【正文】 0~360176。 詳細布點見初步設計方案圖紙 JC01～ JC19。 以下是對人工定期監(jiān)測內(nèi)容及區(qū)段的要求。 10 梁端位移 掌握大橋伸縮縫位置梁端實時位移 11 傾斜 掌握大橋梁端實時橫向傾斜情況 12 除濕機狀況 掌握大橋箱梁內(nèi)及塔內(nèi)濕度和除濕機工作狀況，遠程控制除濕機啟停 13 阻尼器狀況 掌握大橋阻尼器實時工作狀況 . 105m 跨疊合梁橋 序號 實時監(jiān)測 內(nèi)容 監(jiān)測目的 1 變形 墩臺沉降 掌握橋段各墩臺累積相對沉降，計算相鄰墩位之間的差異沉降 2 跨中撓度 掌握橋段各跨跨中相對跨中撓度 3 結(jié)構(gòu)溫度 掌握橋段結(jié)構(gòu)溫度情況 4 箱梁內(nèi)大氣溫度 掌握箱梁內(nèi)大氣溫度情況 5 動力 振動 掌握橋段結(jié)構(gòu)實時振動響應，用以計算結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)，并用于振動類突發(fā)事件的預警 6 應變 掌握橋段動靜載荷力作用下的結(jié)構(gòu)應力應變情況，用以設置相應預警閾值 7 疲勞 掌握橋段鋼結(jié)構(gòu)疲勞關(guān)鍵點的結(jié)構(gòu)疲勞情況，用以提供離線評估分析結(jié)構(gòu)疲勞壽命 8 鋼筋應力 掌握橋段濕接 頭上排縱向鋼筋應力應變情況 9 除濕機狀況 掌握橋段箱梁內(nèi)及塔內(nèi)濕度和除濕機工作狀況，遠程控制除濕機啟停 由于 105m 跨疊合梁橋濕接頭位置未使用縱向預應力筋，因此 增加了 105m 跨連續(xù)梁橋濕接頭位置的鋼筋應力監(jiān)測。 上海崇明越江通道長江隧橋工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)投標文件 （初步設計方案 第 5 頁 共 228 頁 ） 3 監(jiān)測區(qū)段及監(jiān)測內(nèi)容 設計原則 實時監(jiān)測區(qū)段選取重要及有代表性的結(jié)構(gòu)，如長江大橋的主航道斜拉橋和 105m 跨鋼混凝土疊合連續(xù)梁 橋段；隧道的超深埋段及連接通道處。 6）從動力、靜力、耐久性對結(jié)構(gòu)進行監(jiān)測，力求用最少的傳感器和最小的數(shù)據(jù)量完成工作； 7）以結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測為主，以力、應力、模態(tài)分析為輔助。上海長江隧道全長 ，其中江中盾構(gòu)段長約 ，襯砌外徑達 15m，為當前世界之最，上海長江大橋全長 ，主要組成部分包括一座主跨 730m 的主航道斜拉橋，一座 140m 跨徑的預應力混凝土連續(xù)梁輔航道橋 ， 各種跨徑的混凝 土連續(xù)梁橋及100m 跨等高度鋼 —混凝土結(jié)合梁橋。 3）根據(jù)結(jié)構(gòu)易損性分析的結(jié)果及養(yǎng)護管理的需求進行監(jiān)測點的布設。 上海崇明越江通道長江隧橋工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)投標文件 （初步設計方案 第 3 頁 共 228 頁 ） 系統(tǒng)硬件總框架 采 集 計 算 機（ R T 操 作 系 統(tǒng) ）節(jié) 點 交 換 機箱 梁 內(nèi) 工 作 站 機 柜傳 感 器 調(diào) 理采 集 設 備集 線 器各 類 傳 感 器監(jiān) 測 區(qū) 段 橋 梁 結(jié) 構(gòu)調(diào) 理 采集 設 備專 用 傳 感 器 調(diào)理 采 集 設 備…………綜 合 監(jiān) 控 數(shù) 據(jù) 傳 輸 主 干 網(wǎng) 絡采 集 計 算 機（ R T 操 作 系 統(tǒng) ）節(jié) 點 交 換 機箱 梁 內(nèi) 工 作 站 機 柜傳 感 器 