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          眼觀六路 守護南沙大橋

          2021-03-31    作者:admin  閱讀:32次

          近年來,隨著現代智能傳感技能、核算機與通訊技能、大數據處理技能、結構振蕩剖析理論的迅速發展,大型橋梁結構安全監測已成為國內外工程界和學術界注重的熱點。橋梁結構安全監測是經過實時感知并獲取反映大橋環境機理和結構呼應情況的相關信息,在線監測大橋的作業功能、評價大橋的作業情況,為大橋的安全運營和管養決策供給科學依據和數據支撐。

          本文論述了南沙大橋結構安全監測及維護辦理體系中,自動化監測子體系的規劃內容。自動化結構安全監測子體系,是經過自動化傳感測驗技能對結構情況的不利性改動進行在線監測,重在對橋梁結構及其附屬設備全體內涵受力、情況改動的實時掌控,并經過統一、集成的數據處理與剖析平臺,進行有針對性的結構安全目標剖析,得到與結構情況相關的定論,為橋梁結構的安全預警及橋梁技能情況評定供給可靠依據。

          針對性制定戰略

          南沙大橋工程主線共設置跨海特大橋兩座,別離是:坭洲水道橋,主跨跨徑安置為658m+1688m+522m(鋼箱梁長度為548+1688),矢跨比1/9.5的雙塔雙跨懸索橋;大沙水道橋,主跨安置為360m+1200m+480m,矢跨比1/9.5的雙塔單跨懸索橋;引橋首要選用30m小箱梁,45m的跨徑預應力混凝土連續剛構,以及55m和62.5m跨徑的預應力混凝土箱梁。

          南沙大橋項目運營期結構安全監測及維護辦理體系首要包含兩部分內容,其間自動化監測體系包含規模包含大沙水道橋和坭洲水道橋,電子化人工巡檢維護辦理體系掩蓋兩座主橋、引橋和匝道橋等。

          體系規劃思路

          針對該工程項目的運營環境特色以及橋梁結構的受力特色,將結構面對的危險源劃分為結構損害和結構情況的不利性改動兩大類,并依據當前技能發展水平,提出針對不同危險源采取不同的監測和巡檢維護戰略。

          監測體系規劃思路如下:針對結構內涵受力情況的改動,監測首要經過自動化監測子體系,定時或實時收集相關信號數據并加以不同荷載組合核算剖析,依托規劃、材料、維護標準以及規劃經驗完結;針對構件的損害,經過構件危險性剖析制定各橋巡檢機制,經過人工巡檢完結;最終,依據自動化傳感測驗體系的監測成果和人工定時巡檢的成果,對大橋在運營期間的結構情況改動情況及損害進行歸納評價,依據結構安全歸納評價意見提出調整、修理或加固的主張。

          體系全體架構

          南沙大橋結構健康監測體系的核心使命,是獲取橋梁在役期的代表性環境荷載、結構的動靜力呼應等信息。首要包含以下子體系:

          1.自動化傳感測驗監測子體系

          傳感器模塊——經過傳感器將各類監測信號轉換為電(光)以及以太網信號。數據收集與傳輸模塊——將監測信號轉換為標準以太網數字信號并完結長途傳輸。數據處理與操控模塊——將監測信號進行預處理以及二次處理,向其他子體系供給有用的信息源或力學目標,依據需求設定程序監測并操控監測參數的收集。

          2.橋梁維護辦理子體系

          依據招、投標文件要求,巡檢子體系首要作業內容為——按照國家及當地標準,編制大橋通車初期的巡檢維護手冊,并開發相應的巡檢辦理軟件,包含巡檢使命定制與辦理模塊軟件等。并要求運營期管養單位依據手冊及軟件設定的結構巡檢使命和內容,安排人員、設備進行有計劃、守時、定量、程序化、制度化的結構巡檢,并按軟件要求完結巡檢的辦理、信息化記載、歸檔、剖析和評價等作業。

