广深沿江高速东宝河斜拉桥监测方案研究.pdf

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1、垫!垒堡篁2期i蔓墓!三!塑l婆酉建挞童运王墨广深沿江高速东宝河斜拉桥监测方案研究一王维康。陈科一长安大学公路学院，陕西西安710064摘要：文章阐述了广深沿江高速东宝河斜拉桥监测系统设计方案。介绍了监测系统设计的目标、原则及总体框架。筛选东宝河斜拉桥桥址环境、桥梁挠度、斜拉索振动进行实时监测，对桥梁结构健康状况进行监测评估，及时掌握桥梁主要结构的健康状态，为桥梁的运营管理、养护维修、可靠性评估以及科学研究提供了依据。关键词：斜拉桥挠度环境监测系统项目所在地区属南亚热带海洋型气候，常年温暖湿润，雨量充沛，年平均气温22～22．5℃，年平均相对湿度为79—8l％

2、，年平均降水量为1850mm。实测最大风速深圳站40m／s，赤湾站30m／s。项目所在地区常受热带风暴及台风袭击，年平均台风影响次数4．8次，台风盛行期在7～9月，台风中心经过时风力可达11～12级。东宝河特大桥位于广深沿江高速东宝河曲线路段上，主桥为120+216+120m部分斜拉桥。基于斜拉桥的桥址环境特点和结构本身受力的特殊性，对于斜拉桥进行监测，及时掌握桥梁结构运营状态，为提高桥梁结构安全性、耐久性、适用性提供参考依据。1系统设计目标及原则这一系统的设计与建立，应从大桥结构运营安全管理的需要出发，建立一套完整的系统。桥梁健康与安全监测应满足以下目的：(

3、1)通过对使用中桥梁结构的动态跟踪检查及其所处环境条件的监测，及时查明结构现存缺陷与质量衰变，并评估分析其在所处环境条件下的可能发展势态及其对结构安全运营造成的可能潜在威胁，为养护需求、养护决策提供科学依据，以达到运用有限的养护资金获得最佳养护效果，确保结构安全运营的目的。(2)设定结构安全预警值。对大桥结构的健康状况、结构安全可靠性进行评估，进而给大桥运营者提供等级预警信息。当桥梁性能退化，超过预警值时，能给出警报，提示需立即对结构进行检查及维修。(3)给出特殊事件交通管制控制值。对特殊环境条件给予报警，以提示管理者进行车辆通行的限制。(4)论证设计、施工两

4、阶段的各种设计假设和设计参数的有效性，对设计、施工进行后验证。研究桥梁长期运营状态下的力学性能及物理性能的改变，为我国大型桥梁的健康与安全监测积累宝贵的数据及经验。本系统设计坚持了以下原则：(1)与养护管理系统相结合。目前大多数结构安全监测系统是一个完全独立的系统，独立完成数据采集、处理分析、状态评估以及预报警等功能，较少与养护管理系统结合起来。这样导致的一个后果就是健康监测系统游离于大桥管理系统之外，难以真正地服务于大桥的运营。因此本系统将紧密结合养护管理的需求，为养护需求、养护措施采用决策提供科学依据，以达到运用有限的养护资金获得最佳养护效果，确保结构安全

5、运营的目的。(2)精简实用性原则。大桥监测系统将紧密结合大桥目前实际情况，注重实用性、可靠性、可操作性和易维护性、完整性、经济性和可扩容性等几个原则。重点针对大桥拉索索力，桥梁结构线形及塔顶偏位等进行监测，为大桥的养护管理以及安全运营提供技术上的支持。2系统总体框架整个监测系统包括硬件和软件两个部分，其中硬件部分包括四个系统，即：传感器系统；数据采集系统；数据通信与传输系统；数据分析和处理系统。网络结构由网络服务器、Pc机、专用工控机以及各种放大器、传感器等组成。每个网络节点往下由工控机、信号调理器、传感器等构成微型网络，以保证系统的可维护性和扩充性，以便系统

6、的进一步开发和监测规模的扩大。(1)传感器系统：根据对东宝河大桥整体结构模型的优化分析，在桥梁安装传感器及有关附件，包括有：连通管传感器、加速度传感器、风速风向仪、温湿度传感器等附件。(2)数据采集系统：包括安装在桥梁上的由微电脑控制的数据采集站。主要功能是收集由传感器传来的数据；进行读数的信号调理、采集数据的初步处理和储存；然后通过网络传到监测中心的数据处理和分析系统。(3)数据通信与传输系统：网络操作系统平台、站点的设立、安全监测局域网的网络协议、与其他局域网或主干网的连接。(4)数据处理和分析系统：用一台高性能工作站连接桥上数台数据采集站形成一个计算机网

7、络。工作站是台式计算机，安装在大桥监控管理中心，并配置所需的数据显示软件。工作站分别实现采集数据处理、结构监测图形显示、系统控制管理与维护、结构分析评估及专家诊断。3监测方案3．1监测项目与设备监测用传感器确定需要根据测试参数类型，结合桥梁的实际情况进行选定，首先要考虑传感器的长期稳定性，然后考虑传感器的测试指标与性价比，另外还需重点考虑提供传感器设备厂家的后续服务等问题。(1)工作环境监测。对大桥桥址处温度及风速风向进行监测。(2)桥梁线形监测。桥梁线形采用静力水准技术。静力水准测量采用连通管方法，测量使用静力水准仪，构成一个差异沉降测量系统。(3)斜拉索索

8、力与振动监测。斜拉索索力测试采用振动法