西堠門大橋養(yǎng)護(hù)技術(shù)新進(jìn)展展示

西堠門大橋橋養(yǎng)護(hù)技術(shù)新進(jìn)展介紹人人:范厚彬浙江省交通通投資集團(tuán)團(tuán)沿海板塊塊公司主要內(nèi)容西堠門大橋橋工程概況況懸索橋吊索索振動觀測測及減振措措施研究結(jié)構(gòu)健康監(jiān)監(jiān)測分析系系統(tǒng)優(yōu)化提提升大橋主纜溫溫濕度變化化機(jī)理及預(yù)預(yù)養(yǎng)護(hù)策略略研究舟山跨海大大橋舟山跨海大大橋（又名名舟山大陸陸連島工程程），是國國家高速公公路網(wǎng)甬舟舟高速公路路（G9211）的主要組組成部分。。由浙江省省交通投資資集團(tuán)控股股投資建設(shè)設(shè)，起自舟舟山本島的的329國道鴨蛋山山的環(huán)島公公路，經(jīng)舟舟山群島中中的里釣島島、富翅島島、冊子島島、金塘島島至寧波鎮(zhèn)鎮(zhèn)海區(qū)，與與寧波繞城城高速公路路和杭州灣灣跨海大橋橋相連接，，全長46.29公里，2009年12月25日大橋正式式通車。西堠門大橋橋西堠門大橋橋是連接舟舟山本島與與寧波的舟舟山連島工工程五座跨跨海大橋中中技術(shù)要求求最高的特特大型跨海海橋梁。主主橋?yàn)閮煽缈邕B續(xù)鋼箱箱梁懸索橋橋，主跨1650米，是世界界上最大跨跨度的鋼箱箱梁懸索橋橋，全長在在懸索橋中中居世界第第二、國內(nèi)內(nèi)第一，設(shè)設(shè)計(jì)通航等等級3萬噸、使用用年限100年。項(xiàng)目于于2005年年2月1日日國家發(fā)改改委核準(zhǔn)立立項(xiàng)建設(shè)，，2005年5月20日大橋橋正式開工工，2009年12月25日日建成通車車。工程效益長期以來，，因一水相相隔，舟山山孤懸海外外，海島經(jīng)經(jīng)濟(jì)受到極極大制約。。棄水登陸陸，直抵彼彼岸，成了了舟山人心心中越來越越強(qiáng)烈的一一個(gè)夢想。。建設(shè)舟山跨跨海大橋，，構(gòu)筑出一一條全天候候的舟山———大陸通通道，使舟舟山從孤懸懸海中的島島嶼，變成成同大陸相相連的半島島，成為大大陸伸向海海洋的港口口城市，從從而更緊密地融入入長三角經(jīng)濟(jì)濟(jì)圈，實(shí)現(xiàn)了海島同同大陸的連接接，把發(fā)展海海島特色經(jīng)濟(jì)濟(jì)與大陸比較較完善的基礎(chǔ)礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)密密切結(jié)合起來來，把中國最最好的深水岸岸線資源與廣廣大幅地密切切結(jié)合起來，，對進(jìn)一步開開發(fā)舟山海洋洋資源，推動動浙江省、長長江三角洲乃乃至中國經(jīng)濟(jì)濟(jì)發(fā)展都具有有深遠(yuǎn)的意義義。2010-2015年，，年通行車輛輛數(shù)分別為279萬輛、、389萬輛輛、453萬萬輛、534萬輛、602萬輛、685萬輛，分別同同比增長39.43%、、16.45%、17.88%、12.73%、13.86%，截至至2015年年底，累計(jì)通通行車輛達(dá)2942萬輛。積極開展科技技創(chuàng)新工作項(xiàng)目建設(shè)期間間，共有幾十十家科研單位位參加了大橋橋科研工作，，共投入1.4億元科研經(jīng)費(fèi)費(fèi)。承擔(dān)國家科技技支撐計(jì)劃項(xiàng)項(xiàng)目1項(xiàng)，部、省科科技項(xiàng)目22項(xiàng)，取得了一一批技術(shù)先進(jìn)進(jìn)的科研成果果。國際領(lǐng)先水平平以上的部分分科技項(xiàng)目跨海特大跨徑徑鋼箱梁懸索索橋關(guān)鍵技術(shù)術(shù)研究及工程程示范跨海特大跨徑徑鋼箱梁懸索索橋抗風(fēng)關(guān)鍵鍵技術(shù)研究超長高強(qiáng)懸索索橋主纜索股股制造技術(shù)研研究海島氣候條件件下特大跨徑徑懸索橋施工工監(jiān)控關(guān)鍵技技術(shù)研究特大跨徑懸索索橋新型分體體式鋼箱梁關(guān)關(guān)鍵技術(shù)研究究主要科技獲獎獎（工法、專專利）情況浙江省科學(xué)技技術(shù)一等獎1項(xiàng)上海市科學(xué)技技術(shù)一等獎1項(xiàng)中國公路學(xué)會會科學(xué)技術(shù)一一等獎4項(xiàng)浙江省科學(xué)技技術(shù)二等獎3項(xiàng)中國公路學(xué)會會科學(xué)技術(shù)二二等獎3項(xiàng)中國公路學(xué)會會科學(xué)技術(shù)三三等獎1項(xiàng)風(fēng)場結(jié)果分析析：加勁梁設(shè)計(jì)基基準(zhǔn)風(fēng)速55.14m/s、加勁梁設(shè)計(jì)計(jì)陣風(fēng)風(fēng)速63.96m/s、橋梁顫振檢檢驗(yàn)風(fēng)速78.74m/s、橋梁顫振臨臨界風(fēng)速88m/s，實(shí)測西堠門門大橋橋面高高度10min平均風(fēng)速最大大值24.2m/s、橋面高度陣陣風(fēng)風(fēng)速最大大值33.9m/s。