          3.結構預警評價子體系

          4.兩大軟件子體系

          中心數據庫子體系——各子體系數據的支撐體系,完結運營期一切監(檢)測靜態、動態的材料、信息、數據的歸檔、查詢、存儲、辦理和調用等作業。

          用戶界面子體系——將橋梁運營期各種監(檢)測靜態、動態的材料、信息、數據,按用戶要求分類分級,按授權向不同用戶展現,并按授權接受不同用戶對體系的操控與輸入。

          安全監測及時應變

          荷載源監測

          1.從結構危險性剖析成果看,大橋運營階段,品格災害所導致的安全風險須引起足夠注重。風荷載對橋梁結構的影響有靜力呼應和空氣動力穩定性,經過運營期間結構安全監測體系所獲取的風荷載數據,一般指風速和風向。

          2.南沙大橋橋址地處雨量充分、溫暖濕潤,年平均相對濕度達80%,主梁、纜索及其錨固體系等鋼構件易產生腐蝕效果,尤其是關鍵構件的耐久性,為盡或許延伸運用壽命,需求進行空氣溫濕度監測。

          3.橋梁地震/船撞監測,可監測地震、船撞等災害事端,并記載時程曲線,為結構全體和部分的核算剖析及災后評價供給輸入核算依據。

          結構呼應監測

          1.大橋空間變位監測。通常情況下,索塔塔頂和主梁跨中是位移程度最大的方位,因此,空間位移監測點布設在橋塔塔頂和主梁跨中方位。

          2.主梁全體位移監測。從伸縮縫寬度的改動,能夠反映主梁縱向漂移的情況。

          3.吊索力改動監測。懸索橋是以纜索體系為首要承重構件的結構,其強度和幾何形狀首要依托纜索的強度和索長保證。

          4.結構振蕩特性監測。橋梁動力特性的參數(頻率、振型、模態阻尼比)和振蕩水平(振蕩強度和幅值)是橋梁構件功能退化的標志之一,監測橋梁動力及振蕩水平,能夠從全體運用情況上掌握結構的安全情況。

          5.結構應變監測。應力改動的監測分為動應力監測和靜應力監測,經過對加勁梁各操控部位的斷面進行靜應力的監測,了解橋梁在各種交通荷載、天然荷載(包含風荷載、溫度荷載、地震荷載等)效果下的受力情況,剖析其應力水平,然后與各種荷載組合下的規劃值進行比對。

          6.結構溫度監測。結構溫度測點全體準則是與應變測點對應安置。

          結構安全監測體系的監測項全體安置如圖1和圖2所示。

          專項監測供給可靠數據支撐

          伸縮縫與阻尼器專項監測

          1.伸縮縫專項監測。南沙大橋選用位移計、傾角儀、加速度計和溫濕度儀等傳感器設備,對伸縮縫的變形量、縫寬均勻性、傾角、振蕩特性及環境荷載情況等進行實時監測,用以評價伸縮縫的運營情況。

          2.阻尼器專項監測。阻尼器專項監測擬經過丈量阻尼器的縱向軸力和行程位移,對阻尼器的作業情況和整個橋梁結構情況進行監測,為橋梁結構安全運營供給科學的剖析數據

          渦激振蕩專項監測

          1.風場監測規劃。依據《公路橋梁結構安全監測體系技能規程》(JT/T1037-2016)風荷載監測應丈量風速和風向,測點宜挑選在橋面兩邊、塔頂,裝置方位應盡或許地監測自由場風速和風向??缍却笥?500m的懸索橋宜在主梁跨中上下流兩邊各布設一個測點;跨度大于等于1500m的懸索橋,宜結合風場空間相關性恰當添加測點數量。

          參照國內外同級別跨徑懸索橋風場監測經驗,及上述剖析內容,在以往僅在橋梁主跨跨中心方位布設三維風速儀的基礎上,南沙大橋在坭洲水道橋主跨L/4和3L/4處橋面上下流別離增設了三向超聲風速儀,以對不同斷面的風場相關性進行更為精密的風荷載監測。

