斜拉橋健康監(jiān)測(cè)實(shí)施方案

重慶李家沱長(zhǎng)江大橋長(zhǎng)期健康監(jiān)測(cè)索塔索塔偏位2#塔區(qū)評(píng)分索塔索塔偏位2#塔區(qū)評(píng)分綜合索塔應(yīng)力3#塔區(qū)評(píng)分表觀檢查圖7.3索塔評(píng)估拓?fù)鋱D主梁主梁主梁線形2#塔區(qū)跨中區(qū)評(píng)分評(píng)分綜合主梁應(yīng)力3#塔區(qū)評(píng)分表觀檢查圖7.4主梁評(píng)估拓?fù)鋱D照明橋面鋪裝照明橋面鋪裝排水欄桿支座伸縮縫綜合附屬設(shè)施圖7.5附屬設(shè)施評(píng)估拓?fù)鋱D斜拉索索斜拉索索索力2#測(cè)點(diǎn)211111111111………評(píng)分評(píng)分綜合防護(hù)套n#測(cè)點(diǎn)3評(píng)分錨固系統(tǒng)uxitong減震器uxitong1#測(cè)點(diǎn)112評(píng)分圖7.6斜拉索評(píng)估拓?fù)鋱D八、系統(tǒng)運(yùn)行管理及人員培訓(xùn)8.1系統(tǒng)管理橋梁健康監(jiān)測(cè)的意義在于它的長(zhǎng)期性和實(shí)時(shí)性，并在此基礎(chǔ)上建立起橋梁的病害發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)橋梁的健康狀態(tài)做出合理預(yù)測(cè)，從而為橋梁的管理養(yǎng)護(hù)工作做出科學(xué)合理的指導(dǎo)。為此，確定一個(gè)合理的運(yùn)行管理方式，將健康監(jiān)測(cè)與橋梁管理養(yǎng)護(hù)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，對(duì)提高該橋的管理養(yǎng)護(hù)水平具有重要的意義。基于上述考慮，本橋在建立起健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)后，在長(zhǎng)期的健康監(jiān)測(cè)工作中，需開(kāi)展以下工作內(nèi)容：定期檢查傳感器、服務(wù)器、光纖網(wǎng)絡(luò)及其它儀器設(shè)備，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行；建立有效的軟件系統(tǒng)運(yùn)行安全管理制度，建立多級(jí)權(quán)限，保證系統(tǒng)安全。定期提交監(jiān)測(cè)報(bào)告，建立有效的監(jiān)測(cè)制度，做好大橋的健康“檔案”管理工作；根據(jù)預(yù)警級(jí)別，分級(jí)處理預(yù)警信息，建立有效的預(yù)警處理制度；根據(jù)大橋日常評(píng)估報(bào)告以及定期監(jiān)測(cè)方案，建立科學(xué)的橋梁管理養(yǎng)護(hù)制度。8.2人員培訓(xùn)本橋監(jiān)測(cè)方案涉及到儀器管理、網(wǎng)絡(luò)維護(hù)、數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)、評(píng)估理論以及橋梁管理養(yǎng)護(hù)規(guī)程，培養(yǎng)熟悉該系統(tǒng)的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)人員，對(duì)保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行具有重要作用?？紤]到本橋健康監(jiān)測(cè)的內(nèi)容與規(guī)模，現(xiàn)確定需開(kāi)展以下培訓(xùn)內(nèi)容：系統(tǒng)正常使用培訓(xùn)培訓(xùn)內(nèi)容及目標(biāo)：能熟練操作本橋健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，掌握登錄、查詢、統(tǒng)計(jì)、打印等軟件操作方法，對(duì)應(yīng)力、加速度、索力、位移、溫度等實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的各項(xiàng)數(shù)據(jù)建立合理的力學(xué)認(rèn)識(shí)，提高數(shù)據(jù)的查閱和分析能力，正確分析預(yù)警系統(tǒng)所提示的信息；培訓(xùn)人數(shù)：10－15人；培訓(xùn)周期：10天。系統(tǒng)安裝、維護(hù)培訓(xùn)培訓(xùn)內(nèi)容及目標(biāo)：能獨(dú)立進(jìn)行系統(tǒng)的安裝、更新和升級(jí)，能夠進(jìn)行簡(jiǎn)單的系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)維護(hù)工作；培訓(xùn)人數(shù)：2－4人；培訓(xùn)周期：7天。