港珠澳大桥横琴口岸结构健康监测

SCIMON                                                                                                                               结构自动化监测

东西绿岛落双虹，

十载聚盟浩海中。

玉带涛中篱梦断，

珠连港澳海途通。

                                           ---宋秉华

2018年10月23日上午，港珠澳大桥开通仪式在珠海举行。2022年10月23日，港珠澳大桥迎来开通四周年。

四年来，经由大桥的出入境人员车辆货物量不断上升。港珠澳大桥在促进粤港澳大湾区融合发展，为支持香港、澳门融入国家发展大局，促进港澳地区长期繁荣稳定方面发挥着越来越重要的作用。

港珠澳大桥珠海公路口岸位于港珠澳大桥珠澳口岸人工岛珠海公路口岸管理区，该建筑由旅检大楼A区、旅检大楼B区、交通中心和交通连廊4部分组成，效果图和实景图分别如图所示。

工程采用钢管混凝土柱与钢网架屋盖的结构形式，其中旅检大楼A区钢网架屋面总面积近7万平方米，横向跨度约240米，纵向跨度约330米，自身质量近1.4万吨。

本工程于2017年12月28日竣工，为保证建成后建筑物长期安全运营，监测团队在建筑运营期介入，通过安装受力、变形、环境等多类型智能监测传感器，利用自动化监测手段，获取运营期结构的真实监测数据，特别是台风等特殊的气候条件下的结构安全状态，同时运用大量的监测数据进行大数据分析，尝试识别并分离出温度、风荷载等相关外界影响因素以及预测结构的变形趋势。

项目采用受力、变形、加速度、环境等多类型监测传感器+智能无线采集网关+自动化监测平台的自动化监测技术方案，拓扑图如下：

监测内容包含应变、温度、变形、加速度、风压、风速风向等，具体监测内容、监测设备、测点数量、监测频率以及监测周期见下表：

本项目监测点布置基于结构设计以及有限元仿真分析中结构的受力、变形等关键点选取，具体测点布置如下：

现场传感器安装情况如下：

港珠澳大桥珠海口岸修建于人工岛上，为这重要的结构装上了应力应变、变形、振动以及风速风向风压等各类传感器，通过平台远程对结构进行实时监测，掌握结构的安全状态。下面是运营期的监测数据分析，监测数据高频、完整、准确记录了运营期结构的受力、变形以及环境状态，特别是2018.9.16号台风“山竹”登陆珠海，系统准确完整记录了台风过程中结构物各部分的受力变形状态，为分析台风对结构物的影响提供了珍贵可靠的数据支撑。

人工神经网络，简称“神经网络”，它是对人类的大脑系统一定特征的抽象描述，作为对人脑最简单的一种模拟，是一种人工智能数学模型。神经元模型如图所示，由输入信息x得到输出结果y，其中权值和阈值分别为w和b。神经网络的神经元利用权值、阈值和激活函数将接收的输入信号转换为输出信号，紧接着，转换后的输出信号将作为下一层神经元的输入信号逐层向前传播。

神经元模型图

三层BP神经网络结构如图所示，同一层神经元互不连接，不同层神经元相互连接。Φ、φ分别表示隐含层和输出层的函数表达式，θ、a分别表示隐含层和输出层的阈值，o为输出值。如果把该网络算法的训练视作非线性函数的拟合，各神经元在网络中的连接权值视为变化参数，那求得精确的参数就是该算法的目的。一旦输出层不能得到期望的输出结果，训练误差就从输出层一层层反向传播至输入层，逐次调整网络各层的权值和阈值。前向和反向这两个过程反复进行，使得误差达到精度要求，网络训练结束。

3层BP神经网络图

特别感谢项目及研究的合作方：

华南理工大学

深圳生富检测股份公司

珠海市建设工程质量监督检测站