基于综合感知的独墩立交桥超载和倾覆监测预警系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于综合感知的独墩立交桥超载和倾覆监测预警系统，包括交通载荷监测单元、桥梁挠度变形监测单元、桥梁相对位移监测单元、桥梁倾覆风险监测单元、桥梁支座反力监测单元和用于显示及控制的终端设备，其中，所述交通载荷监测单元用于监测行驶在桥梁上的交通车辆的载荷，并根据监测到的载荷判断桥梁是否超载；所述桥梁挠度变形监测单元用于监测桥梁的挠度变形；所述桥梁相对位移监测单元用于监测桥梁支座之间相对位移的变化、桥面板伸缩缝和桥梁的裂缝；所述桥梁倾覆风险监测单元用于监测桥梁是否有倾覆的风险；所述桥梁支座反力监测单元用于监测桥梁支座反力的变化。本实用新型专利技术应用于桥梁技术领域。本实用新型专利技术应用于桥梁技术领域。本实用新型专利技术应用于桥梁技术领域。

【技术实现步骤摘要】
基于综合感知的独墩立交桥超载和倾覆监测预警系统


[0001]本技术涉及桥梁
，具体涉及一种基于综合感知的独墩立交桥超载和倾覆监测预警系统。

技术介绍

[0002]多年来，桥梁结构的安全状况一直是公众特别关心的问题。现代化大型立交桥是城市交通主干道的重要节点，对城市交通运输的发展具有重大影响，是国家、地区经济发展与技术进步的象征。然而，目前国内外许多城市立交桥都存在不同程度的隐患。其中，独柱墩立交桥是一种上部结构横截面下仅有一个墩柱作桥墩的立交桥。由于独墩立交桥结构简单、占地面积小、适应性强、经济性好，近数十年在国内大量建造和使用。但使用至今，这些独柱墩桥梁存在明显的安全隐患：由于独柱墩结构为单点支撑，所以其结构本身抗倾覆能力差；有大量的独柱墩桥建成服役时间已经超过20年，且由于服役期间交通越发繁忙，车流量早已超过当年的设计值，疲劳损伤已经迅速积累；部分桥梁建造于软土地带等不利地段，或建成之后桥梁周边有新建的地铁、隧道等地下工程结构，在长期交通荷载作用下，有发生沉降或倾斜的风险。近年来，桥梁垮塌、倾覆、断裂崩塌等严重工程事故屡有发生，已经造成了大量的人员伤亡、经济财产损失和不良社会影响。对于独柱墩立交桥而言，车辆的超载和偏载以及台风、地震等灾害导致的桥梁超载和倾覆是主要的事故原因。目前，对于城市立交桥运行状态安全检测方法主要有以下两种方式：(1)人工巡检是目前应用最多、最主要的立交桥安全检测方式。通常包括日常巡检和定期检查。日常巡检间隔以天为单位，巡检人员仅携带尺子、粉笔等基本工具，依靠肉眼观察桥面以及其他暴露在外的结构是否存在可见的裂缝、沉陷、破损，或栏杆、路灯等附属设施是否完好。定期检查时间间隔则以年为单位，检查人员携带专业仪器，对桥梁进行封闭检测，一般为期数十天，能够较为全面的检查桥梁健康状态。人工巡检有几个明显的缺点包括：工作效率低，桥梁日常巡检和定期检查往往需花费大量时间；准确性差，日常巡检人员往往依靠目视和经验进行判断，有较强的随意性；影响正常运营，定期检查往往需要封闭交通；时效性差，检查间隔时间长，且一般按计划进行，不能及时对突发事件进行实时监测；动态监测不足，无法获得监测时刻以外的运行数据。(2)利用无人机和巡检车替代人工巡检。无人机可以远程操控，并可以轻易到达巡检人员难以到达的区域进行拍摄检查，特殊设计的巡检车则可以通过搭载相关设备提高巡检人员的工作效率和提高测量精度。但其检测模式与人工巡检相同，其工作效率依然不够高、准确性不足和只能发现外部明显损伤，而时效性差和动态监测不足的缺点没有本质改变。
[0003]由于大多数的城市立交桥梁缺乏结构安全监测系统，对结构状态的异常不能及时发现，无法提前采取相应的防患措施，导致桥梁严重事故屡有发生，造成较大的经济损失和不良的社会影响。导致桥梁事故的原因很复杂，除设计与施工方面的原因以外，一些桥梁长期处于超负荷运营状态，致使许多构件的疲劳损伤加剧，是导致倒塌的一个重要原因。如果能对桥梁的运行状态进行实时监测，从而对桥梁的健康状况给出动态评估，在灾难性事故来临之前提前采取预防和加固措施，将会大大减少灾难损失。

