珠江黄埔大桥南汊悬索桥施工监控系统总体框架

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1、珠江黄埔大桥南汊悬索桥施工监控系统总体框架袁帅华1陈红1,2张太科2孙斌1肖汝诚1（1同济大学桥梁工程系,上海，2000922广州珠江黄埔大桥建设有限公司，广东，广州，510730）关键词：悬索桥，施工监控，网络，智能1工程概况珠江黄埔大桥南汊主桥为单跨双索面钢箱梁悬索桥，主跨1108m（图1）。主缆分跨为290m+1108m+350m，采用预制平行钢丝索股（PPWS）。主缆主跨理论垂度为110.80m，矢跨比1/10。两根主缆中心距为36.5m。主缆钢丝采用公称直径为5.20mm、公称抗拉强度为1670MPa的高强度镀锌钢丝。每根主缆中，从北锚碇到南锚碇的通长索股有147股，北边跨另设6根背

2、索，南边跨另设2根背索，均在主索鞍上锚固。每根索股由127根钢丝组成。吊索间距为12.8m，采用镀锌钢丝绳，每侧吊点设置2根吊索。钢丝绳公称直径为56mm，结构形式为8×55SWS+IWR，公称抗拉强度为1770MPa。吊索与索夹为骑跨式连接，与加劲梁为销铰式连接。主梁为流线形扁平钢箱梁，截面中心处梁高3.5m，全宽41.69m，主梁安装采用吊装拼装方法施工。悬索桥梁段总数为87个，其中标准梁段为83个，合龙段2个，特殊段2个。标准梁段长12.8m，标准吊装重量约215t，最大吊装重量为230t。主塔为门式框架结构，索塔总高度为190.476米，塔柱为混凝土空心薄壁断面。共设置上、下两道箱形断

3、面横梁，均为全预应力结构。南、北锚碇均采用重力式锚，下设地下连续墙。图1珠江黄埔大桥南汊悬索桥总体布置图2施工监控系统结构珠江黄埔大桥南汊悬索桥的规模、跨径处于中国前列，施工控制对保障该桥的顺利建成具有极其重要的意义。传统施工控制技术计算比较粗糙、自动化程度不高、反馈周期长、费时费力，为满足该桥对施工监控的高精度、高效率要求，本悬索桥采用基于网络的智能施工监控系统进行施工监控。珠江黄埔大桥南汊悬索桥施工监控系统结构框图如图2所示。该施工监控系统由三个分系统组成：数据采集分系统、数据双向传输分系统、计算分析与控制决策分系统。各分系统之间的流程（图2）是：把悬索桥施工监控所需信息，包括桥梁荷载信息

4、、几何信息、应力信息等通过数据采集系统采集，以Internet网络和通信网络为媒介，通过网络信息的双向传递、查询，将信息实时汇总于桥梁施工控制中心，经过智能化的计算分析与智能化、实时化的控制决策，向悬索桥发出网络施工控制指令。珠江黄埔大桥南汊悬索桥施工监控系统数据采集分系统数据双向传输分系统计算分析与控制决策分系统图2珠江黄埔大桥南汊悬索桥施工监控系统结构框图3数据采集分系统珠江黄埔大桥南汊悬索桥施工监控数据采集分系统的结构框图如图3所示。悬索桥施工监控数据采集分系统线形监测索力监测应力监测温度监测主塔线形猫道线形主缆线形索夹位置主梁线形索股张拉力吊杆张拉力主塔应力主梁应力主塔温度场猫道索温度

5、主缆索股温度主梁温度场风力监测桥址风力图3数据采集分系统的结构框图珠江黄埔大桥南汊悬索桥主跨超千米，施工监控数据采集项目繁多，每个工况若全部采用人工采集数据，将花费很长时间。为尽可能提高施工监控效率，同时也为最大程度保证各种数据的采集处于同一状态、环境中，最大程度地减小数据采集的误差，本悬索桥引入数据高速采集系统进行施工监控。根据目前数字传感器及相关设备的发展状况，悬索桥施工监控中的索力监测、应力监测、温度监测采用数据高速采集系统，而线形监测与风力监测仍采用人工采集。本数据高速采集系统是一种功能强大的分布式全自动综合静态数据采集系统，由上位机（计算机）、采集单元、系统软件等组成，采用无线手机数

6、据通讯模式，将手机模块、单片机控制电路、电源控制电路设计组成一个标准的无线数据终端，并将无线数据终端嵌入无线收发仪和现场采集单元的密封箱中，完成现场数据与监控室远程无线数据传送。数据高速采集系统测点布置与采集箱的位置如图4所示。（圆点表示采集箱，▲表示主缆温度测试断面，短粗线表示塔梁应变温度测试断面）图4数据高速采集系统测点与采集箱布置示意图主塔应变温度测试选取塔柱的底部截面、塔梁交界区底部截面以及塔顶部等3个断面作为应变温度监测断面，每个断面埋设6个应变温度传感器。钢箱梁应变温度测试是将钢箱梁主跨8等分，选取其中5个等分截面作为钢箱梁应变温度监测断面，每个断面设置6个应变温度传感器。主缆纵向

7、温度场测试点布置在单侧主缆的边跨2分点处和主跨4分点处，全桥共9个测试断面，每个测试断面布置18个测点。每根主缆选取7根索股作为永久张力测点，一根主缆选择黄埔侧锚碇处进行监测，另一根主缆选择番禺侧锚碇处进行监测，全桥共14个测点。采用锚索计实时监测这7根索股的张力与该点处的温度。实时监控数据采集箱布置位置为：主塔应变温度数据的采集箱布置在主塔下横梁上，每个主塔各一个；主缆温度数据的采集箱共布置三个