橋梁健康監測的基本內涵即是通過對橋梁結構狀況的監控與評估,為橋梁在特殊氣候、交通條件下或橋梁運營狀況異常嚴重時發出預警信號,為橋梁的維護維修和管理決策提供依據與指導。然而,橋梁結構健康監測不僅是為了結構狀態監控和評估,其信息反饋于結構設計的更深遠的意
作為交通系統的組成部分,橋梁在人類文明的發展和演化中起到了重要作用。隨著現代科技的發展以及運輸需求的不斷增長,大型橋梁(如跨海大橋、大跨度橋梁等)越來越多的出現在人們的視野中,這些橋梁造價動輒幾億甚至幾十億元,在交通、軍事和社會生活等方面有著重要的戰略意義。
橋梁在建造和使用過程中,由于受到環境、有害物質的侵蝕,車輛、風、地震、疲勞、人為因素等作用,以及材料自身性能的不斷退化,導致結構各部分在遠沒有達到設計年限前就產生不同程度的損傷和劣化。這些損傷如果不能及時得到檢測和維修輕則影響行車安全和縮短橋梁使用壽命,重則導致橋梁突然破壞和倒塌。
截至去年底,中國鐵路運營里程已達15萬公里,其中高鐵約4.1萬公里。鐵路橋梁也隨著鐵路的延伸而快速增加,總數約9.2萬座,累計長度3.1萬公里。尤其是作為高鐵“皇冠”的高速鐵路橋梁正處于建設大發展時期,累計1.9萬公里。
根據中研普華產業研究院發布的《2023-2028年中國橋梁健康監測系統行業發展趨勢與投資咨詢報告》顯示:
橋梁健康監測的基本內涵即是通過對橋梁結構狀況的監控與評估,為橋梁在特殊氣候、交通條件下或橋梁運營狀況異常嚴重時發出預警信號,為橋梁的維護維修和管理決策提供依據與指導。然而,橋梁結構健康監測不僅是為了結構狀態監控和評估,其信息反饋于結構設計的更深遠的意義在于,結構設計方法與相應的規范標準等可能得到改進。
橋梁健康監測系統根據現場測定的橋梁結構響應信息,通過具有評估功能的各種軟硬件系統對橋梁結構安全性進行診斷和評價。一個完整橋梁監測系統需要具備數據采集、數據儲存、數據傳輸、數據評價、實時預警等方面的功能。
橋梁健康監測系統由傳感器系統、數據采集與傳輸系統、評估系統等組成。同時根據橋梁健康監視系統的應用范圍和技術復雜度,可以將其分類為不同類型:傳統監視系統、分布式監視系統、基于物聯網(IoT)的系統、結構健康管理系統(SHM)等。
行業相關政策支持
2020年5月,虎門大橋渦振事件給全國橋梁安全防護敲響警鐘,行業主管部門在加強對過往車輛監管的同時,也充分意識到橋梁健康監測等運維管理信息化系統的重要性。
2020年12月28日,《交通運輸部關于進一步提升公路橋梁安全耐久水平的意見》(交公路發〔2020〕127號)頒布。意見提出,到2025年,跨江跨海跨峽谷等特殊橋梁結構健康監測系統全面建立;到2035年,公路橋梁建設養護管理水平進入世界前列,公路橋梁結構健康監測系統全面建立,安全風險防控體系基本完善,標準化、智能化水平全面提升。
2022年6月1日,《交通運輸部辦公廳關于進一步做好公路長大橋梁結構健康監測系統建設實施工作的通知》(交辦公路函〔2022〕825號)發布,進一步確定了在役公路長大橋梁結構健康監測系統建設清單。
橋梁健康監測系統能夠建立一套完備、系統化、自動化、智能化的橋梁整體結構健康監測、分析、預警、評估系統,專門針對橋梁生命線和安全評估建立完備的安全風險防控體系,通過現代化的自動化監測與安全評估技術,實現大橋在運營期內的科學信息化管養,提高管養效率并避免出現重大的結構安全事故。
橋梁健康監測系統服務的對象為橋梁,橋梁狀況關系著社會公共利益、公眾安全。從下游市場來看,根據住建部數據,2022年我國道路橋梁建設投資額達到8826.9億元,同比增長2.1%,達到十年來最高投資規模。橋梁建設方面,2022年末全國公路橋梁103.32萬座、8576.49萬延米,比上年末分別增加7.20萬座、1196.27萬延米,其中特大橋8816座、1621.44萬延米,大橋15.96萬座、4431.93萬延米。
重大橋梁結構的健康監測系統是改善橋梁運營狀態、確保橋梁服務水平的根本措施,國內橋梁健康監測市場供需逐年增加。數據顯示,2022年中國橋梁健康監測系統行業市場產需量分別達到2970/2890套,分別同比增長13.4%、13.2%。
自2020年以來,我國越來越多的橋梁安裝了橋梁健康監測系統,積累了大量經驗,采集了海量數據,系統功能不斷完善與增強。國內需求市場的穩步增長吸引了眾多企業入局,辰安科技、華測導航、理工光科、恒華科技等上市企業積極參與國內橋梁健康監測系統競爭。
“十三五”以來,江蘇省在國內率先搭建了省級國省道典型橋梁健康監測平臺,普通國省道橋梁健康監測系統數量建成141座,率先完成交通運輸部公路長大橋梁健康監測系統建設任務中普通國省道的建設工作。
江蘇是橋梁大省,橋梁結構類型覆蓋面廣、服役時間跨度大、設計標準不一、交通量不斷增長,橋梁服役環境形勢日益嚴峻。為保障公路橋梁安全運營,推動橋梁養護現代化發展,江蘇省全面推進橋梁健康監測系統建設,計劃到2025年底普通國省道橋梁中有242座建成標準化健康監測系統,626座建成輕量化健康監測系統。截至2022年底,江蘇省已完成76座普通國省道橋梁的健康監測系統建設(含升級改造橋梁)。
橋梁結構健康監測技術作為一種服務于橋梁管理養護的信息化手段,契合“新基建”,契合橋梁管養高質量發展的要求,其全面落地將成為“十四五”及未來一段時期公路新型基礎設施建設的重要抓手。
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2023-2028年中國橋梁健康監測系統行業發展趨勢與投資咨詢報告
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