大橋長期結構健康監(jiān)測方案

大橋長期結構健康監(jiān)測方案橋梁健康監(jiān)測意義橋梁建成以后，受氣候、結構、材料、動力荷載等作用，橋梁強度及剛度等隨著時間的推移而降低，橋梁健康監(jiān)測對橋梁安全性評估和橋梁日常運營管理意義重大，因此，橋梁健康監(jiān)測具有十分重要的作用。應力混凝土大跨度連續(xù)橋梁結構簡單外觀漂亮，在國內應用廣泛。實際運營中，病橋不斷出現(xiàn)，對橋梁健康監(jiān)測日顯重要，實際運營中，預應力混凝土大跨度連續(xù)梁橋的橋梁病主要集中在主梁、橋墩的裂縫和變形等方面。主梁及橋面板在運營階段出現(xiàn)最多的病害就是主梁腹板、頂板裂縫。橋墩病害主要是墩偏位和混凝土裂縫，所以，了解橋梁的極限狀態(tài)、承載潛力及對橋梁的合理利用具有重大意義。通過預應力混凝土大跨度連續(xù)梁橋的應變、壓力、裂縫、加速度、溫度、等數(shù)據(jù)來評估橋梁健康，及時發(fā)現(xiàn)并解決問題。設計原則監(jiān)測系統(tǒng)集傳感器技術、結構分析計算、計算機技術、網(wǎng)絡通訊技術等高新技術于一體，長期用于結構損傷和狀態(tài)評估，滿足橋梁管理和運維需求，設計原則如下：簡潔實用，經(jīng)濟可靠，性能穩(wěn)定；立足實用為第一原則，兼顧考慮科學試驗和設計驗證等方面；根據(jù)結構易損分析結果及養(yǎng)護管理需求進行監(jiān)測點布設；監(jiān)測與結構密切相關、代表性結構、必須監(jiān)測結構、日常養(yǎng)護無法檢查的位置。傳感器對比及選用結構健康監(jiān)測需要利用大量高性價比傳感器，對結構性能實時監(jiān)測，獲取各種準確可靠信息，應變傳感器主要使用一下三種，鋼弦式應變計、電阻應變計、光纖光柵應變計，各有優(yōu)劣，鋼弦式應變計傳輸距離長、靈敏度高、蠕動小適合長期監(jiān)測、長導線不影響測量結果，但是體積大、抗電磁干擾能力差；電阻式應變計體積小、靈敏度較高、動態(tài)響應好，但是傳輸距離小于100米、對絕緣要求高、蠕變較大需進行長導線電阻影響的修正；光纖光柵應變計體積小、蠕變較小、靈敏度高、長導線不影響測量結果、信號傳輸距離可達十公里、抗干擾能力強、無需絕緣要求、動態(tài)響應很好。光纖光柵傳感器具有獨特的優(yōu)點1、傳感器結構簡單、體積小、外形可變，可測量結構內部應力、應變力、結構損傷；2、與光纖之間天然兼容，低損耗、光譜特性好、可靠性高；3、具有非傳導性，被介質影響小，抗腐蝕抗電磁干擾，適合在惡劣環(huán)境中工作；4、一根光纖中可寫入多個光柵構成傳感陣列，與波分復用和時分復用系統(tǒng)結合實現(xiàn)分布式傳感；5、高靈敏度、高分辨率。為了長期監(jiān)測的需求，采用光纖光柵傳感技術，遵從實用為主重點突出的原則，監(jiān)測項目有：結構位移監(jiān)測、溫度監(jiān)測（主梁、環(huán)境）、結構動力特性監(jiān)測等方面；結構位移監(jiān)測主要監(jiān)測的物理量為主梁伸縮縫的位移、箱梁的撓度；結構動力特性監(jiān)測主要涉及主梁振動。橋梁健康監(jiān)測內容及要點根據(jù)現(xiàn)場采集情況，分為四個板塊：數(shù)據(jù)采集模塊、傳輸模塊、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)分析及顯示；數(shù)據(jù)采集模塊在過程現(xiàn)場采集到傳感器波長信息，數(shù)據(jù)傳輸模塊上傳到服務器，數(shù)據(jù)存儲模塊分析和分類存儲，最后在數(shù)據(jù)分析和顯示模塊進行處理，達到客戶需求。橋梁監(jiān)測內容主要有風、溫度、應變、加速度、撓度、索力、傾斜儀、梁段位移、裂縫。以上監(jiān)測內容除撓度和振動外，均采用光纖光柵傳感器，光纖光柵傳感器串聯(lián)統(tǒng)一接入到橋梁控制中心的光纖光柵解調儀中，進行分析處理并通過Internet上傳，實現(xiàn)遠程監(jiān)控。需要用到的光纖光柵傳感器共有四種類型：溫度傳感器、應變傳感器、位移傳感器、帶溫度自補償型應變傳感器、少量電類傳感器進行加速度的數(shù)據(jù)采集。對于連續(xù)橋梁，監(jiān)測的重點截面為梁的底面，跨中、四分之一及四分之三截面和支點，而且需要沿梁軸向對稱布設，橋墩需要承受一些彎矩，所以沿橋墩豎向布置一些傳感器。環(huán)境監(jiān)測：溫度、濕度、風壓等；動力響應監(jiān)測：結構動力響應監(jiān)測，選取主橋三跨的跨中，在斷面處布置兩個加速傳感器；動靜荷載力及結構溫度的監(jiān)測：應變的監(jiān)測和結構溫度的監(jiān)測；撓度監(jiān)測：監(jiān)測由于荷載效應引起的橋面撓度變化情況，斷面布置一只水準儀；沉降監(jiān)測：選取主橋橋墩，每個截面布置一只靜力水準儀；橋面位移監(jiān)測：橋面位移監(jiān)測，每個斷面設置兩只位移傳感器；超載監(jiān)測：在橋兩端設置動態(tài)地磅，實時監(jiān)測車輛超載情況。主要