因此西堠門門大橋的設(shè)計(jì)計(jì)基準(zhǔn)風(fēng)速、、陣風(fēng)風(fēng)速和和顫振臨界風(fēng)風(fēng)速均遠(yuǎn)大于本次“?？迸_風(fēng)實(shí)測風(fēng)速速結(jié)果；結(jié)構(gòu)空間變形形結(jié)果分析：：在設(shè)計(jì)百年風(fēng)作作用下產(chǎn)生的的主纜橫向最最大變形為10.1m，加勁梁為10.65m，遠(yuǎn)大于臺風(fēng)產(chǎn)生的主纜最最大橫向位移移1.426m，加勁梁最大橫橫向位移1.494m，完全處于設(shè)計(jì)計(jì)的安全范圍圍之內(nèi)。風(fēng)致振動分析：在臺風(fēng)作用下，，西堠門大橋橋的加勁梁振振動表現(xiàn)為多多模態(tài)隨機(jī)抖抖振響應(yīng)，沒沒有監(jiān)測到渦渦激共振現(xiàn)象象；大橋在臺臺風(fēng)期間沒有有發(fā)生顫振和和靜風(fēng)失穩(wěn)等等橋梁結(jié)構(gòu)毀毀壞現(xiàn)象。根根據(jù)西堠門大大橋抗風(fēng)設(shè)計(jì)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，大橋橋加勁梁在““?？迸_風(fēng)風(fēng)作用下具有有很好的安全全性。從監(jiān)測結(jié)果分析析可知：“?？迸_風(fēng)風(fēng)風(fēng)速小于西西堠門大橋、、金塘大橋設(shè)設(shè)計(jì)百年風(fēng)速速，結(jié)構(gòu)變形形、振動等各各項(xiàng)指標(biāo)均在在設(shè)計(jì)允許范范圍之內(nèi)，臺臺風(fēng)未能對大大橋整體結(jié)構(gòu)構(gòu)安全產(chǎn)生影影響臺風(fēng)期間觀測測結(jié)果以2012年“海葵”臺風(fēng)觀測為例例2014年11月12日至13日，交通運(yùn)輸輸部組織了舟舟山連島工程程西堠門大橋橋竣工驗(yàn)收工工作，經(jīng)竣工工驗(yàn)收委員會會檢查和評議議，西堠門大大橋竣工驗(yàn)收收工程質(zhì)量評評分分別為96.37，工程質(zhì)量等等級為優(yōu)良。。交竣工驗(yàn)收“菲迪克”杰杰出項(xiàng)目獎魯班獎?wù)蔡煊营劰潘顾?林林德撒爾獎交通優(yōu)質(zhì)工程程（李春）獎獎天府杯錢江杯工程獲獎情況況營運(yùn)管理機(jī)制制浙江省政府協(xié)調(diào)舟山山、寧波兩地地確定大橋安安全管理機(jī)制制，成立了舟山跨海大橋橋管理局，負(fù)責(zé)對大橋經(jīng)經(jīng)營主體安全全責(zé)任落實(shí)情情況進(jìn)行監(jiān)督督管理，組織織、協(xié)調(diào)、監(jiān)監(jiān)督大橋各相相關(guān)行政管理理部門職能，，對大橋應(yīng)急急狀態(tài)的處置置進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)協(xié)調(diào)。交通、公安、、海事、港口口、海洋與漁漁業(yè)、安全生生產(chǎn)等行政管管理部門按照照各自職責(zé)依依法負(fù)責(zé)大橋橋的有關(guān)監(jiān)督督管理工作。。目前形成了由由大橋管理局局、高速交警警、高速路政政、海事、武武警消防、交交通公安、大大橋經(jīng)營業(yè)主主等單位一路路七方政企聯(lián)聯(lián)動管理協(xié)調(diào)調(diào)機(jī)制，構(gòu)筑筑了結(jié)構(gòu)安全全、路上安全全、海上安全全等全方位綜綜合立體的安安全防護(hù)體系系。大橋管理局高速交警高速路政海事武警消防交通公安經(jīng)營業(yè)主營運(yùn)管理框架各聯(lián)勤單位密密切配合、高高效聯(lián)動、有有效應(yīng)對，通通過加強(qiáng)管理理和加大投入入（舟山大橋橋投入養(yǎng)護(hù)經(jīng)經(jīng)費(fèi)總計(jì)1.4億元）、充分分依靠科技支支撐作用等措施，確保了大橋始終保保持安全有序序運(yùn)營態(tài)勢。。近兩年，大大橋在浙江省省公路局組織織的養(yǎng)護(hù)管理理檢查評比中中均獲得第一一名。細(xì)致檢查橋梁梁纜索結(jié)構(gòu)清理伸縮縫大橋“體檢””橋梁檢測橋檢車吹雪車天文望遠(yuǎn)鏡灌縫車存在問題及原原因分析大橋地處外海海，結(jié)構(gòu)復(fù)雜雜，再加上人人的認(rèn)識局限限性，客觀上上決定了存在在海洋腐蝕環(huán)環(huán)境、強(qiáng)風(fēng)強(qiáng)強(qiáng)震、材料退退化、養(yǎng)護(hù)措措施不當(dāng)、設(shè)設(shè)計(jì)施工先天天不足、意外外撞擊、車輛輛超載等許多多因素，將給給大橋帶來不不足和損傷，，且隨著時(shí)間間推移，其發(fā)發(fā)展趨勢也將將越來越明顯顯。