數(shù)據(jù)庫(kù)操作培訓(xùn)培訓(xùn)內(nèi)容及目標(biāo)：能獨(dú)立進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)工作，及時(shí)整理數(shù)據(jù)庫(kù)，提高數(shù)據(jù)庫(kù)的工作效率；培訓(xùn)人數(shù)：2－4人；培訓(xùn)周期：3天。評(píng)估理論及算法培訓(xùn)培訓(xùn)內(nèi)容及目標(biāo)：能充分理解評(píng)估理論及算法，明確各項(xiàng)評(píng)估指標(biāo)的具體意義和重要程度，能根據(jù)評(píng)估指標(biāo)和評(píng)估數(shù)據(jù)正確理解橋梁的健康狀態(tài)；培訓(xùn)人數(shù)：10－15人；培訓(xùn)周期：10天。橋梁管理養(yǎng)護(hù)培訓(xùn)培訓(xùn)內(nèi)容及目標(biāo)：能根據(jù)預(yù)警系統(tǒng)的提示信息和評(píng)估系統(tǒng)的工作要求，及時(shí)全面的開(kāi)展橋梁管理養(yǎng)護(hù)工作，能將人工定期監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)正確錄入系統(tǒng)進(jìn)行離線評(píng)估以及綜合評(píng)估；培訓(xùn)人數(shù)：10－15人；培訓(xùn)周期：7天。九、現(xiàn)有工作基礎(chǔ)80年代中后期開(kāi)始建立各種規(guī)模的橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。例如，英國(guó)在總長(zhǎng)522m的三跨變高度連續(xù)鋼箱梁橋Foyle橋上布設(shè)傳感器，監(jiān)測(cè)大橋運(yùn)營(yíng)階段在車輛與風(fēng)載作用下主梁的振動(dòng)、撓度和應(yīng)變等響應(yīng)，同時(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境風(fēng)和結(jié)構(gòu)溫度場(chǎng)。該系統(tǒng)是最早安裝的較為完整的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)之一，它實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、實(shí)時(shí)分析和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)共享。建立健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的典型橋梁還有挪威的Skarnsundet斜拉橋（主跨530m）、美國(guó)主跨440m的SunshineSkywayBridge斜拉橋、丹麥主跨1624m的GreatBeltEast懸索橋、英國(guó)主跨194m的Flintshire獨(dú)塔斜拉橋以及加拿大的ConfederatiotBridge橋。我國(guó)自90年代起也在一些大型重要橋梁上建立了不同規(guī)模的結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，如香港的青馬大橋、汲水門(mén)大橋和汀九大橋，內(nèi)地的上海徐浦大橋以及江陰長(zhǎng)江大橋等。從已經(jīng)建立的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)目標(biāo)、功能以及系統(tǒng)運(yùn)行等方面看，這些監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有以下一些共同特點(diǎn)：1）通常測(cè)量結(jié)構(gòu)各種響應(yīng)的傳感裝置獲取反映結(jié)構(gòu)行為的各種記錄；2）除監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)本身的狀態(tài)和行為以外，還強(qiáng)度對(duì)結(jié)構(gòu)環(huán)境條件（如風(fēng)、車輛荷載等）的監(jiān)測(cè)和記錄分析；同時(shí)，試圖通過(guò)橋梁在正常車輛與風(fēng)載下的動(dòng)力響應(yīng)來(lái)建立結(jié)構(gòu)的"指紋"，并藉此開(kāi)發(fā)實(shí)時(shí)的結(jié)構(gòu)整體性與安全性評(píng)估技術(shù)；3）在通車運(yùn)營(yíng)后連續(xù)或間斷地監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)狀態(tài)，力求獲取的大橋結(jié)構(gòu)信息連續(xù)而完整。