技术实现思路

[0004](一)要解决的技术问题
[0005]一种基于综合感知的独墩立交桥超载和倾覆监测预警系统，解决了现有技术中桥梁检测方法安全隐患高、工作效率不够高、准确性不足、动态监测不足、时效性差的技术问题。
[0006](二)技术方案
[0007]为解决上述技术问题，本技术提供了一种基于综合感知的独墩立交桥超载和倾覆监测预警系统，包括交通载荷监测单元、桥梁挠度变形监测单元、桥梁相对位移监测单元、桥梁倾覆风险监测单元、桥梁支座反力监测单元和用于显示及控制的终端设备，所述交通载荷监测单元、桥梁挠度变形监测单元、桥梁相对位移监测单元、桥梁倾覆风险监测单元、桥梁支座反力监测单元分别通过物联网技术和终端设备相连；
[0008]其中，所述交通载荷监测单元用于监测行驶在桥梁上的交通车辆的载荷，并根据监测到的载荷判断桥梁是否超载；所述桥梁挠度变形监测单元用于监测桥梁的挠度变形；所述桥梁相对位移监测单元用于监测桥梁支座之间相对位移的变化、桥面板伸缩缝和桥梁的裂缝；所述桥梁倾覆风险监测单元用于监测桥梁是否有倾覆的风险；所述桥梁支座反力监测单元用于监测桥梁支座反力的变化。
[0009]进一步改进的，所述桥梁挠度变形监测单元包括动挠度计和红外目标靶，所述动挠度计包括组装在一起的工业相机、数据采集卡、内存和第一边缘计算模块，工业相机、数据采集卡、内存、第一边缘计算模块和红外目标靶电性相连，所述工业相机位于桥梁的桥墩顶部，所述红外目标靶位于桥梁各跨桥面板底面的1/2跨和1/4跨；
[0010]所述第一边缘计算模块和终端设备通过物联网技术相连。
[0011]进一步改进的，所述第一边缘计算模块还和抓拍摄像机、信息显示屏、车牌识别系统分别通过有线技术或无线技术相连。
[0012]进一步改进的，所述交通载荷监测单元包括电性相连的称重传感器和位置胎型传感器，所述称重传感器和位置胎型传感器分别内嵌设有第二边缘计算模块，所述称重传感器和位置胎型传感器分别位于上桥桥梁的平直段，并且避开桥梁裂缝处和伸缩缝处；
[0013]所述第二边缘计算模块和终端设备通过物联网技术相连。
[0014]进一步改进的，所述第二边缘计算模块还和抓拍摄像机、信息显示屏、车牌识别系统分别通过有线或无线技术相连。
[0015]进一步改进的，所述桥梁相对位移监测单元为拉绳式位移传感器，所述拉绳式位移传感器内嵌设有第三边缘计算模块，所述第三边缘计算模块和终端设备通过物联网技术相连；
[0016]所述拉绳式位移传感器监测桥梁支座之间相对位移的变化时，所述拉绳式位移传感器的一端安装在桥梁桥墩顶部，所述拉绳式位移传感器的另一端安装在桥面板底部；
[0017]所述拉绳式位移传感器监测桥面板伸缩缝时，所述拉绳式位移传感器的两端分别安装在桥面板底部伸缩缝的两侧；
[0018]所述拉绳式位移传感器监测桥梁的裂缝时，所述拉绳式位移传感器的两端分别安装在裂缝两侧壁面上。
[0019]进一步改进的，所述桥梁倾覆风险监测单元包括至少一对顶针式位移传感器，每
个顶针式位移传感器分别内嵌设有第四边缘计算模块，所述第四边缘计算模块和终端设备通过物联网技术相连；
[0020]每对顶针式位移传感器包括两个顶针式位移传感器，同一对中两顶针式位移传感器分别位于桥梁的桥墩两侧。
[0021]进一步改进的，所述反力监测单元为力传感器，所述力传感器内嵌设有第五边缘计算模块，所述力传感器安装在桥梁支座和桥墩连接处，所述第五边缘计算模块和终端设备通过物联网技术相连。
[0022](三)有益效果
[0023]当交通车辆经过桥梁时，交通载荷监测单元对经过桥梁的交通车辆的载荷进行测量，实时监测桥梁是否超载。由于桥梁要承载交通工具的载荷，桥梁可能会出现挠度变形，桥梁支座之间的相对位移会变大，裂缝可能会变大，甚至会出本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于综合感知的独墩立交桥超载和倾覆监测预警系统，其特征在于，包括交通载荷监测单元、桥梁挠度变形监测单元、桥梁相对位移监测单元、桥梁倾覆风险监测单元、桥梁支座反力监测单元和用于显示及控制的终端设备，所述交通载荷监测单元、桥梁挠度变形监测单元、桥梁相对位移监测单元、桥梁倾覆风险监测单元、桥梁支座反力监测单元分别通过物联网技术和终端设备相连；其中，所述交通载荷监测单元用于监测行驶在桥梁上的交通车辆的载荷，并根据监测到的载荷判断桥梁是否超载；所述桥梁挠度变形监测单元用于监测桥梁的挠度变形；所述桥梁相对位移监测单元用于监测桥梁支座之间相对位移的变化、桥面板伸缩缝和桥梁的裂缝；所述桥梁倾覆风险监测单元用于监测桥梁是否有倾覆的风险；所述桥梁支座反力监测单元用于监测桥梁支座反力的变化。2.根据权利要求1所述的基于综合感知的独墩立交桥超载和倾覆监测预警系统，其特征在于，所述桥梁挠度变形监测单元包括动挠度计和红外目标靶，所述动挠度计包括组装在一起的工业相机、数据采集卡、内存和第一边缘计算模块，所述工业相机、数据采集卡、内存、第一边缘计算模块和红外目标靶电性相连，所述工业相机位于桥梁的桥墩顶部，所述红外目标靶位于桥梁各跨桥面板底面的1/2跨和1/4跨；所述第一边缘计算模块和终端设备通过物联网技术相连。3.根据权利要求2所述的基于综合感知的独墩立交桥超载和倾覆监测预警系统，其特征在于，所述第一边缘计算模块还和抓拍摄像机、信息显示屏、车牌识别系统分别通过有线技术或无线技术相连。4.根据权利要求1所述的基于综合感知的独墩立交桥超载和倾覆监测预警系统，其特征在于，所述交通载荷监测单元包括电性相连的称重传感器和位置胎型传感器，所述称重传感器和位置胎型传感器分别内嵌设有第二边缘计算模块，所述称...

【专利技术属性】
技术研发人员：王立新，林健富，赵贤任，黄剑涛，胡荣攀，刘军香，汪羽凡，何玉杰，
申请(专利权)人：深圳防灾减灾技术研究院，
类型：新型
国别省市：