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水下隧道结构健康监测技术与应用 版权信息
- ISBN：9787030728715
- 条形码：9787030728715 ; 978-7-03-072871-5
- 装帧：一般胶版纸
- 册数：暂无
- 重量：暂无
- 所属分类：>>
水下隧道结构健康监测技术与应用 本书特色
本书可供隧道工程设计、施工和管理人员以及水下隧道结构健康监测相关从业人员阅读参考。
水下隧道结构健康监测技术与应用 内容简介
随着水下隧道修建技术的不断进步，各种类型的地下工程结构在不同的复杂条件下得到了广泛的应用，尤其是水下、穿越既有构筑物、城市软土等等，如何解决复杂条件下地下结构适应高水压、覆土高差、地层差异性、动荷载、周边工程影响等一系列关系到结构耐久性和运营安全的问题，需要在建设和运营期对地下结构长期纵向、横向受力及变形进行预分析，在此基础上对纵向整体性和不利控制断面进行结构健康监测和诊断，建立地下结构健康监测诊断系统(USHMS)，实现对水下隧道全寿命健康状态评估，通过系统的反馈，可完善水下隧道结构设计理论。本书对国内外水下隧道结构健康诊断系统的案例进行梳理分析，提出水下隧道结构健康诊断系统实施的必要性、适用范围、实施方案等内容，填补该领域的空白。
水下隧道结构健康监测技术与应用 目录
目录
前言
第1章 概述 1
1.1 水下隧道的特点 1
1.1.1 水下隧道的发展现状 1
1.1.2 水下隧道的修建方法与结构健康风险 5
1.1.3 水下隧道运营期典型病害 10
1.2 水下隧道结构健康监测内容 16
1.2.1 水下隧道结构健康监测项目 16
1.2.2 水下隧道结构健康监测断面 19
1.3 水下隧道结构健康监测技术的发展现状 21
1.3.1 结构健康监测技术 21
1.3.2 水下隧道结构健康监测技术 23
1.3.3 水下隧道结构健康状态评价 26
参考文献 33
第2章 水下隧道结构健康监测系统 36
2.1 水下隧道结构健康监测系统的总体设计 36
2.1.1 设计目标 36
2.1.2 设计原则 37
2.1.3 总体架构 39
2.2 水下隧道结构健康监测系统的硬件设计 40
2.2.1 传感器 40
2.2.2 数据采集系统与数据传输系统 66
2.2.3 数据存储与管理系统 77
2.3 水下隧道结构健康监测软件平台的开发 82
2.3.1 软件平台功能 83
2.3.2 健康安全评估方法 83
2.3.3 预警、报警方法 88
参考文献 97
第3章 水下隧道结构健康监测系统的工程应用 98
3.1 盾构法水下隧道 98
3.1.1 南京应天大街长江隧道 98
3.1.2 上海长江隧道 106
3.1.3 南京定淮门长江隧道 109
3.2 沉管法水下隧道 115
3.2.1 港珠澳大桥海底隧道 115
3.2.2 甬江水底隧道 120
3.3 钻爆法水下隧道 127
3.3.1 厦门翔安海底隧道 127
3.3.2 青岛胶州湾海底隧道 134
3.3.3 九华山隧道 136
3.4 堰筑法水下隧道 140
3.4.1 玄武湖隧道 140
3.4.2 独墅湖隧道 142
参考文献 144
第4章 水下隧道结构健康监测系统的维护 146
4.1 水下隧道结构健康监测系统运行中存在的问题 146
4.1.1 南京应天大街长江隧道结构健康监测系统 146
4.1.2 瘦西湖隧道结构健康监测系统 154
4.1.3 问题总结 156
4.2 水下隧道结构健康监测系统维护的组织管理 157
4.2.1 水下隧道结构健康监测系统维护工作组织 157
4.2.2 水下隧道结构健康监测系统维护管理人员 159
4.3 水下隧道结构健康监测系统的维护内容与技术要求 161
4.3.1 日常管理 161
4.3.2 定期检查与维护 163
4.3.3 故障排查 167
4.3.4 维护周期 177
参考文献 178
第5章 水下隧道结构健康监测系统的升级改造 179
5.1 水下隧道结构健康监测系统升级改造分析 179
5.1.1 升级改造时机 179
5.1.2 升级改造重难点 180
5.2 南京应天大街长江隧道结构健康监测系统升级改造工程 180
5.2.1 既有系统现状及升级改造的必要性 180
5.2.2 监测内容 181
5.2.3 监测软件系统 192
