大橋長(zhǎng)期結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)方案

大橋長(zhǎng)期結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)方案橋梁健康監(jiān)測(cè)意義橋梁建成以后，受氣候、結(jié)構(gòu)、材料、動(dòng)力荷載等作用，橋梁強(qiáng)度及剛度等隨著時(shí)間的推移而降低，橋梁健康監(jiān)測(cè)對(duì)橋梁安全性評(píng)估和橋梁日常運(yùn)營(yíng)管理意義重大，因此，橋梁健康監(jiān)測(cè)具有十分重要的作用。應(yīng)力混凝土大跨度連續(xù)橋梁結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單外觀漂亮，在國(guó)內(nèi)應(yīng)用廣泛。實(shí)際運(yùn)營(yíng)中，病橋不斷出現(xiàn)，對(duì)橋梁健康監(jiān)測(cè)日顯重要，實(shí)際運(yùn)營(yíng)中，預(yù)應(yīng)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(yùn)營(yíng)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(duì)橋梁的合理利用具有重大意義。通過(guò)預(yù)應(yīng)力混凝土大跨度連續(xù)梁橋的應(yīng)變、壓力、裂縫、加速度、溫度、等數(shù)據(jù)來(lái)評(píng)估橋梁健康，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決問(wèn)題。設(shè)計(jì)原則監(jiān)測(cè)系統(tǒng)集傳感器技術(shù)、結(jié)構(gòu)分析計(jì)算、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)等高新技術(shù)于一體，長(zhǎng)期用于結(jié)構(gòu)損傷和狀態(tài)評(píng)估，滿(mǎn)足橋梁管理和運(yùn)維需求，設(shè)計(jì)原則如下：簡(jiǎn)潔實(shí)用，經(jīng)濟(jì)可靠，性能穩(wěn)定；立足實(shí)用為第一原則，兼顧考慮科學(xué)試驗(yàn)和設(shè)計(jì)驗(yàn)證等方面；根據(jù)結(jié)構(gòu)易損分析結(jié)果及養(yǎng)護(hù)管理需求進(jìn)行監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)；監(jiān)測(cè)與結(jié)構(gòu)密切相關(guān)、代表性結(jié)構(gòu)、必須監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)、日常養(yǎng)護(hù)無(wú)法檢查的位置。傳感器對(duì)比及選用結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)需要利用大量高性?xún)r(jià)比傳感器，對(duì)結(jié)構(gòu)性能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，獲取各種準(zhǔn)確可靠信息，應(yīng)變傳感器主要使用一下三種，鋼弦式應(yīng)變計(jì)、電阻應(yīng)變計(jì)、光纖光柵應(yīng)變計(jì)，各有優(yōu)劣，鋼弦式應(yīng)變計(jì)傳輸距離長(zhǎng)、靈敏度高、蠕動(dòng)小適合長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)、長(zhǎng)導(dǎo)線(xiàn)不影響測(cè)量結(jié)果，但是體積大、抗電磁干擾能力差；電阻式應(yīng)變計(jì)體積小、靈敏度較高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)好，但是傳輸距離小于100米、對(duì)絕緣要求高、蠕變較大需進(jìn)行長(zhǎng)導(dǎo)線(xiàn)電阻影響的修正；光纖光柵應(yīng)變計(jì)體積小、蠕變較小、靈敏度高、長(zhǎng)導(dǎo)線(xiàn)不影響測(cè)量結(jié)果、信號(hào)傳輸距離可達(dá)十公里、抗干擾能力強(qiáng)、無(wú)需絕緣要求、動(dòng)態(tài)響應(yīng)很好。光纖光柵傳感器具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)1、傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、外形可變，可測(cè)量結(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)力、應(yīng)變力、結(jié)構(gòu)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(dǎo)性，被介質(zhì)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(xiě)入多個(gè)光柵構(gòu)成傳感陣列，與波分復(fù)用和時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)結(jié)合實(shí)現(xiàn)分布式傳感；5、高靈敏度、高分辨率。為了長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)的需求，采用光纖光柵傳感技術(shù)，遵從實(shí)用為主重點(diǎn)突出的原則，監(jiān)測(cè)項(xiàng)目有：結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測(cè)、溫度監(jiān)測(cè)（主梁、環(huán)境）、結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性監(jiān)測(cè)等方面；結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測(cè)主要監(jiān)測(cè)的物理量為主梁伸縮縫的位移、箱梁的撓度；結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性監(jiān)測(cè)主要涉及主梁振動(dòng)。橋梁健康監(jiān)測(cè)內(nèi)容及要點(diǎn)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)采集情況，分為四個(gè)板塊：數(shù)據(jù)采集模塊、傳輸模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)分析及顯示；數(shù)據(jù)采集模塊在過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)采集到傳感器波長(zhǎng)信息，數(shù)據(jù)傳輸模塊上傳到服務(wù)器，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊分析和分類(lèi)存儲(chǔ)，最后在數(shù)據(jù)分析和顯示模塊進(jìn)行處理，達(dá)到客戶(hù)需求。橋梁監(jiān)測(cè)內(nèi)容主要有風(fēng)、溫度、應(yīng)變、加速度、撓度、索力、傾斜儀、梁段位移、裂縫。以上監(jiān)測(cè)內(nèi)容除撓度和振動(dòng)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(diào)儀中，進(jìn)行分析處理并通過(guò)Internet上傳，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。需要用到的光纖光柵傳感器共有四種類(lèi)型：溫度傳感器、應(yīng)變傳感器、位移傳感器、帶溫度自補(bǔ)償型應(yīng)變傳感器、少量電類(lèi)傳感器進(jìn)行加速度的數(shù)據(jù)采集。對(duì)于連續(xù)橋梁，監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)截面為梁的底面，跨中、四分之一及四分之三截面和支點(diǎn)，而且需要沿梁軸向?qū)ΨQ(chēng)布設(shè)，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(cè)：溫度、濕度、風(fēng)壓等；動(dòng)力響應(yīng)監(jiān)測(cè)：結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)監(jiān)測(cè)，選取主橋三跨的跨中，在斷面處布置兩個(gè)加速傳感器；動(dòng)靜荷載力及結(jié)構(gòu)溫度的監(jiān)測(cè)：應(yīng)變的監(jiān)測(cè)和結(jié)構(gòu)溫度的監(jiān)測(cè)；撓度監(jiān)測(cè)：監(jiān)測(cè)由于荷載效應(yīng)引起的橋面撓度變化情況，斷面布置一只水準(zhǔn)儀；沉降監(jiān)測(cè)：選取主橋橋墩，每個(gè)截面布置一只靜力水準(zhǔn)儀；橋面位移監(jiān)測(cè)：橋面位移監(jiān)測(cè)，每個(gè)斷面設(shè)置兩只位移傳感器；超載監(jiān)測(cè)：在橋兩端設(shè)置動(dòng)態(tài)地磅，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)車(chē)輛超載情況。主要