某些橋梁監(jiān)測(cè)傳感器在橋梁施工階段即開(kāi)始工作并用于監(jiān)控施工質(zhì)量；4）監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有快速大容量的信息采集、通訊與處理能力，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)共享。這些特點(diǎn)使得大跨度橋梁健康監(jiān)測(cè)區(qū)別于傳統(tǒng)的橋梁檢測(cè)過(guò)程。另外需要指出的是，橋梁健康監(jiān)測(cè)的對(duì)象已不再局限于結(jié)構(gòu)本身：一些重要輔助設(shè)施的工作狀態(tài)也已納入長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)的范圍（如斜拉索振動(dòng)控制裝置等）。重慶交通大學(xué)曾在涪陵烏江二橋（高低塔單索面混凝土斜拉橋，主跨340米）、涪陵石板溝長(zhǎng)江大橋（雙塔雙索面混凝土斜拉橋，主跨450米）、奉節(jié)長(zhǎng)江大橋（雙塔雙索面混凝土斜拉橋，主跨460米）、重慶馬桑溪長(zhǎng)江大橋（雙塔雙索面混凝土斜拉橋，主跨360米）、重慶渝澳輕軌主橋（連續(xù)剛構(gòu)橋，主跨160米）等多座特大橋上承擔(dān)過(guò)橋梁長(zhǎng)期健康監(jiān)測(cè)的任務(wù)，編制了大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋與預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋健康監(jiān)測(cè)軟件系統(tǒng)，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，為承擔(dān)類似橋梁的健康監(jiān)測(cè)項(xiàng)目打下良好的基礎(chǔ)。十、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)效益、推廣應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化前景10.1技術(shù)、經(jīng)濟(jì)效益分析本橋健康監(jiān)測(cè)技術(shù)的成功開(kāi)發(fā)與應(yīng)用將起到確保橋梁安全運(yùn)營(yíng)、延長(zhǎng)橋梁使用壽命的作用。同時(shí)通過(guò)早期橋梁病害的發(fā)現(xiàn)能大大節(jié)約橋梁的維修費(fèi)用，可以避免最終頻繁大修關(guān)閉交通所引起的重大損失。社會(huì)效益：1)保證了橋梁的運(yùn)營(yíng)安全和橋上行車安全。對(duì)避免汽車在橋上脫軌等重大事故的發(fā)生，確保交通安全發(fā)揮了重要的作用。2)實(shí)現(xiàn)了多學(xué)科交叉，促進(jìn)了相關(guān)學(xué)科的發(fā)展。本成果對(duì)數(shù)據(jù)通訊技術(shù)、監(jiān)測(cè)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)及橋梁結(jié)構(gòu)健康評(píng)價(jià)技術(shù)等相關(guān)學(xué)科的科技進(jìn)步有重要的推動(dòng)作用。3)推動(dòng)了本行業(yè)的科技進(jìn)步。4)提高了大型橋梁結(jié)構(gòu)的檢測(cè)、養(yǎng)護(hù)、維修及管理水平。5)為驗(yàn)證和改進(jìn)橋梁設(shè)計(jì)理論，修改設(shè)計(jì)規(guī)范提供實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。6)對(duì)促進(jìn)大型橋梁結(jié)構(gòu)的科學(xué)研究和建橋技術(shù)的發(fā)展，推動(dòng)其它大型基礎(chǔ)設(shè)施的健康監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)步，具有重要的實(shí)用價(jià)值。經(jīng)濟(jì)效益：1)早期病害的發(fā)現(xiàn)和及時(shí)處理，大大節(jié)約了后期養(yǎng)護(hù)費(fèi)用，避免了頻繁大修，延長(zhǎng)大橋的使用壽命。2)保證了汽車過(guò)橋時(shí)的行車安全，避免重大事故的發(fā)生。