已知或未知的的大橋許多養(yǎng)養(yǎng)護(hù)技術(shù)難點(diǎn)點(diǎn)問題，面臨臨著既無現(xiàn)成成規(guī)范可直接接參考應(yīng)用，，也少有類似似工程經(jīng)驗(yàn)可可借鑒的境地地，這些難題題有的還屬于于世界前沿性性課題，有些些問題要得到到良好解決，，又涉及多學(xué)學(xué)科、多專業(yè)業(yè)交叉融合。如何定性、定定量分析結(jié)構(gòu)構(gòu)損傷，掌握握其發(fā)展演變變規(guī)律，采取取應(yīng)對策略和和措施，是擺擺在大橋養(yǎng)護(hù)護(hù)管理工作人人員，但又不不得不回答的的問題。一、西堠門大橋吊索減減振技術(shù)應(yīng)用用研究2022/10/27浙江省交通投投資集團(tuán)沿海海板塊公司問題提出磁流變阻尼器器減振試驗(yàn)?zāi)Ｐ惋L(fēng)洞試驗(yàn)驗(yàn)及分隔器減減振方案優(yōu)化化分隔器減振方方案的現(xiàn)場效效果實(shí)測全橋吊索分隔隔器減振設(shè)計(jì)計(jì)介紹主要內(nèi)容容西堠門吊索布布置及構(gòu)造（（一）西堠門吊索布布置及構(gòu)造（（二）吊點(diǎn)的吊索布布置鋼絲繩橫截面面單個(gè)吊點(diǎn)四段段鋼絲繩索吊索采用一個(gè)個(gè)吊點(diǎn)4根鋼絲繩的布布置方式，每每個(gè)吊點(diǎn)的布布置方式及鋼鋼絲繩截面，，鋼絲繩順橋橋向間距300mm，橫橋向間距距為600mm。長度l

(m)恒載內(nèi)力N(kN)橫截面積A

(mm2)等效密度(kg/m3)彈性模量(N/m2)鋼絲繩中心距

(mm)160.563495.8396080001.11011順橋向300橫橋向600代表性吊索基本參數(shù)表問題提出2022/10/27錄像1錄像2錄像3臺風(fēng)“?？薄币u擊時(shí)，大大橋10分鐘平均均風(fēng)速達(dá)達(dá)25m/s。盡管西堠堠門橋吊吊索已安安裝減振振器，但但部分長長吊索仍仍有大幅幅振動，，大幅振振動導(dǎo)致致碰索，，最大瞬瞬時(shí)加速速度達(dá)到到2.058g。2022/10/27長期大幅幅振動造造成阻尼尼器連接接松動及及損壞、、

吊索索損傷和和影響行行車安全全等問題題碰撞損傷傷2022/10/27建立振動動實(shí)時(shí)觀觀測系統(tǒng)統(tǒng)序號部件數(shù)量1加速度計(jì)941182風(fēng)速儀23數(shù)據(jù)采集器CR100034信號電纜18為了準(zhǔn)確確分析吊吊索振動動特性和和評估減減振效果果，建立立吊索實(shí)實(shí)時(shí)自動動觀測系系統(tǒng)。觀測對對象為西西堠門大大橋的2#與28#吊索，這這是振動動最大最最頻繁的的吊索，，每根吊吊索有四四根索股股，直徑徑88mm，順橋向向中心距距300mm，橫橋向向中心距距600mm，基頻0.42Hz。吊索振動形態(tài)態(tài)分析微振動區(qū)大幅振動碰索區(qū)起振區(qū)（10秒）28#吊索的2#鋼繩順橋橋向加速速度時(shí)程程曲線風(fēng)速時(shí)程程曲線28#吊索的一一階模態(tài)態(tài)頻率約約為0.4Hz，周期約約為2.25s。某天上上午8點(diǎn)12分13秒時(shí)鋼繩繩尚處于于微振動動狀態(tài)，，經(jīng)過4個(gè)周期，，就達(dá)到到兩鋼繩繩相撞的的狀態(tài)，，此時(shí)的的風(fēng)速儀儀記錄的的平均風(fēng)風(fēng)速約為為11m/s。鋼繩加加速度在在相撞的的瞬間立立即改變變方向。起振速速度如此此之快，，是吊索索振動不不同于斜斜拉索振振動的根根本特征征，也是是減振措措施難以以見效的的主要原原因。吊索的大大幅振動動的振動動形態(tài)不不能用““尾流馳馳振”，“渦振””等已有有理論解解釋，更更像是一一種與風(fēng)風(fēng)速變化化幾乎同同步的隨隨機(jī)振動動，起振振速度是是斜拉橋橋拉索風(fēng)風(fēng)雨振的的10倍以上，，其機(jī)理理有待進(jìn)進(jìn)一步研研究證實(shí)實(shí)。12月2日，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)邊跨吊吊索都在在低風(fēng)速速下出現(xiàn)現(xiàn)高階渦渦振現(xiàn)象象。磁流變阻阻尼器減減振現(xiàn)場場試驗(yàn)?zāi)康模簽槲鬈╅T門橋吊索索提供一一種通過過阻尼器器耗能來來減小吊吊索振動動的減振振技術(shù)。相比分隔器器方案具具有兩大大優(yōu)點(diǎn)：：不會對對吊索索股股造成損傷傷；安裝裝高度較較低易于于檢查維維護(hù)。