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    眼观六路 守护南沙大桥

    2021-03-31    作者:admin  阅读:101次

    近年来,随着现代智能传感技能、核算机与通讯技能、大数据处理技能、结构振荡剖析理论的迅速发展,大型桥梁结构安全监测已成为国内外工程界和学术界注重的热点。桥梁结构安全监测是经过实时感知并获取反映大桥环境机理和结构呼应情况的相关信息,在线监测大桥的作业功能、评价大桥的作业情况,为大桥的安全运营和管养决策供给科学依据和数据支撑。

    本文论述了南沙大桥结构安全监测及维护办理体系中,自动化监测子体系的规划内容。自动化结构安全监测子体系,是经过自动化传感测验技能对结构情况的不利性改动进行在线监测,重在对桥梁结构及其附属设备全体内涵受力、情况改动的实时掌控,并经过统一、集成的数据处理与剖析平台,进行有针对性的结构安全目标剖析,得到与结构情况相关的定论,为桥梁结构的安全预警及桥梁技能情况评定供给可靠依据。

    针对性制定战略

    南沙大桥工程主线共设置跨海特大桥两座,别离是:坭洲水道桥,主跨跨径安置为658m+1688m+522m(钢箱梁长度为548+1688),矢跨比1/9.5的双塔双跨悬索桥;大沙水道桥,主跨安置为360m+1200m+480m,矢跨比1/9.5的双塔单跨悬索桥;引桥首要选用30m小箱梁,45m的跨径预应力混凝土连续刚构,以及55m和62.5m跨径的预应力混凝土箱梁。

    南沙大桥项目运营期结构安全监测及维护办理体系首要包含两部分内容,其间自动化监测体系包含规模包含大沙水道桥和坭洲水道桥,电子化人工巡检维护办理体系掩盖两座主桥、引桥和匝道桥等。

    体系规划思路

    针对该工程项目的运营环境特色以及桥梁结构的受力特色,将结构面对的危险源划分为结构损害和结构情况的不利性改动两大类,并依据当前技能发展水平,提出针对不同危险源采取不同的监测和巡检维护战略。

    监测体系规划思路如下:针对结构内涵受力情况的改动,监测首要经过自动化监测子体系,定时或实时收集相关信号数据并加以不同荷载组合核算剖析,依托规划、材料、维护标准以及规划经验完结;针对构件的损害,经过构件危险性剖析制定各桥巡检机制,经过人工巡检完结;最终,依据自动化传感测验体系的监测成果和人工定时巡检的成果,对大桥在运营期间的结构情况改动情况及损害进行归纳评价,依据结构安全归纳评价意见提出调整、修理或加固的主张。

    体系全体架构

    南沙大桥结构健康监测体系的核心使命,是获取桥梁在役期的代表性环境荷载、结构的动静力呼应等信息。首要包含以下子体系:

    1.自动化传感测验监测子体系

    传感器模块——经过传感器将各类监测信号转换为电(光)以及以太网信号。数据收集与传输模块——将监测信号转换为标准以太网数字信号并完结长途传输。数据处理与操控模块——将监测信号进行预处理以及二次处理,向其他子体系供给有用的信息源或力学目标,依据需求设定程序监测并操控监测参数的收集。

    2.桥梁维护办理子体系

    依据招、投标文件要求,巡检子体系首要作业内容为——按照国家及当地标准,编制大桥通车初期的巡检维护手册,并开发相应的巡检办理软件,包含巡检使命定制与办理模块软件等。并要求运营期管养单位依据手册及软件设定的结构巡检使命和内容,安排人员、设备进行有计划、守时、定量、程序化、制度化的结构巡检,并按软件要求完结巡检的办理、信息化记载、归档、剖析和评价等作业。

    3.结构预警评价子体系

    4.两大软件子体系

    中心数据库子体系——各子体系数据的支撑体系,完结运营期一切监(检)测静态、动态的材料、信息、数据的归档、查询、存储、办理和调用等作业。

    用户界面子体系——将桥梁运营期各种监(检)测静态、动态的材料、信息、数据,按用户要求分类分级,按授权向不同用户展现,并按授权接受不同用户对体系的操控与输入。

    安全监测及时应变

    荷载源监测

    1.从结构危险性剖析成果看,大桥运营阶段,品格灾害所导致的安全风险须引起足够注重。风荷载对桥梁结构的影响有静力呼应和空气动力稳定性,经过运营期间结构安全监测体系所获取的风荷载数据,一般指风速和风向。

    2.南沙大桥桥址地处雨量充分、温暖湿润,年平均相对湿度达80%,主梁、缆索及其锚固体系等钢构件易产生腐蚀效果,尤其是关键构件的耐久性,为尽或许延伸运用寿命,需求进行空气温湿度监测。

    3.桥梁地震/船撞监测,可监测地震、船撞等灾害事端,并记载时程曲线,为结构全体和部分的核算剖析及灾后评价供给输入核算依据。

    结构呼应监测

    1.大桥空间变位监测。通常情况下,索塔塔顶和主梁跨中是位移程度最大的方位,因此,空间位移监测点布设在桥塔塔顶和主梁跨中方位。

    2.主梁全体位移监测。从伸缩缝宽度的改动,能够反映主梁纵向漂移的情况。

    3.吊索力改动监测。悬索桥是以缆索体系为首要承重构件的结构,其强度和几何形状首要依托缆索的强度和索长保证。

    4.结构振荡特性监测。桥梁动力特性的参数(频率、振型、模态阻尼比)和振荡水平(振荡强度和幅值)是桥梁构件功能退化的标志之一,监测桥梁动力及振荡水平,能够从全体运用情况上掌握结构的安全情况。

