桥梁工程的“地震家庭医生”你不来围观么？

2018年7月28日，全国首届地震科普大会在河北唐山开幕，亮相大会地震科普展的“港珠澳大桥地震安全监测与评估系统”颇受关注。

研发人员表示，该系统可实现实时地震报警、强震动事件报警、自动化健康诊断及地震风险评估等功能，将为港珠澳大桥通车后的安全运行保驾护航。

港珠澳大桥，和国内其他桥梁工程的设计寿命100年不同，它的设计寿命为120年。并要求能抗8度地震烈度，抵御16级台风。可别小看这些数字，港珠澳大桥建设几乎用了世界最苛刻的标准。

即使如此，大型桥梁在长期使用过程中，由于荷载作用、老化、疲劳和腐蚀等各种因素的影响会发生结构损伤，监测修复这些损伤是养护部门的日常工作，也是桥梁健康监测系统的主要服务对象。

地震对桥梁所造成的影响也不可忽视，一旦破坏性地震发生，所造成的后果是非常严重的。如2008年汶川地震就造成了上千座桥梁受损或倒塌。

而大跨度桥梁在遭受长周期地震动以及近断层大震的影响时，同样会造成落梁、倒塌破坏等，这些大桥一般造价高昂，枢纽作用明显，一旦倒塌或者封闭，造成的直接和间接经济损失巨大。

所以借助计算机技术，结合现有的桥梁安全评估理论方法，开发大型桥梁地震安全性在线监测与评估系统，对地震事件处理决策以及后续的长期监测与性能评定，将是有益的辅助措施，而且可为桥梁结构的抗震设计和加固提供基础数据。

 “港珠澳大桥地震安全监测与评估系统”是利用布置在大桥关键节点上的力平衡式加速度传感器，对桥梁的振动进行在线监测，基于监测数据及设定的阈值对地震事件进行报警，利用选定的评价方法、设定的评价指标，结合桥梁仿真模块，对大桥遇到地震事件后的安全状况进行评估。

系统主要实现以下几个方面的功能： 用户管理、 桥梁振动数据采集存储、 实时报警、 数据分析、 桥梁仿真及安全评估：

（1）用户管理：根据不同用户需求，划分权限，对不同用户显示或者限制特定内容和操作。

（2）数据采集：采用中国地震局制定的统一结构制定数据表，编写软件端口，采集存储桥梁实时振动数据。

（3）实时报警：实时计算分析桥梁振动数据，根据预先设定的阈值，对地震、撞击等事件进行报警。

（4）数据分析：采用若干特定的桥梁振动数据处理和分析方法，获得不同方法计算得到的桥梁损伤指标，并设计其数据结构，利用数据库对分析结果进行存储。

（5）桥梁仿真：基于快速桥梁数值仿真技术，建立大型桥梁的三维有限元模型，获得结构的模态及振型，结合特定控件，实现三维直观显示，并针对设定地震动或实际地震记录作为输入，计算桥梁的地震响应，对大桥的抗震性能进行预测。

（6）安全评估：结合数据分析结果以及大桥地震响应仿真结果，综合评估桥梁的地震安全性。

该系统已在港珠澳大桥青州航道桥、江海直达船航道桥和九洲航道桥这三个桥段的关键位置布设加速度传感器，可精确测量桥梁的振动信号，反映大跨度桥梁的动力特性。

在对大型桥梁强震动在线监测、实时分析和结构仿真深入研究的基础上，这套系统可实现在强震作用、船撞及自然破坏等情况下桥梁的安全性诊断和警报。

对未来地震环境或设定地震输入下，桥梁的破坏状态及薄弱部位进行预测，为大型桥梁安全运行提供实时的在线服务。

来源丨http://bbs.zhulong.com/102020_group_3000015/detail32876840

编辑丨新海通