研究對象象：跨中側(cè)的的2#索和邊跨跨側(cè)的28#索，索內(nèi)內(nèi)拉應(yīng)力力最低，，振動最最嚴(yán)重，，故選此此二索作作為磁流變阻阻尼器減減振技術(shù)的研研究對象象?，F(xiàn)場試驗(yàn)驗(yàn)吊索示示意圖有支撐架架的磁流流變阻尼尼器現(xiàn)場場試驗(yàn)在28#吊索安裝裝了一個(gè)個(gè)6m高的支架架，同時(shí)時(shí)將每根根索股用用兩個(gè)阻阻尼器與與支架連連接，希希望能抑抑制索股股之間的的相對振振動和同同步振動動，但幾幾次調(diào)試試都沒有有達(dá)到防防止兩索索股相撞撞的效果果。無支撐架架的的磁磁流變阻阻尼器現(xiàn)現(xiàn)場試驗(yàn)驗(yàn)無支撐架架的試驗(yàn)驗(yàn)主要在在2#吊索上進(jìn)進(jìn)行，目目的是抑抑制索股股之間的的振動，，防止順順橋向相相撞。經(jīng)過多次次調(diào)整阻阻尼器參參數(shù)和安安裝高度度，但無無法抑制制兩索相相撞的振振動。2#吊索試驗(yàn)驗(yàn)現(xiàn)場下為阻尼尼器上為加速速度計(jì)由于吊索索起振速速度非常?？欤皶r(shí)將將能量耗耗散掉，，阻尼器器必須具具備很大大的阻尼尼系數(shù)；；但是兩兩鋼繩之之間橫向向剛度小小，阻尼尼系數(shù)過過大以后后會接近近剛性支支撐，阻阻尼器效效率無法法發(fā)揮。。這是一一對無法法解決的的矛盾。。試驗(yàn)時(shí)，，我們已在在安裝高高度6~14m，阻尼系系數(shù)0.3~2.0kNs/cm的范圍內(nèi)內(nèi)進(jìn)行了了減振效效果對比比試驗(yàn)，，實(shí)測阻阻尼比達(dá)達(dá)到1.5%以上，這這已是斜斜拉索減減振要求求的2.5倍，但仍仍然沒有有抑制住住吊索振振動基于上述述，似可以認(rèn)認(rèn)定：單一的阻阻尼器措措施無法法解決西西堠門橋橋吊索振振動問題題?，F(xiàn)場試驗(yàn)驗(yàn)小結(jié)橋塔兩邊邊的兩對對吊索振振動最大大，兩繩繩相撞的的情況在在10m/s的風(fēng)速下下就會發(fā)發(fā)生，而而且大風(fēng)風(fēng)下中部部相撞長長度可能能超過50m。如考慮安安裝分隔隔架，可可能出現(xiàn)現(xiàn)大風(fēng)下下吊索整整體擺動動和扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)的情況況，設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)應(yīng)盡盡可能考考慮這一一因素。。為吊索減減振技術(shù)術(shù)提供盡盡可能多多的參考考依據(jù)，，建議進(jìn)進(jìn)行吊索索室內(nèi)風(fēng)風(fēng)洞試驗(yàn)驗(yàn)和理論論分析，，。振動形態(tài)態(tài)分析與與現(xiàn)場試試驗(yàn)后的的幾點(diǎn)建建議室內(nèi)風(fēng)洞洞試驗(yàn)為確認(rèn)吊吊索各索索股之間間振動的的形態(tài)，，在風(fēng)洞洞中重現(xiàn)現(xiàn)吊索大大幅振動動和碰索索試驗(yàn)。。包括吊吊索剛性性節(jié)段模模型和吊吊索完全全氣彈模模型風(fēng)洞洞試驗(yàn)。。吊索剛性性節(jié)段模模型風(fēng)洞洞試驗(yàn)吊索完全全氣彈模模型風(fēng)洞洞試驗(yàn)室內(nèi)風(fēng)洞洞試驗(yàn)小小結(jié)進(jìn)行了吊吊索完全全氣彈模模型風(fēng)洞洞試驗(yàn)，，在風(fēng)洞洞中重現(xiàn)現(xiàn)了吊索索大幅振振動及碰碰索情況況，其中中以位于于尾流區(qū)區(qū)的吊索索振動最最為明顯顯；并且且在各來來流風(fēng)向向角中，，以15度風(fēng)偏偏角時(shí)振振動最大大；當(dāng)沿吊索索高度均均勻設(shè)置置1道和和3道分分隔器時(shí)時(shí)，在風(fēng)風(fēng)洞中還還觀測到到了相鄰鄰分隔器器之間的的索股局局部大幅幅振動，，并造成成碰索；；當(dāng)設(shè)置4道分隔隔器后，，沒有觀觀測到吊吊索碰撞撞現(xiàn)象，，此時(shí)拉拉索振動動加速度度響應(yīng)的的頻譜圖圖沒有卓卓越頻率率，表現(xiàn)現(xiàn)為多模模態(tài)的隨隨機(jī)振動動，因此此建議設(shè)設(shè)置4道道分隔器器；采用4道分分隔器器后，，在80度度風(fēng)向向角下下觀測測到了了第5階模模態(tài)的的尾流流馳振振現(xiàn)象象，換換算到到振型型最大大點(diǎn)的的馳振振位移移均方方根值值為22mm，，位移移很小小，不不會發(fā)發(fā)生碰碰索現(xiàn)現(xiàn)象。。