    5.结构应变监测。应力改动的监测分为动应力监测和静应力监测,经过对加劲梁各操控部位的断面进行静应力的监测,了解桥梁在各种交通荷载、天然荷载(包含风荷载、温度荷载、地震荷载等)效果下的受力情况,剖析其应力水平,然后与各种荷载组合下的规划值进行比对。

    6.结构温度监测。结构温度测点全体准则是与应变测点对应安置。

    结构安全监测体系的监测项全体安置如图1和图2所示。

    专项监测供给可靠数据支撑

    伸缩缝与阻尼器专项监测

    1.伸缩缝专项监测。南沙大桥选用位移计、倾角仪、加速度计和温湿度仪等传感器设备,对伸缩缝的变形量、缝宽均匀性、倾角、振荡特性及环境荷载情况等进行实时监测,用以评价伸缩缝的运营情况。

    2.阻尼器专项监测。阻尼器专项监测拟经过丈量阻尼器的纵向轴力和行程位移,对阻尼器的作业情况和整个桥梁结构情况进行监测,为桥梁结构安全运营供给科学的剖析数据

    涡激振荡专项监测

    1.风场监测规划。依据《公路桥梁结构安全监测体系技能规程》(JT/T1037-2016)风荷载监测应丈量风速和风向,测点宜挑选在桥面两边、塔顶,装置方位应尽或许地监测自由场风速和风向。跨度大于1500m的悬索桥宜在主梁跨中上下流两边各布设一个测点;跨度大于等于1500m的悬索桥,宜结合风场空间相关性恰当添加测点数量。

    参照国内外同级别跨径悬索桥风场监测经验,及上述剖析内容,在以往仅在桥梁主跨跨中心方位布设三维风速仪的基础上,南沙大桥在坭洲水道桥主跨L/4和3L/4处桥面上下流别离增设了三向超声风速仪,以对不同断面的风场相关性进行更为精密的风荷载监测。

    结构预警与安全评价

    结构安全预警规划

    预警目标阈值确实定将遵循以下准则:相应结构规划标准中规定的限值,按极限情况理论规划时承载才能极限情况、正常运用极限情况规定的限值,以及按容许应力法规划时规定的规划容许值等;桥梁办理常用的办理办法,遵循一定风速下对车辆通行的相关规定;考虑结构安全可靠度采取不同的安全系数进行阈值分级;建立在监测数据统计剖析的基础上,对阈值进行调整。

    1.运营初期预警值设定

    体系运营初期的预警值设定首要依据已有桥梁结构规划核算书,以及相关标准标准要求等。首要包含如下内容——

    应用材料:《公路桥梁结构安全监测体系技能规程》(JT/T1037-2016);桥梁施工图规划总阐明、桥梁抗风规划材料、桥梁抗震规划材料;南沙大桥结构安全监测施工规划图。

    核算内容:风速和结构温度;主梁挠度、GNSS三维空间变位、伸缩缝位移、基础地轰动呼应。

    2.预警阈值的调整

    依据对结构安全监测体系投入运营一年多的累计前史数据剖析,对体系设置的预警阈值进行恰当调整。详细调整内容及主张如下——风速预警阈值选用标准中的安全运营目标设定;地轰动预警目标选用烈度V度(参阅物理目标为31cm/s2);结构变形监测项的预警阈值,需结合理论核算值和前史监测数据进行调整,主张为近一年周期内有用值的1.2倍为阈值,并持续时间为5分钟以上则触发预警;针对大桥涡激振荡等特别事情,新增振荡传感器加速度幅值的预警值设定。

    结构安全评价规划

    南沙大桥健康监测体系安全评价,由荷载校验系数专项评价剖析、桥梁动力特性专项评价剖析、桥梁位移变形专项评价剖析、索振荡及索力专项评价剖析、特别事情专项评价剖析等组成,以上各专项评价剖析均由专业技能人员进行离线剖析完结,构成陈述。

    在依据监测数据进行桥梁结构安全评价的基础上,可归纳利用自动化监测数据、专项检测及定时检测数据,对桥梁运营荷载、结构呼应、结构情况进行剖析,评价内容包含桥梁技能情况评定、承载才能评定,依据归纳评价成果,向桥梁管养人员提出维护修理主张。

    与建造期一体化结合

    运营期初始恒载内力是施工期各阶段内力累加的成果,施工监测的数据有益于运营期监测数据的剖析。健康监测体系从以下方面考虑与建造期施工监控的结合:

    1.将施工监控各阶段成果,作为桥梁档案的一部分静态材料悉数电子录入桥梁健康监测体系数据库中,便于数据剖析时随时调用,包含施工监控各阶段核算模型和核算过程及阐明;

    2.依据施工监控成果,对施工中存在较大偏差的部位和损害部位,进行重点监测和人工巡检;

    3.将施工监控预设的部分索股锚索计和结构应变计等仪器设备,纳入自动化健康监测体系,进行数据实时展现。

    监控预设的索股锚索计为弦式锚索测力计,首要用于索股锚索荷载,以及其他重型荷载的丈量。监控预设的索股锚索计共16个,大沙水道桥和坭洲水道桥每个锚室共装置了2个锚索计,索股锚索计为振弦式信号输出,经过一定的转换处理后,可接入结构健康监测体系进行在线展现与剖析。

    本文较体系和全面地论述了南沙大桥自动化结构安全监测子体系的规划架构、监测内容、结构预警及安全评价规划,提出了建立依据在线预警和专项评价的多层次预警与评价体系,针对伸缩缝易损构件,以及大跨度悬索桥涡激振荡现象,规划了专项监测内容。同时,提出了运营期结构安全监测体系与建造期施工监控内容相结合的一体化规划思路,完结了结构情况数据的完整性与连续性。