3)減少了橋梁結(jié)構(gòu)的例行檢測(cè)費(fèi)用。4)減少了橋梁結(jié)構(gòu)的相關(guān)實(shí)驗(yàn)費(fèi)用。10.2推廣應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化前景從目前橋梁工程的發(fā)展?fàn)顩r看，以下幾方面的問(wèn)題可以借助橋梁健康監(jiān)測(cè)進(jìn)行深入研究或論證?！た癸L(fēng)方面：包括風(fēng)場(chǎng)特性觀測(cè)、結(jié)構(gòu)在自然風(fēng)場(chǎng)中的行為以及抗風(fēng)穩(wěn)定性。·抗震方面：包括研究各種場(chǎng)地地面運(yùn)動(dòng)的空間與時(shí)間變化、土-結(jié)構(gòu)相互作用、行波效應(yīng)、多點(diǎn)激勵(lì)對(duì)結(jié)構(gòu)響應(yīng)的影響等。通過(guò)對(duì)墩頂與墩底應(yīng)變、變形及加速度的監(jiān)測(cè)建立恢復(fù)力模型對(duì)橋梁的抗震分析具有重要的意義?！そY(jié)構(gòu)整體行為方面：包括研究結(jié)構(gòu)在強(qiáng)風(fēng)、強(qiáng)地面運(yùn)動(dòng)下的非線性特性，橋址處環(huán)境條件變化對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性、靜力狀態(tài)（內(nèi)力分布、變形）的影響等。這對(duì)于發(fā)展基于監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的整體性評(píng)估方法非常重要。·結(jié)構(gòu)局部問(wèn)題：索支承橋梁纜（拉）索和吊桿的振動(dòng)與減振、局部損傷機(jī)制等也值得進(jìn)一步觀察研究?！つ途眯詥?wèn)題：橋梁結(jié)構(gòu)中的耐久性問(wèn)題尚有許多問(wèn)題須要深入研究。纜（拉）索與吊桿的腐蝕、銹蝕問(wèn)題尤須重視。十一、計(jì)劃實(shí)施年限、經(jīng)費(fèi)概算與資金籌措11.1年度計(jì)劃根據(jù)以往的橋梁健康監(jiān)測(cè)工作經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合李家沱大橋的特點(diǎn)和實(shí)際情況，現(xiàn)初步擬定健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作計(jì)劃，其詳細(xì)情況如下表所示：表11.1工作進(jìn)度安排表序號(hào)工作計(jì)劃工作進(jìn)度安排（2009.6－2010.2）月5678910111211前期準(zhǔn)備2橋梁靜動(dòng)力計(jì)算分析3評(píng)估理論研究3傳感器安裝4軟件開(kāi)發(fā)5軟件測(cè)試與安裝6系統(tǒng)調(diào)試7報(bào)告整理8軟件說(shuō)明書(shū)編寫(xiě)9用戶培訓(xùn)11.2人員組成由于橋梁健康監(jiān)測(cè)涉及到橋梁工程、測(cè)量工程、軟件工程、通訊工程、自動(dòng)化控制等多個(gè)學(xué)科，為保證該計(jì)劃的順利實(shí)施，我們初步確定了以下研究人員：表11.2主要研究人員名單人員組成姓名職稱單位工作內(nèi)容負(fù)責(zé)人張雪松教授、博士重慶交通大學(xué)項(xiàng)目總規(guī)劃、總負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)人員孫淑紅副教授、博士重慶交通大學(xué)評(píng)估理論研究李博副教授、博士重慶交通大學(xué)軟件構(gòu)架、用戶培訓(xùn)杜柏松副教授、博士重慶交通大學(xué)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)研究陳云峰工程師、碩士重慶交通大學(xué)數(shù)據(jù)分析與處理田世清高級(jí)工程師重慶橋都橋梁技術(shù)有限公司肖偉工程師、碩士重慶交通大學(xué)橋梁靜動(dòng)力結(jié)構(gòu)分析欒坤鵬工程師、碩士重慶交通大學(xué)預(yù)警系統(tǒng)研究夏清俊工程師、碩士重慶交通大學(xué)圖形及報(bào)表系統(tǒng)開(kāi)發(fā)唐建明工程師重慶橋都橋梁技術(shù)有限公司系統(tǒng)測(cè)試肖勃工程師、碩士重慶交通大學(xué)報(bào)告及說(shuō)明書(shū)編寫(xiě)石慶凡工程師重慶橋都橋梁技術(shù)有限公司報(bào)告及說(shuō)明書(shū)編寫(xiě)、負(fù)責(zé)安裝施工技術(shù)顧問(wèn)向中富教授、碩士重慶交通大學(xué)健康監(jiān)測(cè)技術(shù)顧問(wèn)楊其良教授級(jí)高工重慶橋都橋梁技術(shù)有限公司黃家湘教授級(jí)高工重慶橋都橋梁技術(shù)有限公司11.3經(jīng)費(fèi)概算 本項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)概算總計(jì)：叁佰肆拾伍萬(wàn)零陸佰壹拾玖元整（小寫(xiě)3450619元），具體明細(xì)見(jiàn)下表。