跨海交通集群工程智能化运维系列丛书——沉管隧道服役状态感知与评估

第1 章 绪论 1.1 研究背景……………………………………………………………… 002 1. 1. 1 港珠澳大桥桥岛隧一体化感知与评估………………………… 002 1. 1. 2 沉管隧道概况及其服役特点…………………………………… 004 1. 1. 3 沉管隧道服役状态管控需求…………………………………… 008 1.2 沉管隧道服役状态感知与评估技术现状…………………………… 010 1. 2. 1 沉管隧道运营现状及病损情况………………………………… 010 1. 2. 2 沉管隧道感知与评估技术……………………………………… 012 1.3 沉管隧道服役状态感知与评估技术难点…………………………… 017 1.4 本书主要内容………………………………………………………… 019 第2 章 沉管隧道数字化底座与服役状态综合评估技术 2.1 港珠澳大桥沉管隧道评估数字化底座……………………………… 022 2. 1. 1 数据标准与数字化离散………………………………………… 023 2. 1. 2 数字模型的构建与可视化展示………………………………… 025 2. 1. 3 沉管隧道评估的数字内核……………………………………… 028 2.2 沉管隧道技术状况评定……………………………………………… 028 2. 2. 1 评定方法与分级………………………………………………… 029 2. 2. 2 沉管隧道主体结构评定………………………………………… 034 2. 2. 3 接头结构评定…………………………………………………… 036 2. 2. 4 附属结构评定…………………………………………………… 040 2. 2. 5 交通工程与附属设施评定……………………………………… 044 2.3 沉管隧道适应性评定………………………………………………… 046 2. 3. 1 评定机制………………………………………………………… 046 2. 3. 2 接头结构………………………………………………………… 048 2. 3. 3 通风排烟设施…………………………………………………… 056 2. 3. 4 照明设施………………………………………………………… 060 2.4 评定数据标准及应用………………………………………………… 062 2.5 本章小结……………………………………………………………… 064 第3 章 沉管隧道服役环境及状态综合感知技术 3.1 沉管隧道外部服役环境智能感知…………………………………… 068 3. 1. 1 地形地层探测…………………………………………………… 068 3. 1. 2 海洋动力监测…………………………………………………… 073 3.2 沉管隧道土建结构服役信息感知…………………………………… 075 3. 2. 1 土建结构常规感知手段………………………………………… 076 3. 2. 2 土建结构智能感知手段………………………………………… 080 3.3 沉管隧道机电设施服役信息感知…………………………………… 093 3. 3. 1 机电设施常规感知手段………………………………………… 094 3. 3. 2 机电设施运营状态智能巡检…………………………………… 097 3.4 本章小结……………………………………………………………… 101 第4 章 基于模型试验的沉管隧道服役行为 及病损机理研究 4.1 接头组合结构力学特征模型试验研究……………………………… 104 4. 1. 1 实尺沉管隧道-缩尺试验模型相似方法……………………… 104 4. 1. 2 沉管隧道组合结构变形模型试验方法………………………… 108 4. 1. 3 典型变形下管节接头力学响应特征分析……………………… 118 4.2 接头止水带长期服役性能模型试验研究…………………………… 125 4. 2. 1 止水带等截面部件模型试验方法……………………………… 126 4. 2. 2 长期服役中止水带弹塑性特征分析…………………………… 128 4. 2. 3 长期服役中止水带水密性特征分析…………………………… 132 4.3 行车安全驱动的照明灯具失效机制研究…………………………… 133 4. 3. 1 试验设计及验证………………………………………………… 133 4. 3. 2 照明灯具失效机制……………………………………………… 139 4.4 本章小结……………………………………………………………… 142 第5 章 沉管隧道服役状态智能仿真技术 5.1 沉管隧道服役状态智能仿真研究思路……………………………… 146 5.2 沉管隧道土建结构服役状态智能仿真……………………………… 147 5. 2. 1 智能仿真模型数据集构造……………………………………… 147 5. 2. 2 基于深度学习的结构状态智能仿真模型……………………… 162 5.3 沉管隧道排烟设施服役状态智能仿真……………………………… 171 5. 3. 1 排烟设施故障模式……………………………………………… 171 5. 3. 2 数据集构造……………………………………………………… 173 5. 3. 3 排烟设施智能仿真模型构建…………………………………… 178 5. 3. 4 评估及验证……………………………………………………… 179 5.4 沉管隧道照明系统服役状态智能仿真……………………………… 180 5. 4. 1 数据集构造……………………………………………………… 180 5. 4. 2 照明系统智能仿真模型构建…………………………………… 190 5. 4. 3 评估及验证……………………………………………………… 193 5.5 本章小结……………………………………………………………… 195 第6 章 沉管隧道服役状态综合评估平台 6.1 需求分析……………………………………………………………… 198 6. 1. 1 功能需求分析…………………………………………………… 198 6. 1. 2 性能需求分析…………………………………………………… 198 6. 1. 3 其他要求………………………………………………………… 199 6.2 平台架构设计………………………………………………………… 199 6. 2. 1 设计原则………………………………………………………… 199 6. 2. 2 平台技术架构…………………………………………………… 199 6. 2. 3 应用体系架构…………………………………………………… 200 6. 2. 4 平台硬件环境部署……………………………………………… 201 6.3 平台细部设计………………………………………………………… 202 6. 3. 1 数据库详细设计………………………………………………… 202 6. 3. 2 数据接口设计…………………………………………………… 203 6.4 平台实施与部署……………………………………………………… 203 6. 4. 1 沉管隧道总体服役状态评估…………………………………… 204 6. 4. 2 隧道土建结构服役状态评估…………………………………… 205 6. 4. 3 交通工程与附属设施服役状态评估…………………………… 207 6.5 本章小结……………………………………………………………… 212 第7 章 结语 7.1 主要结论……………………………………………………………… 216 7.2 研究展望……………………………………………………………… 217 参考文献 索引