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大桥长期结构健康监测方案
日期:2017-9-21 9:24:25 作者:佚名 来源:本站原创
新闻中心

        桥梁健康监测意义

        桥梁建成以后,受气候、结构、材料、动力荷载等作用,桥梁强度及刚度等随着时间的推移而降低,桥梁健康监测对桥梁安全性评估和桥梁日常运营管理意义重大,因此,桥梁健康监测具有十分重要的作用。

        应力混凝土大跨度连续桥梁结构简单外观漂亮,在国内应用广泛。实际运营中,病桥不断出现,对桥梁健康监测日显重要,实际运营中,预应力混凝土大跨度连续梁桥的桥梁病主要集中在主梁、桥墩的裂缝和变形等方面。主梁及桥面板在运营阶段出现最多的病害就是主梁腹板、顶板裂缝。桥墩病害主要是墩偏位和混凝土裂缝,所以,了解桥梁的极限状态、承载潜力及对桥梁的合理利用具有重大意义。

        通过预应力混凝土大跨度连续梁桥的应变、压力、裂缝、加速度、温度、等数据来评估桥梁健康,及时发现并解决问题。

        设计原则

        监测系统集传感器技术、结构分析计算、计算机技术、网络通讯技术等高新技术于一体,长期用于结构损伤和状态评估,满足桥梁管理和运维需求,设计原则如下:

        简洁实用,经济可靠,性能稳定;

        立足实用为第一原则,兼顾考虑科学试验和设计验证等方面;

        根据结构易损分析结果及养护管理需求进行监测点布设;

        监测与结构密切相关、代表性结构、必须监测结构、日常养护无法检查的位置。

        传感器对比及选用

        结构健康监测需要利用大量高性价比传感器,对结构性能实时监测,获取各种准确可靠信息,应变传感器主要使用一下三种,钢弦式应变计、电阻应变计、光纤光栅应变计,各有优劣,钢弦式应变计传输距离长、灵敏度高、蠕动小适合长期监测、长导线不影响测量结果,但是体积大、抗电磁干扰能力差;电阻式应变计体积小、灵敏度较高、动态响应好,但是传输距离小于100米、对绝缘要求高、蠕变较大需进行长导线电阻影响的修正;光纤光栅应变计体积小、蠕变较小、灵敏度高、长导线不影响测量结果、信号传输距离可达十公里、抗干扰能力强、无需绝缘要求、动态响应很好。

        光纤光栅传感器具有独特的优点

        1、 传感器结构简单、体积小、外形可变,可测量结构内部应力、应变力、结构损伤;

        2、 与光纤之间天然兼容,低损耗、光谱特性好、可靠性高;

        3、 具有非传导性,被介质影响小,抗腐蚀抗电磁干扰,适合在恶劣环境中工作;

        4、 一根光纤中可写入多个光栅构成传感阵列,与波分复用和时分复用系统结合实现分布式传感;

        5、 高灵敏度、高分辨率。

        为了长期监测的需求,采用光纤光栅传感技术,遵从实用为主重点突出的原则,监测项目有:结构位移监测、温度监测(主梁、环境)、结构动力特性监测等方面;结构位移监测主要监测的物理量为主梁伸缩缝的位移、箱梁的挠度;结构动力特性监测主要涉及主梁振动。

       桥梁健康监测内容及要点

        根据现场采集情况,分为四个板块:数据采集模块、传输模块、数据存储、数据分析及显示;数据采集模块在过程现场采集到传感器波长信息,数据传输模块上传到服务器,数据存储模块分析和分类存储,最后在数据分析和显示模块进行处理,达到客户需求。

        桥梁监测内容主要有风、温度、应变、加速度、挠度、索力、倾斜仪、梁段位移、裂缝。以上监测内容除挠度和振动外,均采用光纤光栅传感器,光纤光栅传感器串联统一接入到桥梁控制中心的光纤光栅解调仪中,进行分析处理并通过Internet上传,实现远程监控。

        需要用到的光纤光栅传感器共有四种类型:温度传感器、应变传感器、位移传感器、带温度自补偿型应变传感器、少量电类传感器进行加速度的数据采集。

        对于连续桥梁,监测的重点截面为梁的底面,跨中、四分之一及四分之三截面和支点,而且需要沿梁轴向对称布设,桥墩需要承受一些弯矩,所以沿桥墩竖向布置一些传感器。

        环境监测:温度、湿度、风压等;

        动力响应监测:结构动力响应监测,选取主桥三跨的跨中,在断面处布置两个加速传感器

        动静荷载力及结构温度的监测:应变的监测和结构温度的监测;

        挠度监测:监测由于荷载效应引起的桥面挠度变化情况,断面布置一只水准仪

        沉降监测:选取主桥桥墩,每个截面布置一只静力水准仪

        桥面位移监测:桥面位移监测,每个断面设置两只位移传感器

        超载监测:在桥两端设置动态地磅,实时监测车辆超载情况。

        主要设备技术要求

        1、 光纤光栅表面安装式应变传感器

        2、 光纤光栅温度传感器

        3、 光纤光栅温度自补偿应变传感器

        4、 光纤光栅位移传感器

        5、 光纤光栅解调仪

        6、 电类传感器综合采集仪


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