調(diào) 理采 集 設 備集 線 器各 類 傳 感 器監(jiān) 測 區(qū) 段 橋 梁 結(jié) 構(gòu)調(diào) 理 采集 設 備專 用 傳 感 器 調(diào)理 采 集 設 備………………監(jiān) 控 中 心 局 域 網(wǎng)數(shù) 據(jù) 接 收 、 數(shù) 據(jù) 處理 、 數(shù) 據(jù) 庫 服 務 器( U N I X 操 作 系 統(tǒng) )交 換 機 及 其 它 網(wǎng) 絡 設 備應 用 服 務 器… …監(jiān) 控 終 端 監(jiān) 控 終 端……綜 合 監(jiān) 控網(wǎng) 絡 設 備監(jiān) 控 終 端監(jiān) 控 終 端I n t e r n e t傳 感 器子 系 統(tǒng)數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)數(shù) 據(jù) 處 理與 控 制 子系 統(tǒng)配 電防 雷外 場機 柜輔 助 支持 系 統(tǒng)管 片 內(nèi) 壁采 集 設 備 箱集 線 器各 類 傳 感 器監(jiān) 測 截 面 隧 道 結(jié) 構(gòu)專 用 傳 感 器 調(diào) 理 采 集 設 備…………上 海 長 江 大 橋 上 海 長 江 隧 道遠 程 電源 監(jiān) 控U P S綜 合布 線 上海長江 隧橋 結(jié)構(gòu)監(jiān)測系統(tǒng)硬件由五大部分組成： 1） 傳感器子系統(tǒng)，由布置在橋梁結(jié)構(gòu) 和隧道結(jié)構(gòu) 上的各類傳感器 和專用設備等組成 ，主要傳感器采用后安裝方式，安裝在結(jié)構(gòu)表面或者在結(jié)構(gòu)表面鉆孔埋設 ； 2） 數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)，由布置在橋梁箱梁內(nèi) 和隧道管片內(nèi)壁上 的調(diào)理設備、采集設備、采集計算機和傳感器電纜網(wǎng)絡等組成； 3） 數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)，由布置在 橋梁外場工作站機柜、隧道外場采集設備機箱及監(jiān)控中心機房內(nèi)的網(wǎng)絡傳輸設備及網(wǎng)絡傳輸線纜組成 ； 4） 數(shù)據(jù)處理與控制子系統(tǒng)，由布置在監(jiān)控中心的小型機系統(tǒng)、服務器系統(tǒng)，以及工作站組成 ，長江大橋和長江隧道共用一套數(shù)據(jù)處理和控制子系統(tǒng) 。 . 主航道橋 序號 實時監(jiān)測內(nèi)容 監(jiān)測目的 1 索力 斜拉索索力及振幅 掌握主要索的索力及加速度振幅情況 2 變形 實時位移 掌握大橋主要控制點（塔及梁部）的實時偏位情況 3 結(jié)構(gòu)溫度 掌握大橋梁部、塔部主要結(jié)構(gòu)斷面的結(jié)構(gòu)溫度情況 4 環(huán)境 大氣溫度 掌握大橋所處箱梁內(nèi)外、塔內(nèi)外的大氣溫度 5 風速風向 掌握大橋橋面及塔頂風速風向，用以推算大橋結(jié)構(gòu)所受的風荷載 6 動力 振動 掌握大橋梁部、塔部結(jié)構(gòu)實時振動響應，用以計算結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)，并用于振動類突發(fā)事件的預警 7 震動 掌握大橋主墩承臺實時 振動響應，用以捕捉船撞、地震、周邊爆破等情況下結(jié)構(gòu)的振動響應，設置合理的預警閾值。上海長江隧道結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的監(jiān)測斷面里程及實時、定期監(jiān)測內(nèi)容如下文所示。 . 