          結構預警與安全評價

          結構安全預警規劃

          預警目標閾值確實定將遵循以下準則:相應結構規劃標準中規定的限值,按極限情況理論規劃時承載才能極限情況、正常運用極限情況規定的限值,以及按容許應力法規劃時規定的規劃容許值等;橋梁辦理常用的辦理辦法,遵循一定風速下對車輛通行的相關規定;考慮結構安全可靠度采取不同的安全系數進行閾值分級;建立在監測數據統計剖析的基礎上,對閾值進行調整。

          1.運營初期預警值設定

          體系運營初期的預警值設定首要依據已有橋梁結構規劃核算書,以及相關標準標準要求等。首要包含如下內容——

          應用材料:《公路橋梁結構安全監測體系技能規程》(JT/T1037-2016);橋梁施工圖規劃總闡明、橋梁抗風規劃材料、橋梁抗震規劃材料;南沙大橋結構安全監測施工規劃圖。

          核算內容:風速和結構溫度;主梁撓度、GNSS三維空間變位、伸縮縫位移、基礎地轟動呼應。

          2.預警閾值的調整

          依據對結構安全監測體系投入運營一年多的累計前史數據剖析,對體系設置的預警閾值進行恰當調整。詳細調整內容及主張如下——風速預警閾值選用標準中的安全運營目標設定;地轟動預警目標選用烈度V度(參閱物理目標為31cm/s2);結構變形監測項的預警閾值,需結合理論核算值和前史監測數據進行調整,主張為近一年周期內有用值的1.2倍為閾值,并持續時間為5分鐘以上則觸發預警;針對大橋渦激振蕩等特別事情,新增振蕩傳感器加速度幅值的預警值設定。

          結構安全評價規劃

          南沙大橋健康監測體系安全評價,由荷載校驗系數專項評價剖析、橋梁動力特性專項評價剖析、橋梁位移變形專項評價剖析、索振蕩及索力專項評價剖析、特別事情專項評價剖析等組成,以上各專項評價剖析均由專業技能人員進行離線剖析完結,構成陳述。

          在依據監測數據進行橋梁結構安全評價的基礎上,可歸納利用自動化監測數據、專項檢測及定時檢測數據,對橋梁運營荷載、結構呼應、結構情況進行剖析,評價內容包含橋梁技能情況評定、承載才能評定,依據歸納評價成果,向橋梁管養人員提出維護修理主張。

          與建造期一體化結合

          運營期初始恒載內力是施工期各階段內力累加的成果,施工監測的數據有益于運營期監測數據的剖析。健康監測體系從以下方面考慮與建造期施工監控的結合:

          1.將施工監控各階段成果,作為橋梁檔案的一部分靜態材料悉數電子錄入橋梁健康監測體系數據庫中,便于數據剖析時隨時調用,包含施工監控各階段核算模型和核算過程及闡明;

          2.依據施工監控成果,對施工中存在較大偏差的部位和損害部位,進行重點監測和人工巡檢;

          3.將施工監控預設的部分索股錨索計和結構應變計等儀器設備,納入自動化健康監測體系,進行數據實時展現。

          監控預設的索股錨索計為弦式錨索測力計,首要用于索股錨索荷載,以及其他重型荷載的丈量。監控預設的索股錨索計共16個,大沙水道橋和坭洲水道橋每個錨室共裝置了2個錨索計,索股錨索計為振弦式信號輸出,經過一定的轉換處理后,可接入結構健康監測體系進行在線展現與剖析。

          本文較體系和全面地論述了南沙大橋自動化結構安全監測子體系的規劃架構、監測內容、結構預警及安全評價規劃,提出了建立依據在線預警和專項評價的多層次預警與評價體系,針對伸縮縫易損構件,以及大跨度懸索橋渦激振蕩現象,規劃了專項監測內容。同時,提出了運營期結構安全監測體系與建造期施工監控內容相結合的一體化規劃思路,完結了結構情況數據的完整性與連續性。

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