并将光纤传感器时变应力场监测结果与施工初期埋入的传统传感器初始应力场叠加,得到隧道二次衬砌的长期真实应力水平;通过对采用气吹灌浆铺设的光纤传感器进行标定试验,对二次衬砌长期应力场的监测断面进行应力水平分析,提出将时间序列分析方法应用于所有监测断面健康状态评估。结果表明:所提出的方法能够实现对隧道二次衬砌的全寿命健康诊断与评估。     

大跨径桥梁结构健康监测系统改造

江阴大桥结构健康监测系统是我国最早建立的特大型桥梁结构安全监测系统。由于设计施工上的缺陷,系统运行不久就出现数据采集系统硬件损坏,导致系统处于瘫痪状态。江阴大桥联合相关科研单位对损坏的硬件系统进行改造,调整了传感器系统,增加了部分监测内容。对改造后系统的硬件以及监测内容进行了分析。