105m 跨連續(xù)梁橋 1） 為實現(xiàn) 105m 跨的梁部模態(tài)分析，加速度計的布置需做如下調(diào)整： ① 、 截面 7 的加速度計應改為截面 8 處； ② 、 截面 8 及截面 2 所處橋跨的 1/4 跨和 3/4 跨處均增加一個加速度計截面； ③ 、 每個截面僅安裝 2 個豎向加速度計和 1 個橫向加速度計。 8mm＋ （水平 ） 177。50。 Hz 加速度幅值 gal 177。 . 布點優(yōu)化方案 . 主航道橋 1） 由于輔助墩頂（截面 3 和截面 15）橫向結(jié)構(gòu)已采取加強措施，因此取消這兩個截面的橫向疲勞計，共減少 24 個鋼橫向疲勞計； 2） 為使輔助墩頂（截面 3 和截面 15） 和主塔位置截面（截面 13） 上下行箱梁內(nèi)頂部鋼縱向平均應變更 準確 ，在這 四 個截面上下行箱梁內(nèi)頂部中間各加一個鋼縱向應變計，共增加 8 個鋼縱向應變計； 3） 由于主跨跨中（截面 9）橫梁主要受力方向為橫向，因此取消橫梁上的縱向應變計， 在這個截面上下行箱梁內(nèi)頂部中間各加一個鋼縱向應變計， 同時在該截面箱梁頂部靠近橫梁的鋼縱向應變計處增加鋼橫向應變計，共增加 2 個鋼橫向應變計 ，減 少 2 個鋼縱向應變計 。 . 主航道橋 序號 定期監(jiān)測內(nèi)容 監(jiān)測目的 1 安全性 基礎(chǔ)沖刷深度 定期對橋位處地形進行 測量，取得基礎(chǔ)的沖刷斷面圖等，確定基礎(chǔ)的沖刷深度、范圍及發(fā)展趨勢，評估大橋的安全性，為維修提供依據(jù) 上海崇明越江通道長江隧橋工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)投標文件 （初步設計方案 第 7 頁 共 228 頁 ） 序號 定期監(jiān)測內(nèi)容 監(jiān)測目的 2 橋墩的變位 定期對主航道橋的每個橋墩進行墩頂變形測量，掌握橋墩的變形情況及發(fā)展趨勢，評估大橋的安全性 3 斜拉索索力 定期對主航道斜拉橋未進行長期監(jiān)測的斜拉索索力進行測試 4 斜拉索探傷 定期對主航道斜拉橋的全部斜拉索進行探傷 5 鋼結(jié)構(gòu)焊縫探傷 定期對主航道斜拉橋重要部位的鋼結(jié)構(gòu)焊縫進行探傷，檢測焊縫工作狀態(tài) 6 耐久性 混凝土強度 定期對塔部混凝土結(jié)構(gòu)進行混凝土強度測量，評估大橋的耐 久性 7 碳化深度 定期對塔部混凝土結(jié)構(gòu)進行混凝土碳化深度測量，評估大橋的耐久性 9 使用性 橋面線形 定期對主航道橋進行橋面線形測量，評估大橋的使用性 10 其他外觀檢查 橋面狀況、混凝土表觀狀況、伸縮縫狀況、支座狀況、護欄狀況、鋼結(jié)構(gòu)狀況、斜拉索狀況、阻尼器狀況、其他設施狀況 11 其他 水文、波浪 定期對主航道斜拉橋水域進行水文、波浪進行監(jiān)測，為離線評估海洋動力環(huán)境對大橋的影響提供依據(jù) 12 車流量數(shù)據(jù) 定期對車流量進行調(diào)查，為離線評估車輛荷載對大橋健康狀況的影響提供依據(jù)。 上海長江大橋 實時監(jiān)測 參照以上設計原則，我們選取上海長江大橋 主航道斜拉橋和 105m 跨非通航孔橋段進行 實時監(jiān)測 監(jiān)測 ，其中 105m 跨非通航孔橋段取下行側(cè) PM52~PM59，主航道斜拉橋為PM59~PM64 全部。 Cont r ol Sys tem ）數(shù)據(jù)通訊◆ 數(shù)據(jù)接收◆ 控制信號發(fā)送數(shù)據(jù)處理◆ 數(shù)據(jù)預處理◆ 數(shù)據(jù)二次處理◆ 數(shù)據(jù)存儲◆ 數(shù)據(jù)融合處理數(shù)據(jù)顯示◆ 原始數(shù)據(jù)◆ 處理后數(shù)據(jù)◆ 橋梁變形狀況◆ 系統(tǒng)工作狀態(tài)◆ 各類資料及參數(shù)健康監(jiān)測系統(tǒng)總體框架檢查及維護系統(tǒng)（ Inspection amp。 