5.2.4 监测预警报警体系设计 195
5.2.5 监测系统维护措施 197
5.3 南京应天大街长江隧道结构健康监测系统深化设计施工要点 198
5.4 南京应天大街长江隧道结构健康监测系统升级改造过程的协调措施 200
参考文献 201
第6章 总结与展望 202
6.1 总结 202
6.2 展望 202
前言
第1章 概述 1
1.1 水下隧道的特点 1
1.1.1 水下隧道的发展现状 1
1.1.2 水下隧道的修建方法与结构健康风险 5
1.1.3 水下隧道运营期典型病害 10
1.2 水下隧道结构健康监测内容 16
1.2.1 水下隧道结构健康监测项目 16
1.2.2 水下隧道结构健康监测断面 19
1.3 水下隧道结构健康监测技术的发展现状 21
1.3.1 结构健康监测技术 21
1.3.2 水下隧道结构健康监测技术 23
1.3.3 水下隧道结构健康状态评价 26
参考文献 33
第2章 水下隧道结构健康监测系统 36
2.1 水下隧道结构健康监测系统的总体设计 36
2.1.1 设计目标 36
2.1.2 设计原则 37
2.1.3 总体架构 39
2.2 水下隧道结构健康监测系统的硬件设计 40
2.2.1 传感器 40
2.2.2 数据采集系统与数据传输系统 66
2.2.3 数据存储与管理系统 77
2.3 水下隧道结构健康监测软件平台的开发 82
2.3.1 软件平台功能 83
2.3.2 健康安全评估方法 83
2.3.3 预警、报警方法 88
参考文献 97
第3章 水下隧道结构健康监测系统的工程应用 98
3.1 盾构法水下隧道 98
3.1.1 南京应天大街长江隧道 98
3.1.2 上海长江隧道 106
3.1.3 南京定淮门长江隧道 109
3.2 沉管法水下隧道 115
3.2.1 港珠澳大桥海底隧道 115
3.2.2 甬江水底隧道 120
3.3 钻爆法水下隧道 127
3.3.1 厦门翔安海底隧道 127
3.3.2 青岛胶州湾海底隧道 134
3.3.3 九华山隧道 136
3.4 堰筑法水下隧道 140
3.4.1 玄武湖隧道 140
3.4.2 独墅湖隧道 142
参考文献 144
第4章 水下隧道结构健康监测系统的维护 146
4.1 水下隧道结构健康监测系统运行中存在的问题 146
4.1.1 南京应天大街长江隧道结构健康监测系统 146
4.1.2 瘦西湖隧道结构健康监测系统 154
4.1.3 问题总结 156
4.2 水下隧道结构健康监测系统维护的组织管理 157
4.2.1 水下隧道结构健康监测系统维护工作组织 157
4.2.2 水下隧道结构健康监测系统维护管理人员 159
4.3 水下隧道结构健康监测系统的维护内容与技术要求 161
4.3.1 日常管理 161
4.3.2 定期检查与维护 163
4.3.3 故障排查 167
4.3.4 维护周期 177
参考文献 178
第5章 水下隧道结构健康监测系统的升级改造 179
5.1 水下隧道结构健康监测系统升级改造分析 179
5.1.1 升级改造时机 179
5.1.2 升级改造重难点 180
5.2 南京应天大街长江隧道结构健康监测系统升级改造工程 180
5.2.1 既有系统现状及升级改造的必要性 180
5.2.2 监测内容 181
5.2.3 监测软件系统 192
5.2.4 监测预警报警体系设计 195
5.2.5 监测系统维护措施 197
5.3 南京应天大街长江隧道结构健康监测系统深化设计施工要点 198
5.4 南京应天大街长江隧道结构健康监测系统升级改造过程的协调措施 200
参考文献 201
第6章 总结与展望 202
6.1 总结 202
6.2 展望 202
展开全部
水下隧道结构健康监测技术与应用 节选
