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面向复杂环境的基础设施结构健康监测关键技术及应用
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  • 公布年份:
    2018
  • 中图分类:
    TP319
  • 关键词:
  • 成果简介:
    基础设施在其服役中不可避免地面临各种生物化学侵蚀腐蚀和物理损伤疲劳威胁,轻则影响设施结构健康状况重则造成系统坍塌灾难,给社会安全带来危害。提升生-化-物耦合环境下基础设施结构的综合监测与紧急预警能力,是国内外土木建筑与交通工程健康安全领域公认的难题。近8年来,面向复杂环境中设施结构全面健康监测、灾害准确预警、灾后损伤评估的迫切需要,在国家自然基金和重庆市重大专项支持下,团队完成了复杂生化物环境下基础设施结构监测的原创技术、工程产品设计与系统集成研发,取得多个创新成果,在保障设施安全上取得了突出的社会效益: (1)针对复杂生化环境对设施结构安全影响评估难题,提出生物介质(微生物膜厚度/活性、微藻、细菌成分等)和化学量(金属离子浓度、pH值等)复合检测法,研发了光纤生化复合传感新技术及装置,提升了生化环境对结构侵蚀损伤评价的全面性和准确性。 (2)针对基础设施在复杂物理场中的性能监测及预警难题,研发了基于多物理参数(力、位移、振动、温湿度等)的环境自感知和健康自诊断一体化技术及装置,提升了结构健康监测水平和抗极端灾害预警能力。 (3)基于复杂环境与基础设施安全的关联性,研发材料-介质微观作用机理和监测器件宏观效应结合技术,解决了生-化-物耦合下的产品工程设计难题,提升了复杂条件下的系统综合性能。 (4)针对基础设施结构长期健康监测的复杂环境和全域监测要求,揭示了结构损伤演化特征及灾变规律,研发了多水平损伤识别和多等级安全预警软件,构建了全局多维度的结构健康监测预警与评估系统。 获权发明专利等知识产权43个(含4个地方标准),发表高水平论文20篇(含SCI一、二区论文6篇);面向桥梁、隧道、道路、大坝、电缆、建筑等结构监测的重大需求,开展了近10种典型健康监测与损伤评价的应用。经检测,成果整体水平国内领先,部分指标达到国际先进水平。 在国内外土木工程与交通业迅猛发展大背景下,交通重大结构、建筑工程设施的服役健康安全水平与灾害准确预警评估面临极大的挑战,该成果满足了复杂生化物环境下的多类典型重大设施结构在线集成监测与预警需求,已在重庆市和国内10余家结构监测知名单位和上百个工程项目进行推广应用,近三年实现销售收入4.33亿元,在保障人民生命安全和经济、社会有序方面取得突出的综合效益,引领了该领域技术进步,为中国发展复杂服役环境下基础设施结构的先进新型一体化健康监测技术提供了支撑和保障。
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