分隔器器現(xiàn)場場試驗(yàn)驗(yàn)依據(jù)風(fēng)風(fēng)洞試試驗(yàn)結(jié)結(jié)果，，在N28和N2吊索沿沿高度度方向向均勻勻安裝裝了4道分隔隔器，，對安安裝分分隔器器前后后西堠堠門橋橋N28和N2吊索的的實(shí)測測加速速度響響應(yīng)分分析，，得到如如下結(jié)結(jié)論：：當(dāng)N2吊索索沒有安安裝分隔器器時(shí)，，尾流流馳振振起振振風(fēng)速速約為為8～～9m/s，起起振后后吊索索很快快發(fā)生生碰撞撞，碰碰撞時(shí)時(shí)加速速度峰峰值達(dá)達(dá)到16m/s2；N2和和N28索索安裝分分隔器器后，在幾幾次大大風(fēng)下下都沒沒有發(fā)發(fā)生碰碰索情情況，，其最最大加加速度度響應(yīng)應(yīng)由未未安裝裝分隔隔器時(shí)時(shí)的16m/s2降低至至3.5~4m/s2，減振振率將將近80%，吊吊索運(yùn)運(yùn)動的的相對對加速速度和和絕對對加速速度也也顯著著減小小；安裝分分隔器器后在在一分分鐘平平均風(fēng)風(fēng)速25m/s下N2和N28吊索索的位位移最最大值值在2cm~3cm區(qū)間間，個(gè)個(gè)別最最大位位移達(dá)達(dá)到4.7cm，但但都不不會出出現(xiàn)碰碰索情情況。。分隔器器結(jié)構(gòu)構(gòu)全橋吊吊索減減振設(shè)設(shè)計(jì)方方案設(shè)計(jì)的的基本本思想想：按各吊吊索的的最低低頻率率和索索力值值確定定分隔隔器內(nèi)內(nèi)索段段最大大長度度，從從而確確定所所需的的分隔隔器數(shù)數(shù)量。。分隔器數(shù)量吊索編號吊索長度41N-5N（主跨），N25-N29（邊跨）138-169m36N-11N（主跨），N21-N24（邊跨）110-134m212N-17N（主跨），N15-N20（邊跨）71-103m118N-24N（主跨），N9-N14（邊跨）40-70m025N-45N（主跨），N1-N8（邊跨)小于40m全橋半半跨吊吊索的的分隔隔器設(shè)設(shè)置數(shù)數(shù)量分隔器器安裝裝位置示意圖圖3系統(tǒng)特點(diǎn)介紹1系統(tǒng)背景4系統(tǒng)展望2系統(tǒng)總體介紹二、結(jié)結(jié)構(gòu)監(jiān)測數(shù)據(jù)分分析系系統(tǒng)優(yōu)優(yōu)化提提升西堠門門大橋橋建設(shè)之初，，基于于交通通運(yùn)輸輸部以以及浙浙江省省交通通運(yùn)輸輸廳關(guān)關(guān)于大大型橋橋梁運(yùn)運(yùn)營期期結(jié)構(gòu)構(gòu)安全全的信信息化化監(jiān)管管要求求，已已設(shè)計(jì)計(jì)并構(gòu)構(gòu)建了了基于于動態(tài)態(tài)實(shí)時(shí)時(shí)監(jiān)測測的橋橋梁健健康監(jiān)監(jiān)測系系統(tǒng)。西堠門門大橋橋監(jiān)測系系統(tǒng)應(yīng)應(yīng)用現(xiàn)現(xiàn)狀系統(tǒng)背背景系統(tǒng)的的目標(biāo)標(biāo)是服服務(wù)橋橋梁的的日常常管養(yǎng)養(yǎng)，實(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)監(jiān)管并并掌握握大橋橋代表表性構(gòu)構(gòu)件的的結(jié)構(gòu)構(gòu)使用用狀態(tài)態(tài)，從從而達(dá)達(dá)到科科學(xué)合合理地地評估估全橋橋結(jié)構(gòu)構(gòu)安全全的目目標(biāo)。。原始數(shù)數(shù)據(jù)傳感器器數(shù)據(jù)分分析結(jié)構(gòu)評評估但根據(jù)監(jiān)監(jiān)測系系統(tǒng)目目前的的實(shí)際際應(yīng)用用情況況，對對于系系統(tǒng)所所獲海海量數(shù)數(shù)據(jù)基基本只只是做做到實(shí)實(shí)時(shí)顯顯示和和妥善善存儲儲的程程度，，監(jiān)測測系統(tǒng)統(tǒng)雖然然大都建立了了結(jié)構(gòu)構(gòu)安全全評估估模塊塊，從從實(shí)際際操作作和最最終結(jié)結(jié)果方方面來來看，，在實(shí)實(shí)用性性和可可靠性性方面面還不不夠理理想。。系統(tǒng)背背景監(jiān)測系系統(tǒng)應(yīng)應(yīng)用現(xiàn)現(xiàn)狀操作繁繁鎖、、實(shí)用用性有有待提提高數(shù)據(jù)顯顯示形形式單單一、、圖像像查看看功能能薄弱弱存儲數(shù)數(shù)據(jù)量量大數(shù)據(jù)處處理與與安全全評估估相互互獨(dú)立立系統(tǒng)不足評估內(nèi)內(nèi)容單單一數(shù)據(jù)處處理過過于簡簡單系統(tǒng)背背景監(jiān)測系系統(tǒng)應(yīng)應(yīng)用現(xiàn)現(xiàn)狀因此，，需要要進(jìn)一一步從從結(jié)構(gòu)構(gòu)安全全評估估角度度出發(fā)發(fā)，對對實(shí)時(shí)時(shí)監(jiān)測測數(shù)據(jù)據(jù)進(jìn)行行全面面梳理理、深深入挖挖掘和和精細(xì)細(xì)分析析，針針對大大橋管管理養(yǎng)養(yǎng)護(hù)工工作的的需求求開展展研究究，建建立實(shí)用的的動態(tài)態(tài)監(jiān)測測數(shù)據(jù)據(jù)分析析系統(tǒng)統(tǒng)。