第1章 概述 1.1 水下隧道的特点 1.1.1 水下隧道的发展现状 我国内陆及沿海水域辽阔，改革开放以来，国内经济腾飞推动了交通事业的蓬勃发展，跨越江河湖海等水域的现实需求日益增多。跨越江河湖海的可选方式目前主要有轮渡、桥梁与水下隧道等三种。其中，轮渡投资*少，但受制于运量小、等候时间长且极易受气候影响等不利因素，与现代城市快节奏交通运输需求日益脱节，因此近年来使用得越来越少。桥梁是目前跨越江河湖海的*常用方式，但随着建成数量的不断攀升，其局限性日益显现。在大雪、大风与大雾等极端气候环境下，无法保证全天候通行；桥梁净空高度限制了通行船舶的吨位，并且为了避免撞船事故的发生，航行船速也受到了限制；同时，城市道路与主桥相连接需要修建引桥，往往带来高昂的拆迁成本。水下隧道是指在地表水体以下岩土体内建造的隧道，与轮渡和桥梁相比，水下隧道方案穿越水体，在建设期成本往往偏高，尽管如此，水下隧道仍然具有显著的优势[1-3]，包括：全天候通行，不受极端气候变化影响；不占航道净空，不影响航运，不干扰岸上航务设施；建设时能做到不拆迁或少拆迁，对环境破坏相对较小；具有较强的抵抗自然灾害和战争破坏的能力，可兼做人防设施；结构耐久性相对较好，维修管养成本较低；与桥梁相比，水下隧道保留了原有自然景观风貌，实现了工程与环境的和谐统一。 近年来，优先考虑采用水下隧道作为跨越江河湖海的方式，在国外已逐渐形成趋势，表1-1列举了国外的一些典型水下隧道工程的情况。 表1-1 国外典型水下隧道工程 中国水域面积辽阔，内陆水域面积达17.47×104km2(长江、黄河、珠江等七大水系)，辽东湾、渤海湾等海湾水域面积超过0.5×104km2。随着我国经济发达程度的提高、水下隧道修建技术的日臻完善以及人们环保意识的不断增加，水下隧道建设发展蓬勃，越来越多的城市交通急需修建大量的河底隧道、湖底隧道、江底隧道和海底隧道。中国水下隧道开工数统计图如图1-1所示。 图1-1 中国水下隧道开工数统计图 水下隧道正在逐步取代桥梁作为穿越水体的首选方案，因此我国在近期及其后相当长一段时间内，都将处于水下隧道建设的高速发展期，未来我国水下隧道的体量及相应的管理养护工作量势必极为可观[4]。 在水系发达城市的核心区，水下隧道是首选的穿越长大水系方案。以上海地区为例，目前已建成黄浦江越江隧道17条，如表1-2所示。 表1-2 上海黄浦江越江隧道 水下隧道在交通系统中将扮演越来越重要的角色，根据我国水系分布的特点，水下隧道的规划和建设形势非常好，以我国江苏省为例，江苏省既有和规划中的水下隧道有28条，如表1-3所示。 表1-3 江苏省水下隧道 此外，根据2020年国家发展和改革委员会印发的《长江干线过江通道布局规划(2020—2035年)》(发改基础〔2020〕512号)，明确到2035年，全面形成布局合理、功能完善、保障充分、集约高效的长江干线过江通道系统。江苏规划的过江通道有41座，其中13座列为近期建设重点，如表1-4所示。 表1-4 长江江苏段过江通道近期建设重点项目 目前，我国城市水下隧道的数量迅速增加，其设计基准期一般为100年，进入运营养护阶段的隧道随之增加。隧道工程与其他地上结构相比，在勘察、设计、施工和管理上具有较多的不确定性和复杂性，造成大量隧道出现不同程度的病害，有的甚至刚投入运营就产生病害。在隧道的漫长服役期中，水下隧道复杂的服役环境下，隧道病害对其安全性与耐久性的影响尤为显著[5]。 1.1.2 水下隧道的修建方法与结构健康风险 自1965年**条水下隧道——打浦路隧道修建以来，水下隧道建设发展蓬勃，截至2020年底，共修建了218条水下隧道，水下隧道的建造方式主要有盾构法、钻爆法、沉管法、围堰明挖法等。我国采用盾构法、钻爆法、沉管法、围堰明挖法修建的水下隧道占比情况如图1-2所示。修建水下隧道时选取的修建方法受多种因素的综合影响，不同方法修建的水下隧道在运营期面临的结构健康风险也不尽相同。 图1-2 我国不同施工方法修建的水下隧道占比情况 1. 盾构法 盾构法是一种全机械化的暗挖施工方法，又称为全断面掘进机法[6]，这种机械化施工方法依靠盾构机在地层中推进，用切削装置在掌子面进行开挖，同时用盾构钢壳保持掌子面稳定，用出土机械或泥水循环系统将渣土运至洞外，并逐环拼装预制管片来支撑围岩，利用盾构与管片间的反作用进行连续掘进。盾构法是修建水下隧道的一种重要施工方法，特别适用于软土地层中隧道掘进施工。图1-3(a)和(b)分别为盾构机结构示意图与盾构法水下隧道(用盾构法修建的水下隧道，以下简称盾构法水下隧道)内部情况。 图1-3 盾构法隧道示意图 盾构法施工自动化程度高、速度快、效率高，工作人员作业环境好、安全性较高，但缺点是盾构机械较复杂，设备昂贵，对地质条件敏感性较高，且隧道掘进中途需要更换刀具和整修刀盘，工艺复杂，操作困难[6]。盾构法水下隧道还有以下特点：盾构机械施工需要克服高水压，尤其大直径盾构机械推进中需克服顶
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