北京数泰DTC桥梁、隧道和路面结构监测技术

我国建成的第一条高速公路沪嘉高速公路于 1988年10月建成通车。 1999年我国高速公路总里程突破1万公里。 2003年年底超过2.9万公里，位居世界第二。 2014年年底超过11万公里，位居世界第一。 2016年底，全国高速公路总里程已经突破13 万公里。
2、背景概述
我国隧道发展概况
截止2015年底，
关注和重视。以往的人工检测已不能满足工程结构的全面
实时的监测要求，对自动化监测系统的需求正日益增加。
2、背景概述 桥梁、隧道及路面结构自动化监测系统定义
由安装在桥梁、隧道及路面结构上的传感器以及数据采集与传输、数据 处理与管理等软硬件构成，对桥梁的荷载与环境作用以及桥梁结构性能参数
进行在线实时测量、收集、处理、分析，并对结构正常使用水平与安全状态
进行评估和预警的系统。
2、背景概述
建立桥、隧、路自动化监测系统，通过对结构状态的监控与评估，为 桥隧在特殊气候、交通条件下或施工、运营时发出预警信号，为桥隧 路的维护、维修和管理决策提供科学依据和指导，对改进结构设计理 论，延长工程结构寿命起着重要作用。
2、背景概述
在建桥、隧、路
在役桥、隧、路
北京数泰--DTC自动化监测系统是集先进的传感设备、精准的数采系
悬 索 桥 ● ● ○ ○ ○ ○ ● ○ ○ ● ● ●
3、监测项目
隧道监测项目：
结构 受力
变形
环境
振动
1）外侧土压力 2）外侧水压力 3）管片钢筋、管片 混凝土受力 4）结构温度分布
1）断面收敛 2）结构变形 3）地层围岩变形 4）接缝位移
1）温度 2）湿度 3）气体浓度 4）通风
1）地震强度 2）振动加速度
确定监测目 标
监测设 备选型
设 计 优 化
监测结构 选点优化
监测设备 选型优化
技术路线采用：
方案选型→设计优化→系统 实施→数据分析→应用管理 为主要技术路线。
系 统 实 施
监测系统 开发
监测设备 安装
数 据 分 析
监测数据 采集
监测数据 分析
应 用 管 理
系统管理
应用管理
4.1 技术路线与设计原则
4、监测系统建设内容
4.1 技术路线与设计原则 4.2 实现功能 4.3 监测系统构架 4.4 监测仪器的优化选取 4.5 前端监测仪器的合理布设 4.6 数据传输 4.7 数据处理与分析 4.8 技术服务
4.1 技术路线与设计原则
4.1 技术路线与设计原则
方 案 选 型
统及具有强大功能的数据管理与分析软件系统于一体的自动化监测系统，专 用于各种在建和在役桥梁、隧道及路面结构等。
2、背景概述
监测目的
确保桥梁、隧道及路面结构的稳定性和施工安全； 确保监测周围构筑物的安全； 分析桥梁的结构健康状态、分析隧道开挖稳定，监测
隧道衬砌完整性、分析路面结构的长期性能。
系统的质量和稳定性 系统的兼容性 系统抗干扰性能 先进的通讯方式 强大的软件功能
2、背景概述
依据的规范与标准
《建筑与桥梁结构监测技术规范》 GB 50982-2014 《公路桥梁荷载试验规程》 JTG/T J21-01 --2015
《建筑变形测量规范》 JGJ 8-2007
荷载与 环境
变形
结构整 体响应
结构整体 响应
位移 倾角
振动
主梁挠度 主梁横向变形 墩顶偏位 拱顶偏位 拱脚偏位 塔顶偏位 主缆偏位 支座位移 梁端纵向位移 锚碇位移 塔顶截面倾角 主梁竖向振动加速度 主梁横向振动加速度 主梁纵向振动加速度 桥墩顶部纵向和横向加速度 拱顶三项振动加速度 塔顶水平双向振动加速度 吊杆（索）振动加速度 斜拉索振动加速度（面内、面外）
3、监测项目
桥梁主要监测项目：
荷载与 环境 1）车辆荷载 2）船泊撞击 3）风速风向 4）风压 5）地震 6）温度 7）湿度 8）雨量
结构整 体响应
结构局 部响应
1）振动 2）变形 3）位移 4）倾角
1）应变 2）裂缝 3）基础冲刷 4）腐蚀 5）索力 6）支座反力 7）疲劳
3、监测项目
荷载与环境监测项目
品自主设计研发能力，还融合了澳大利亚dataTaker、美国Campbell、加拿大
Roctest、意大利Sisgeo、美国Jewell、日本TML等公司先进的传感技术与丰 富的岩土工程经验，完成过很多国家重点工程与科学研究项目，在交通桥梁、
隧道及路面结构监测行业始终处于领先地位。
2、背景概述
我国高速公路发展概况
2、背景概述
隧道结构的多种破坏形式
1）水害渗漏
隧道拱部、边墙等渗水、漏水等。
2）衬砌裂损
衬砌开裂、破坏等。
3）衬砌腐蚀变形
衬砌错位、腐蚀破坏等。
渗水
结构腐蚀
4）附属部分
吊顶、防火、空气污染、路 面、排水设施等
衬砌裂缝 错位变形
2、背景概述
路面结构危害现状