系統(tǒng)背背景監(jiān)測系系統(tǒng)應(yīng)應(yīng)用現(xiàn)現(xiàn)狀系統(tǒng)總總體架架構(gòu)系統(tǒng)總總體概概況西堠門門大橋橋結(jié)構(gòu)監(jiān)監(jiān)測數(shù)數(shù)據(jù)分分析系系統(tǒng)數(shù)據(jù)分分析結(jié)構(gòu)評評估荷載整體響應(yīng)關(guān)鍵構(gòu)件響應(yīng)應(yīng)荷載與響應(yīng)組組合靜力評估疲勞分析動力評估臺風(fēng)事件分析析系統(tǒng)介紹本系統(tǒng)針對當(dāng)前大跨跨橋梁結(jié)構(gòu)監(jiān)監(jiān)測系統(tǒng)在原原始數(shù)據(jù)與后后續(xù)顯示與結(jié)結(jié)構(gòu)評估之間間分析手段缺缺失的現(xiàn)狀，，研究并給出出了適用于當(dāng)當(dāng)前大多數(shù)大大跨橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)數(shù)據(jù)的壓縮與與分析方法。系統(tǒng)總體概況況系統(tǒng)介紹系統(tǒng)總體概況況使處理后的監(jiān)測數(shù)據(jù)有效效的反映了當(dāng)前的的橋梁狀況；使處理后的數(shù)據(jù)據(jù)與原始數(shù)據(jù)據(jù)相對其容量大幅減少少；使得后續(xù)的數(shù)據(jù)顯顯示和結(jié)構(gòu)評評估只需調(diào)用用經(jīng)方法處理理后的數(shù)據(jù)，結(jié)構(gòu)評估工作作的效率將大幅提提高；系統(tǒng)總體概況況系統(tǒng)介紹某一專項(xiàng)開展展內(nèi)容單一工程實(shí)用性不不強(qiáng)當(dāng)前主流結(jié)構(gòu)構(gòu)評估面臨的的問題：隨著監(jiān)測系統(tǒng)統(tǒng)運(yùn)用的深入入，橋梁隨時(shí)時(shí)間的變化，，對于數(shù)據(jù)關(guān)關(guān)注點(diǎn)不同而而增加其他專專項(xiàng)評估模塊塊，可構(gòu)建出全面整整體的結(jié)構(gòu)安安全評估體系系。系統(tǒng)總體概況況系統(tǒng)介紹結(jié)構(gòu)評估靜力評估疲勞分析動力評估臺風(fēng)事件分析析常規(guī)評估專項(xiàng)評估渦激振動分析析。。。。。解決方案系統(tǒng)特點(diǎn)介紹紹數(shù)據(jù)處理自動準(zhǔn)確傳感器狀態(tài)智能預(yù)警結(jié)構(gòu)評估一鍵式操作界面友好擴(kuò)展性強(qiáng)數(shù)據(jù)展示形式豐富特殊事件分析析時(shí)效性強(qiáng)系統(tǒng)特點(diǎn)介紹紹數(shù)據(jù)處理自動動準(zhǔn)確定時(shí)自動下載載數(shù)據(jù)、處理理保存。根據(jù)數(shù)據(jù)情況況，對已明確確的異常進(jìn)行行處理，包括括風(fēng)速數(shù)據(jù)去去0值，車流量數(shù)數(shù)據(jù)去重復(fù)等等。根據(jù)不同數(shù)據(jù)據(jù)類型的特點(diǎn)點(diǎn)，采用多種種顯示方式，，包括曲線圖圖、動態(tài)圖、、柱狀圖、餅餅狀圖等。從大量實(shí)測數(shù)數(shù)據(jù)中擬合出出針對于兩座座跨海大橋的的荷載響應(yīng)的的真實(shí)相關(guān)性性，為后續(xù)結(jié)結(jié)構(gòu)分析做進(jìn)一步深層的數(shù)據(jù)研研究。系統(tǒng)特點(diǎn)介紹紹數(shù)據(jù)展示形式式豐富系統(tǒng)特點(diǎn)介紹紹車重分布餅狀狀圖拉索索力動態(tài)態(tài)柱狀圖主梁撓度動態(tài)態(tài)曲線圖風(fēng)速多曲線對對比圖超速車流量柱柱狀圖累加圖圖與時(shí)間曲線線圖主跨跨中撓度度-溫度相關(guān)性散散點(diǎn)圖模型計(jì)算與實(shí)實(shí)測計(jì)算相關(guān)關(guān)性曲線系統(tǒng)特點(diǎn)介紹紹2014年全年的撓度度與溫度數(shù)據(jù)據(jù)傳感器狀態(tài)智智能預(yù)警系統(tǒng)特點(diǎn)介紹紹通過數(shù)據(jù)異常常率和缺失率率兩大指標(biāo)判判斷傳感器當(dāng)當(dāng)前的工作狀狀態(tài)是否正常常，并通過顏顏色的變化提提示工作人員員應(yīng)對不正常常的傳感器進(jìn)進(jìn)行及時(shí)的檢檢查與維護(hù)。。