蔡家嘉陵江特大桥长期健康监测系统的设计及实施

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1、蔡家嘉陵江特大桥长期健康监测系统的设计及实施重庆市轨道交通（集团）有限公司摘要：棊于蔡家嘉陵江特大桥工程棊础，结合现代化的传感技术和自动远程监控技术，提出基于结构健康评价模型的桥梁长期健康监测系统，研宂其各个子模块的集成方案及协同工作。该系统对桥梁结构状态进行长期实时监测与评估，能够在恶劣天气、混乱交通及出现紊乱的运营状态时及时地发出预警信号。通过该系统在蔡家嘉陵江特大桥中的运行实践证明：该系统功能完备、可靠性高，可为桥梁维护、维修与管理决策提供依据。关键词：鵬健康监测;系统;评仍;作者简介：秦清华，男，大学木科，高级工程

2、师.E-mail:1723978172@qq.com收稿日期：2017-02-17Received：2017-02-17人工巡检桥梁时存在很多不确定因素，使得巡检效率低下、准确性差、需要大量人力、诸多检查盲点、影响正常交通运行、周期长等问题。现有的桥梁病害、养修及监测信息等未能通过有效的管理手段进行有效的分析与利用。因此有必要建立和发展-个长期健康监测系统，用于监测和评估大桥在运营期间结构的承载能力、运营状态和耐久能力等。张磊针对交通建设中出现的建设与养护分离、组织管理混乱以及信息不能有效利用等问题，提出了高速公路建设与养

3、护一体数字化信息管理的开发建设思路，为高速公路的数字化假设提供了有益的探索;朱合华等从基础设施建养一体数字化技术中，分别从理论与方法和工程应用两方面展开研究。针对基础设施建设期与养护期出现的问题，提出棊础设施建养一体化概念，从数据采集、数据标准、三维建模可视化技术、空间分析等几方面分析，该技术提高了数字化信息的有效利用和管理水平;宋子婧深入分析了公路桥梁建养一体化信息管理系统，从信息管理及信息需求等方面展开分析，该系统为后期桥梁的集成管理、使用寿命及生命周期的信息化管理提供了有效的借鉴。该文基于蔡家嘉陵江特大桥，提出基于结

4、构健康评价的健康监测系统，从基础管理、数据管理、结构健康评价及现场应用4方面深入分析，为桥梁结构的运营状态进行合理评估，同时为桥梁维护、维修与管理决策提供依据。1工程概况重庆轨道交通六号线二期蔡家嘉陵江特大桥位于金山寺站~曹家湾站区间内，以轨道交通单建桥的形式跨越嘉陵江。起于线路桩号K38+153.149，止于K39+403.149,全长1250m,主桥为双塔双索面混凝土斜拉桥，跨径布置为(60+135+250+135+60)m,斜拉索共56对。南引桥为2X45m连续梁桥,北引桥为(3X60+3X60+3X50)m连续刚构

5、桥。2健康监测系统桥梁的服务年限增加后，其结构状态会发牛.退化，病害会逐渐增加，相应的维修与养护成本也会逐年加大。该文针对蔡家嘉陵江特大桥具体情况，为保障大桥的交通通畅，结合现场定期的维护、维修与保养，加强桥梁信息化管理水平、增加大桥的使用寿命，提出基于结构健康评价模型的桥梁长期健康监测系统，为大桥的安全运营保驾护航。系统主耍由基础管理、数据管理及应用管理3部分组成，其架构如图1所示。2.1基础管理基础管理由传感器网、软件模块及硬件模块三部分组成。传感器网由振弦式压力传感器、风速风向传感器、倾斜传感器、温度传感器、位移传感

6、器及加速度传感器等组成。图1桥梁健康监测系统架构下载原图软件模块由数据采集、数据传输、数据处理及安全性评估几个层次组成。硬件模块括数据采集子模块、数据传输子模块以及数据处理与控制子模块。2.2数据管理数据库中的数据流程主要为:原始数据的读取、数据筛选、数据结构化处理、生成数据表、数据表的查询/修改/更新/插入/删除、生成数据文件、生成事务处理曰志、文件组织、数据库备份、数据库恢复、数据库转存储、数据共享和远程操作、主备用数据库等。2.2.1数据采集和传输运营期监测数据采集及传输主要考虑数据类型及其传输模式，只体设计如下所述

7、：(1)静态数据(环境因素、结构温度、应变/应力、斜拉索索力、桥塔倾斜、混凝土裂缝)、动态数据(风荷载、船撩荷载、变形/线形、仲缩缝位移、振动/加速度、轨道变形及响应)在运营阶段，采用有线网络数据传输方式的条件已经具备，釆用分布式数据釆集与有线网络数据传输方式。为减少外界干扰，传感器与数据采集单元之间的距离不宜过大，一般在百米以内。信号进入数据采集单元之后，通过有线数据传输网络传送至监控中心的数据处理与控制服务器。(2)定期监测数据(斜拉索索力、腐蚀)、定期监测数据采用人工读数方式，变形数据先存入笔记本电脑，然后存入结构健

8、康监测数据库。数据传输设计思路如图2所示。此外，为了数据采集和传输更加高效便捷，将采集和传输系统设计为以下4个模块。图2系统釆集及传输系统总体框架下载原图(1)数据采集单元。由用于信号调理、数据采集、模数转换、数据预处理及数据传输等仪器/部件组成。(2)局部有线数据传输网络。数据采集单元和传感器之间数据