地铁结构全寿命健康 监测

       本项目针对轨道交通地下结构特点和病害类型,综合布置结构各类静态仪器设备和动态感知传感器形成结构健康监测的硬件网络;基于动静态数据研究轨道交通地下结构健康诊断方法,全面诊断结构的健康状况;建立基于智能测量仪器、无线网络和WebGIS技术的长沙轨道交通地下结构全寿命健康监测系统集成;并初步形成长沙轨道交通地下结构健康监测大数据平台,研究数据挖掘技术

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       本项目针对轨道交通地下结构特点和病害类型,综合布置结构各类静态仪器设备和动态感知传感器形成结构健康监测的硬件网络;基于动静态数据研究轨道交通地下结构健康诊断方法,全面诊断结构的健康状况;建立基于智能测量仪器、无线网络和WebGIS技术的长沙轨道交通地下结构全寿命健康监测系统集成;并初步形成长沙轨道交通地下结构健康监测大数据平台,研究数据挖掘技术,形成监测数据自动采集、管理、预报一体化的信息网络。实时掌握结构安全受力状况,对异常情况即时给予及时预警,减少全寿命周期内隧道突发性事故;根据结构性能及其退化趋势给予日常管养建议,延长结构使用寿命,节约维护成本。

主要研究内容

       针对现行轨道交通地下结构监测的不足,综合了现代传感技术、网络通讯技术、信号分析与处理技术、数据管理方法、知识挖掘、预测技术及地铁隧道结构分析理论等多个领域的知识,从多个角度来分析隧道的安全性能演化规律,本项目考虑从以下角度开展相关研究工作:

1、在综合调查轨道交通地下结构特点和病害类型的基础上,考虑各类传感器和检测设备布置方式,形成地铁隧道结构监测物联网的硬件系统;

2、综合结构动态响应信息和传统静态检测数据,研究移动荷载和有限测点条件下地下结构系统识别方法,全面诊断结构的健康状况;

3、初步建立轨道交通地下结构全寿命健康监测系统及大数据平台,研究数据挖掘方法,揭示复杂环境下城市轨道交通地下结构的劣化机理,对结构安全储备以及退化途径做出长期系统的评估;

4、构建城市轨道交通地下结构健康服役的数字化保障和控制体系,为建设管理部门和地铁施工、设计、运营单位的管养提供客观依据。

同时本课题的基于智能感知的轨道交通地下结构健康监测系统软件也具有通用性,既可用于轨道交通地下结构健康监测与评估,也可推广至其他地区轨道交通地下结构全寿命健康监测与评估。


关键技术

(1)考虑在确保监测系统有效性的情况下,保证结构健康监测与评估系统长期持续有效的运行。

1)施工监控系统的设计充分考虑到与运营健康监测系统的相关性,各类传感器的布置在满足施工监测系统的要求下兼顾结构运营健康监测系统的需求,施工和运营期监测无缝连接。

2)系统完全采用模块化设计,允许增加软件功能模块,并与其它监测分析系统进行数据交互。对已建隧道结构,允许前期检测数据录入并和后期监测数据合并分析。在功能模块间采用标准化的程序和数据接口,以方便未来程序升级。

3)对光纤光栅、加速度、应力应变、温度等长期持续采集的信号,采用分布式数据采集和无线传输系统,在无线网络覆盖范围内,可以接入各种不同类型的传感器或监测设备,随采集传感器的扩展而同步延伸。地铁隧道线路较长,无线传输系统避免埋设大量传输线,减少布线难度,降低成本,提高了数据的安全性和传输效率。

4)配合便携式检查系统,定期检查各类设备状况并进行及时修护,且检查与养护子系统具有自诊断功能,辨别传感器异常信号并给予预警。每个子系统设置系统错误纪录,通过各项系统信息了解系统运作状态,方便容错处理以及系统维护工作。

5)采用标准的数据存取格式和合理的数据流向,对数据存取和程序运行采取可靠性措施,保证系统运行的可靠性;

6)人机界面友好,用户权限和登录管理模块按照人员类型将系统用户进行分组管理(地铁管理部门、设计施工部门和运营部门),给每个用户授予不同的操作权限,保证数据的安全。

(2)考虑在保证结构正常施工和正常运营条件下,研究未知输入、有限测点条件下结构损伤识别技术,基于施工和运营荷载下结构动态响应评估整体结构性能。

1)轨道交通地下结构状况和病害类型调查,研究各类病害和结构响应的定量化映射关系,以及各病害对结构响应的灵敏度分析。

2)根据结构状况和病害类型,建立地铁隧道区间有限元模型,并根据实测数据修正有限元模型。

3)由于地铁隧道施工荷载很难测量,基于传递函数和正则化分析研究未知输入、有限测点条件下结构损伤识别技术;地铁运营期受轨道不平顺等多重因素影响,列车对轨道荷载也很难估算,基于响应重构和Chebyshev分解技术研究移动荷载有限测点条件下结构损伤和输入力识别技术。


公司简介

奇爱科技-一站式结构健康监测服务,采用现代传感技术,专业结构分析,智能监测系统,对结构实时监测预警,提供结构健康状态分析与损失评估。广泛应用于桥梁/建筑/公路/隧道/地铁/市政/水利等领...

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