缺失率異常率傳感器管理系統(tǒng)特點(diǎn)介紹紹顏色預(yù)警一鍵式結(jié)構(gòu)評評估系統(tǒng)特點(diǎn)介紹紹將數(shù)據(jù)分析與與結(jié)構(gòu)評估有有機(jī)結(jié)合，評評估過程采用用matlab語言編譯，并并嵌入到系統(tǒng)統(tǒng)所用的java語言中，提高高SQL數(shù)據(jù)庫海量數(shù)數(shù)據(jù)提取的速速度，使得一鍵式結(jié)構(gòu)評估得以以實(shí)現(xiàn)，并且且使用舒適度度得到認(rèn)可。。一鍵式結(jié)構(gòu)評評估系統(tǒng)特點(diǎn)介紹紹海量數(shù)據(jù)處理理一鍵式結(jié)構(gòu)評估服務(wù)Matlab程序嵌入java語言SQL海量數(shù)據(jù)的快快速提取難點(diǎn)難點(diǎn)評估過程采用用matlab語言編譯重點(diǎn)關(guān)鍵響應(yīng)點(diǎn)的的評估結(jié)果一鍵式結(jié)構(gòu)評評估系統(tǒng)特點(diǎn)介紹紹只需用戶輸入入時(shí)間，點(diǎn)擊擊評估即可。。一鍵式結(jié)構(gòu)評評估系統(tǒng)特點(diǎn)介紹紹只需用戶輸入入時(shí)間，點(diǎn)擊擊評估即可。。特殊事件分析析時(shí)效性強(qiáng)系統(tǒng)特點(diǎn)介紹紹臺風(fēng)登入期間間臺風(fēng)結(jié)束后及及時(shí)臺風(fēng)結(jié)束后三三天臺風(fēng)事件分析析模塊及時(shí)觀測到臺臺風(fēng)風(fēng)速風(fēng)向向信息以及橋橋梁結(jié)構(gòu)關(guān)鍵鍵指標(biāo)（撓度度、索力等））的變化情況況。臺風(fēng)數(shù)據(jù)初步步分析報(bào)告臺風(fēng)數(shù)據(jù)詳細(xì)分析報(bào)告采用JAVA語言開發(fā)，基基于B/S結(jié)構(gòu)，可多個(gè)個(gè)客戶端同時(shí)時(shí)使用自主研發(fā)，模模塊化開發(fā)，，可擴(kuò)展性強(qiáng)強(qiáng)界面友好系統(tǒng)特點(diǎn)介紹紹界面友好擴(kuò)擴(kuò)展性強(qiáng)數(shù)據(jù)分析部分分開展數(shù)據(jù)分析析系統(tǒng)的實(shí)際際運(yùn)行工作，，不斷完善系系統(tǒng)的各項(xiàng)功功能，特別是是查詢與顯示示方面的功能能，加快系統(tǒng)統(tǒng)朝著商業(yè)化化軟件方向完完善的步伐。。集成橋梁各類類監(jiān)測數(shù)據(jù)，與監(jiān)測測系統(tǒng)數(shù)據(jù)共共同分析，提提高橋梁各類類數(shù)據(jù)的利用用率。系統(tǒng)展望結(jié)構(gòu)評估部分分繼續(xù)深入研究究鋼箱梁疲勞勞受力特性；考慮開展其它它專項(xiàng)評估研研究，如：主主纜濕度變化化機(jī)理研究、、大橋風(fēng)場特特性研究等。。系統(tǒng)展望系統(tǒng)使用情況況橋面?zhèn)鞲衅黠L(fēng)風(fēng)速時(shí)間曲線線圖風(fēng)速風(fēng)向散點(diǎn)點(diǎn)圖主梁最大撓度度:0.742m主纜最大撓度度:0.727m最大風(fēng)速：26.88m/s主梁1/2處橫向變形主纜1/2處橫向變形風(fēng)向：東北轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)西北三、西堠門大橋主主纜內(nèi)部濕度度變化機(jī)理及預(yù)養(yǎng)護(hù)策略研究主纜的重要性性：懸索橋的的主纜無法進(jìn)進(jìn)行更換，因因此主纜的壽壽命決定著懸懸索橋的使用用壽命，是懸懸索橋的“生生命線”。懸索橋的主纜纜如果長期處處于潮濕易腐蝕的的環(huán)境中，很可能生銹斷裂而影響大橋的的安全；國內(nèi)外通過對對懸索橋的主主纜檢測，發(fā)發(fā)現(xiàn)采用傳統(tǒng)防護(hù)方式式的主纜鋼絲都都受到了不同程度的腐腐蝕。主要包括：①①主纜底部存存有積水；②②主纜內(nèi)部濕濕度較大；③③主纜的側(cè)面面和下部有明明顯的腐蝕；；④鋼絲的鋅鋅皮耗盡；強(qiáng)強(qiáng)度損失。主要原因：①主纜架設(shè)時(shí)時(shí)附著在主纜纜上的水分不不能排出；②運(yùn)營期內(nèi)滲滲透進(jìn)主纜的的水分被密封封在主纜內(nèi)；；③主纜錨固區(qū)區(qū)內(nèi)部散索股股部分防腐措措施滿足不了了防腐要求。。問題的提出問題的提出防腐方法：①漆線包裹法法；②合成覆蓋層層法；③纏繞S形鋼絲。傳統(tǒng)主纜防護(hù)護(hù)方法短期內(nèi)有效，，但是長期效效果并不不理理想。