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安静的蓝海市场 | 桥梁健康监测

据2018年交通运输行业发展统计公报数据显示,2018年末全国公路桥梁85.15万座,而据一组2018年数据显示,我国目前仅有400余座大型桥梁安装了结构健康监测系统,在桥梁后期的保养和维护方面,大多仍在沿用传统的监测方法。

我国在役桥梁总体规模庞大,全国桥梁总量也在稳步上升,在2006年~2018年间,平均每年增长2.7万座,增速为3%。2001年~2018年全国公路桥梁总量统计。

政策预算

按照我国桥梁设计规范,桥梁使用寿命?#34892;?#26725;30年,中桥50年,大桥100年,但由于桥梁建设投入使用后,桥梁承受的环?#31243;?#20214;变化、荷载条件变化、人为活动因素、材料性能变异以及自然灾害等影响下就会出现各种结构损伤,给出行者生命财产安全带来巨大的威胁,可能造成巨大经济损失。因此桥梁监控检测就变得尤其重要。

国家层面,交通运输部对桥梁健康监测已有制度要求。

《公路桥梁养护管理工作制?#21462;罰?#23545;特别重要的特大桥,应建立符合自身特点的养护管理系统和健康监测系?#22330;?/p>

多个省份也对桥梁监控检测提出过明确要求:

天津市市政管理局发布《关于加强市政公路路桥梁设施运行安全管理工作意见的通知 》:“凡新建设的重要(特殊)市政公路桥梁设施,必须同步建设桥梁健康监测系统;在用的重要(特殊)市政公路桥梁设施,要加?#23433;?#23436;善桥梁健康监测系?#22330;!?/p>

我国桥梁监控检测的提出已经有20余年,近年来物联网、通讯等技术的进步让桥梁健康监测?#26377;?#26524;上也提升看可靠性。

数据存储与传输,技术瓶颈已基本被突破;传感器方面的精度与长期稳定性已有较大提高;另外监测技术标准的制定和结构评估方法体系完?#39057;?#24037;作也得到加强。

投资方面,赛文交通网对近年桥梁健康监测市场进行抽样,沙埕湾跨海大桥结构安全监测系统建设及服务510万,虎跳峡金沙江大桥健康监测系统工程812万,舟山市小干二桥工程健康监测系统设计与实施499万,金安金沙江大桥结构健康监测系统设计与实施1262万,北盘江特大桥运营期结构健康监测1329万……

目前我国桥梁健康监测主要集中针对大桥和特大桥?#28023;?#25130;止2018年末,我国这两类桥梁的数量约为15万座,如果按平均每座桥梁健康监测投资为800万,则存量市场规模约为1200亿。

这片尚未充分开拓,即将爆发的蓝色海洋有多大不用多做形容了,更何况我们还没把正在火速铺设日益增加的高铁桥梁算在内……

为何如此巨大的市场却如此的宁静?

未普及分析

桥梁健康监测的市场空间很大,但门槛很高。

铁路桥梁的市场较为封闭,属于铁总的内部系统循环。所以现今公司的主要业务大都是针对公路桥?#28023;?#19988;大多是地方的?#34892;?#36328;径桥,逐渐成熟之后便可承接大型桥梁的监测项目。

新晋的入场者需要多方面的协助,比如监测机构获得甲级资质方可对大型桥梁进行数据评估,来分析桥梁是小修、大修或是翻修;相关合作方?#23478;?#20855;备桥梁相关的从业资质,综合性的东西要求很多;

且该领域技术性要求很高,前期设备购置以及后期运作都需要强大的?#24335;?#25903;撑;

尤其是对数据的准确性要求很高,误差太大或不准?#33539;?#23558;带来?#29616;?#21518;果;

监测设备的精?#21462;?#36719;件的状态和运行情况、自身具备的知名度都?#20999;?#35201;考虑的因素;

客户太少,成本太高,急需大规模的资本和社会力量入市来推动行业的发展;

总之,桥梁健康监测系统的普及还面临着以下问题:

系统本身

1. 健康监测系统与桥梁管理系统未能实现无缝连?#21360;?/p>

2. 桥梁健康检测系统本身的使用寿命难以保证。

研究应用

1. 缺乏?#34892;?#23454;用的优化算法,造成测点数量巨大,系统规模过大,导致传感器布设存工作量巨大,数据量大,信息大量冗余。

2. 缺乏对结构性能改变敏感参数的?#34892;?#30740;究。

3. 如何对桥梁进行有损状态下的疲劳寿命可靠?#20113;?#20272;是一个尚未解决的问题。

4. 如何综合运用桥梁结构局部健康检测与整体健康监测技术,更好的实现监测数据采集的实时化和自动化,以及如何合理利用监测数据进行桥梁结构健康与安全状态的综合评价,是研究的技术难题。

5. 桥梁模态试验的应用还存在不少问题。

缺乏规范指导

1. 缺乏项目规模和评估方法的统一标准。

2. 缺乏?#34892;?#30340;传感器优化布设评估标准。

3. 缺乏缆索健康的评价标准和指标体系,剩余强度以及工作寿命等研究极为贫乏。

重要性

虽然桥梁健康监测市场仍存在各种问题,但它广阔的发展前?#23433;?#23481;忽?#21360;?/p>

我国公路桥梁平均大修年限为30年,个别桥型甚至更短。我国公路桥梁从80年代开?#35745;?#27493;加速建设,其中大部分桥梁已达到其大修或重建年限,而且随着时间增长,将会有一大批桥梁加入老龄化行列,我国桥梁老龄化已在加速到来。

众所周知,桥梁建设投资大、服役周期长、工作环境恶?#21360;?#30149;害普遍,使用过程存在各种问题,尤其是当桥梁使用十至二十年?#20445;?#35774;计和施工时的缺陷将完全暴露出来,同?#20445;?#22240;长期使用而累积的结构损伤和疲劳也有危及桥梁基本安全的可能,但是,此时桥梁损伤的外在表征又往往表现不够明显,因此最易发生安全事?#30465;?/p>

由此我们可以得到一个结论:桥梁监测必不可少。

不可否认,传统的桥梁监测在历史中扮演了不可或缺的角色,也预防了很多事?#30465;?#20294;我们根据最新的健康监测系统分析出了传统监测的弊端:

需要大量人力、物力和财力并有诸多检查盲点;

主观性强,难于量化;

破坏桥梁结构,缺少整体性;

影响正常交通运行;

周期厂,实时性差。

打铁还需自身硬,既然传统方式在各个方面都不如健康监测系统,那么这个市场的春天早晚都会到来。如今各方面的不完善,掩盖不了这个巨大的市场空间隐隐折射出的光芒。

而今健康监测的市场仅有一两家企业在砥砺前行,巨大的市场让他们感觉不到竞争关系的存在。他?#20999;?#35201;做的只是不断的更新自己的技术,以便更好的为桥梁监测系统服务。

发展应用

截至2019年4月,中国高铁桥梁长度突破1.6万公里;预计2025年中国高铁将达到3.8万公里,2030年将达到4.5万公里,形成“八纵八横” 高速铁路网。铁路建设市场广阔,桥梁领域亦大有可为。

我国桥梁行业飞速发展,可在桥梁健康监测领域的研?#31185;?#27493;较晚。上世纪90年代起,才陆续在一些大型的控制性桥梁上建立了规模不同的健康监测系?#22330;?/p>

而国外在桥梁健康监测领域的研?#31185;?#27493;?#26174;紜?/p>

1982年的美国佛罗里达州的阳光高架桥有一套综合设备、苏格兰的金士顿桥有安全监测系?#22330;?#33521;国在总长522米的三跨变高度连续钢箱梁桥Foyle桥上布设传感器、90年代时日本、韩国等开始研究并在一些大型桥梁上安装健康监测系?#22330;?/p>

桥梁健康监测系统的设计需遵循“因桥而异、因桥制宜、经济实用、稳定可靠”的16字原则。

传感器、信息收集、信息处理和分析和劝评估控制四个子系统通过网络协调工作。

结语

目前,我国桥梁根据国家标准可进行分级:一二类为健康桥,三四类为带病桥,五类为危桥。无论哪一类都?#20999;?#35201;进行健康监测,由此可见市场之大。

同?#20445;?#26725;梁监测相关的大数据也有非常广阔的应用空间。

将来,这个蓝海的市场什么时候会变成红海,我们共同期待。

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