表11.3經(jīng)費(fèi)概算表光纖傳感器長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)系統(tǒng)項(xiàng)目支出項(xiàng)目型號(hào)單位數(shù)量單價(jià)總價(jià)說(shuō)明硬件光纖光柵解調(diào)儀SEN-01臺(tái)148000048000033通道，100Hz采樣頻率表面安裝式應(yīng)變傳感器SEN-S1只67120080400溫度傳感器SEN-T1只6790060300加速度傳感器SEN-AT只266000156000光纖光柵解調(diào)軟件SEN2.0套11000010000光纖光柵傾斜計(jì)SEN-TILT只828000224000光纖光柵拉線式位移傳感器SEN-D2只4800032000靜力水準(zhǔn)儀SEN-HOR套1112000132000耗材傳感器連接光纜米10001515000每個(gè)截面80米，單芯鎧裝傳輸光纜米4000832000各截面到橋頭，2芯傳輸光纜米30002472000橋頭到控制室，32芯傳感器安裝底座套172508600光纖跳線法蘭套70805600傳感器保護(hù)盒個(gè)153004500光纖保護(hù)盒個(gè)153204800水管靜力水準(zhǔn)儀向接頭個(gè)1110110水準(zhǔn)儀保護(hù)罩個(gè)112803080靜力水準(zhǔn)液Kg100101000工程費(fèi)光纜敷設(shè)費(fèi)截面到儀表光纜熔接費(fèi)保護(hù)套件儀表調(diào)試費(fèi)次160006000傳感器安裝費(fèi)管敷設(shè)費(fèi)次11500015000接頭安裝費(fèi)次115005500含保護(hù)套件系統(tǒng)軟件廠家開(kāi)發(fā)費(fèi)次12000020000廠家現(xiàn)場(chǎng)培訓(xùn)費(fèi)用次220004000施工配合費(fèi)用次30100030000施工措施及交通管制費(fèi)100000100000傳感器維護(hù)費(fèi)2000020000設(shè)備維護(hù)費(fèi)5000050000小計(jì)1808890①其它監(jiān)測(cè)系統(tǒng)項(xiàng)目支出項(xiàng)目型號(hào)單位數(shù)量單價(jià)總價(jià)說(shuō)明硬件索力計(jì)JMM-268-C只1610000160000索力自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)向風(fēng)速傳感器HFY-1A套150005000小計(jì)195000②軟件開(kāi)發(fā)項(xiàng)目支出項(xiàng)目型號(hào)單位數(shù)量單價(jià)總價(jià)說(shuō)明軟件SQLServer2008標(biāo)準(zhǔn)版15用戶發(fā)開(kāi)發(fā)工具軟件VisualS2008套3800024000程序控件及組件套4500020000LabVIEWNI公司套22500050000計(jì)算機(jī)及相關(guān)硬件套41500060000數(shù)據(jù)采集管理系統(tǒng)自編據(jù)采集與傳輸大橋監(jiān)控監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)自編據(jù)處理、顯示、在線評(píng)估離線評(píng)估系統(tǒng)自編套16000060000離線評(píng)估預(yù)警系統(tǒng)自編套12000020000Windows2003Server10客戶端套21000020000測(cè)試軟件測(cè)試費(fèi)次51000050000安裝調(diào)試費(fèi)次22000040000專家咨詢費(fèi)次5500025000其它用戶培訓(xùn)費(fèi)15－20人項(xiàng)540000200000培訓(xùn)資料費(fèi)套6520013000開(kāi)發(fā)資料費(fèi)套5060030000小計(jì)772000③結(jié)構(gòu)分析項(xiàng)目支出項(xiàng)目型號(hào)單位數(shù)量單價(jià)總價(jià)說(shuō)明