問題的提出項(xiàng)目概要日本學(xué)者研究究發(fā)現(xiàn)：主纜內(nèi)部RH<60%免遭銹蝕除濕系統(tǒng)美國，英國法國，丹麥土耳其，瑞典典挪威，日本等等潤揚(yáng)長江大橋橋泰州長江公路路大橋南京長江第四四大橋星海灣跨海大大橋除濕法67西堠門大橋主主纜結(jié)構(gòu)西堠門大橋主纜技術(shù)參數(shù)數(shù)：主纜采用預(yù)制平行鋼絲絲索股—169股；索股由127根直徑為5.25mm、公稱抗拉強(qiáng)強(qiáng)度為1770MPa的高強(qiáng)度鍍鋅鋼鋼絲組成；索夾內(nèi)直徑為為860mm（北邊跨）、、845mm（中跨）和850mm（南邊跨）；；主纜防護(hù)設(shè)計(jì)計(jì)方案為：Φ4mm鍍鋅纏繞鋼絲絲+涂裝防護(hù)，也也屬于傳統(tǒng)的的主纜防護(hù)方方法。西堠門大橋主纜西堠門大橋設(shè)計(jì)使用年限限為100年，而懸索橋的的養(yǎng)護(hù)特別是是懸索橋主纜的養(yǎng)護(hù)及及其耐久性是決定西堠門門大橋服務(wù)時(shí)時(shí)間能否達(dá)到到設(shè)計(jì)使用年年限，并且安安全運(yùn)營的重重要因素。研究西堠門大大橋主纜及錨錨固區(qū)內(nèi)部濕濕度變化機(jī)理理，提出預(yù)養(yǎng)養(yǎng)護(hù)策略迫在在眉睫。主纜無法更換研究思路研究內(nèi)容以數(shù)值模擬方方法研究溫濕濕度變化機(jī)理理以室內(nèi)試驗(yàn)驗(yàn)驗(yàn)證數(shù)值計(jì)算算研究成果以現(xiàn)場監(jiān)測修修正溫濕度變變化機(jī)理以經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)優(yōu)制定主纜預(yù)預(yù)養(yǎng)護(hù)策略主纜內(nèi)部濕度變化機(jī)理理的理論基礎(chǔ)礎(chǔ)Darcy定定律，描述了了多孔介質(zhì)內(nèi)內(nèi)單相流體壓壓降與流速之之間的關(guān)系。。Darcy定律公式如如下:水在單位時(shí)間內(nèi)內(nèi)通過多孔介介質(zhì)的滲流量量與滲流路徑徑長度成反比比，與過水?dāng)鄶嗝婷娣e和總總水頭損失成成正比；Fick定律:在單位時(shí)間內(nèi)通通過垂直于擴(kuò)擴(kuò)散方向的單單位截面積的的擴(kuò)散物質(zhì)流流量與該截面面處的濃度梯梯度成正比。Fick定律公式如下下：濃度梯度越大，擴(kuò)散通通量越大主纜內(nèi)部氣態(tài)態(tài)液態(tài)水的擴(kuò)擴(kuò)散、流動、、滲透等物理理過程，與非非飽和土中的的水分的傳輸輸具有相似性性。將主纜的鋼絲絲、空氣、外外包鋼絲、乙乙烯帶或橡膠膠防腐帶、外外表面涂層等等處理成固體體、液體、氣氣體三相混合合物。主纜鋼絲模擬擬成單一顆粒?？紤]鋼絲之間間接觸的隨機(jī)機(jī)分布模擬溫度變化化、水分流動動、毛細(xì)作用用以及水-汽的運(yùn)移和濕濕度的截面擴(kuò)擴(kuò)散規(guī)律。主纜內(nèi)部濕度度變化機(jī)理的的理論基礎(chǔ)主纜內(nèi)部氣態(tài)態(tài)液態(tài)水的擴(kuò)擴(kuò)散、流動、、滲透等物理理過程，與非非飽和土中的的水分的傳輸輸具有相似性性。將主纜的鋼絲絲、空氣、外外包鋼絲、乙乙烯帶或橡膠膠防腐帶、外外表面涂層等等處理成固體體、液體、氣氣體三相混合合物?，F(xiàn)場主纜及錨錨固區(qū)溫濕度度變化監(jiān)測研研究測點(diǎn)布置選擇兩個(gè)索鞍鞍和一個(gè)錨固固區(qū)布置傳感感器，其中索索鞍各安放3只傳感器，錨錨固區(qū)安放6只傳感器。

錨室

為溫濕度傳感器

溫濕度傳感器主纜及錨固區(qū)區(qū)溫濕度變化化場內(nèi)模型試試驗(yàn)進(jìn)行主纜室內(nèi)模型試驗(yàn)，，并對模型溫溫度濕度變化化情況進(jìn)行監(jiān)監(jiān)測，利用監(jiān)監(jiān)測數(shù)據(jù)驗(yàn)證證并完善數(shù)值值模擬的溫濕濕度變化機(jī)理理研究成果，，為西堠門大大橋主纜溫濕濕度變化機(jī)理理提供準(zhǔn)確的的試驗(yàn)支持。制作一段主纜模型（直徑40cm左右，長度度5m，包含2個(gè)索夾）。。內(nèi)部布置溫溫濕度傳感感器，配置置采集設(shè)備備，對內(nèi)部部溫濕度、、外部溫濕濕度等環(huán)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測。制作一相對對封閉的環(huán)境模擬房房，模擬外界界風(fēng)、雨的的環(huán)境。通過為期1年左右的監(jiān)監(jiān)測，獲得模型型內(nèi)部溫濕濕度變化規(guī)規(guī)律及受外外部環(huán)境影影響的內(nèi)在在機(jī)理。溫濕度傳感器環(huán)境模擬房雨霧器鼓風(fēng)機(jī)6m2m2m1#截面器2#截面3#截面主纜試驗(yàn)段