我国每年交通事故高达50万起，因交通事故死亡人数均超过10万人，居世界第一位。 在高速公路运营期内，在环境、车辆等因素的综合作用下，道路的各项性能指标会逐渐下降，出现 诸如波浪、松散、车辙等病害。 高速公路行车速度快，路面病害易导致发生事故。
3、监测项目
路面结构监测项目：
水泥 水泥路面 路面
沥青路面
环境与交通 环境
1）沥青应变 2）混凝土应变
1）混凝土应变
2）土压力 3）土壤水分 4）温度
1）气象环境 2）车速车重 3）视频
3）土压力
4）土壤水分 5）温度 6）多点位移
5）多点位移
6）翘曲位移 7）接缝 8）地下水压力
7）地下水压力
4、监测系统建设内容
桥梁、隧道和路面结构监测技术
介绍内容
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北京数泰公司简介 背景概述 监测项目
监测系统建设内容
案例成果介绍
1、公司简介
1、北京数泰公司简介
北京数泰科技有限公司 (DTC), 为欧美大地科技集团( ETG)成员, 成立于2005
年，是中国优秀的岩土工程安全监测解决方案供应商。
北京数泰不仅具有自动化数据采集与安全（健康）监测系统系列硬件与软件产
2、背景概述
桥梁结构的多种破坏形式
1）上部结构
桥面铺装的破坏、梁体混凝土腐 蚀、梁体开裂及钢筋锈蚀、横向 联系破坏、桥头跳车等。
2）下部结构
墩柱或盖梁开裂、基础混凝土剥 落、露筋、桩径截面积缩小等。
梁体开裂
水锈蚀
3）附属结构
栏杆、伸缩缝、人行道、排 水设施等
桥台裂缝 拱波开裂
2、背景概述
隧道危害现状
监测系统设计原则
先进性
• 综合当前最新的研究成果，采用先进的传感技术和信号传输技术。
模块化
• 系统软、硬件部分均采用模块化设计，每个模块完成一个特定的子
功能；各功能模块之间既相互独立又相互关联。
• 具有直观友好的可视化人机交互界面，能实现网络共享和通过因特 网传输数据和图形，用户通过客户端可以方便地登录和查看。 • 设计时考虑系统的可扩充性，预留软硬件接口方便扩容。
随着科学技术的发展，综合现代测试与传感技术、网络通信技术、信号处
理与分析技术 、数学理论和结构理论等多个学科领域的岩土工程结构健康监测 系统，可极大延拓工程结构的检测内容，并可连续地、实时地、在线地对结构 “健康”状态进行监测和评估，确保运营安全和提高相关技术管理水平。
2、背景概述
• 随着我国交通基础设施建设事业的蓬勃发展，人们对这些 重要桥梁、隧道及路面结构的实时安全性与稳定状态特别
结构局 部响应
梁 桥 ● ○ ○ ○ ○ ○ ● ● ○ ○
拱 桥 ● ○ ○ ○ ○ ○ ○ ● ○ ○ ● ○
斜 拉 桥 ● ○ ○ ● ● ○ ○ ○ ● ● ● ○ ○
悬 索 桥 ● ○ ○ ● ● ○ ○ ○ ● ○ ● ● ● ○
3、监测项目
结构整体响应监测项目
类别-
●为必选监测项目，○为宜选监测项目，-为不包含项目 主要参数 梁 桥 桥型选择 斜 拱 拉 桥 桥 ● ● ○ ● ● ● ○ ○ ● ● ○ ● ● ● ○ ○ ○ ● ● ○ ● ● 悬 索 桥 ● ● ● ● ○ ○ ● ○ ● ● ○ ● ● -
腐蚀 结构局部 响应 索力 支座反力 疲劳
主梁关键截面应变 体内、体外预应力 主拱关键截面应变 索塔应变 混凝土结构 流速、基础冲刷深度 混凝土侵蚀深度 钢结构、拉索、主缆及锚具腐蚀 吊杆（索） 系杆 斜拉索 拉索断丝 支座反力 斜拉索 主梁 吊索 伸缩缝
斜 拉 桥 ● ● ○ ○ ○ ○ ● ○ ○ ● ● ●
评估桥梁、隧道与路面结构的可靠性； 为桥梁、隧道及路面结构的管理与维护、设计咨询和 理论研究等提供科学依据。
2、背景概述
DTC监测系统
特 点 无人值守，自动化监测 ； 仪器设备可靠性高、寿命长，适于长期监测； 测量精度高，满足各项监测参数要求； 多种测试传感器接口，适应多样化测量需要； 测量数据实时在线回传，数据库存储管理 ； 软件功能强大，监测功能定制多样； 技术服务全面，系统维护与升级有保障。 先进性
最长的公路隧道为木寨岭隧道，全长17.1km 最长的铁路隧道为太行山隧道，全长27.8km
铁路隧道13411座，总长13038km
公路隧道14006座，总长12684km。
2、背景概述
我国桥梁发展概况
公路桥梁总里程接近4万公里 铁路桥梁总里程接近1万公里
公路桥梁80万座（世界第一） 铁路桥梁20万座（世界第一）
由于运营时间、设计、施工、材料及地址因素等各方面的原因，大多数既有隧道都存在不同程度的病害。 截至2011年底，重庆市187座高速公路隧道有1/3出现渗漏水病害，贵州46座隧道存在长度不同的渗漏水。 根据统计，AA级病害劣化的铁路隧道占全运营隧道总座数的3.32%，A1级病害劣化的铁路隧道占全运营隧道 总座数的46%。