2 系統(tǒng) 總體設計 系統(tǒng)總體設計 原則 上海崇明越江通道長江隧橋結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)是一個集結(jié)構(gòu)分析計算、計算機技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)、傳感器 技術(shù)等高新技術(shù)于一體的綜合系統(tǒng)工程。 上海崇明越江通道長江隧橋工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)（以下簡稱 ―上海長江隧橋結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng) ‖） 通過測量反映 隧橋環(huán)境激勵和結(jié)構(gòu)響應狀態(tài)的 信息，實時、定期監(jiān)測 隧橋結(jié)構(gòu)的工作性能 ，定時、定量地評價隧橋結(jié)構(gòu)的健康狀態(tài) ，以保證 上海長江隧橋 的安全運營，為 長江隧橋 的養(yǎng)護 、 維修提供科學依據(jù)。 系統(tǒng)功能總框架 ◆ 風◆ 溫度◆ 應變◆ 加速度◆ 撓度◆ 差異沉降◆ 索力◆ GPS◆ 傾斜儀◆ 疲勞計◆ 伸縮儀傳感器系統(tǒng)（ Sensor y S ystem ）底層傳輸網(wǎng)絡工作站系統(tǒng)（ Data Acquisition Sy stem ）信號調(diào)理◆ 信號放大◆ 信號過濾◆ 模擬 / 數(shù)字轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)采集◆ 數(shù)據(jù)采樣◆ 數(shù)據(jù)存儲 （ 編檔 ）◆ 數(shù)據(jù)預處理◆ 采樣控制數(shù)據(jù)通訊◆ 數(shù)據(jù)傳輸◆ 控制信號接收上層傳輸網(wǎng)絡數(shù)據(jù)處理和控制系統(tǒng)（ Data Pr ocessing amp。監(jiān)測內(nèi)容的選取遵循傳感器實時監(jiān)測和人工定期監(jiān)（檢）測相結(jié)合的原則，監(jiān)測內(nèi)容能夠覆蓋結(jié)構(gòu)離線評估（結(jié)構(gòu)耐久性、安全性和使用性）的要求。 以下是對人工定期監(jiān)測內(nèi)容及區(qū)段的要求。 上海崇明越江通道長江隧橋工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)投標文件 （初步設計方案 第 10 頁 共 228 頁 ） 4 監(jiān)測點及監(jiān)測方法 上海長江大橋 實時監(jiān)測 根據(jù)上海長江大橋的結(jié)構(gòu)易損性分析的結(jié)果，我方在招標文件推薦布點的基礎(chǔ)上，對布點做了進一步的優(yōu)化。10%設計索力 數(shù)字式索力計 20 30 分鐘 /次 索溫 ℃ ℃ 20~70℃ 索基頻 Hz %177。 6 動力響應 振動 豎向加速度 gal 106gal 177。 16mm＋ （豎向） GPS 系統(tǒng) 13 10Hz 3 結(jié)構(gòu)溫度 砼結(jié)構(gòu)溫度 砼結(jié)構(gòu)溫度 ℃ ℃ 20~70℃ 光纖傳感器 16 1 分鐘 /次 鋼結(jié)構(gòu)溫度 鋼結(jié)構(gòu)溫度 ℃ ℃ 20~70℃ 16 4 環(huán)境 大氣溫度 氣溫 ℃ ℃ 20~70℃ 4 5 風速風向 風速 m/s 超聲 ~50m/s 超聲 3 1Hz 機械 ~75m/s 機械 1 風向 176。；全橋總計 6 個加速度計截面，共設置 12 個豎向加速度計和 6 個橫向加速度計。我方建議鋼筋銹蝕程度改為定期監(jiān)測，傳感器為預埋安裝方式，讀數(shù)為定期讀數(shù)，傳感器線纜不接入實時監(jiān)測的網(wǎng)絡中。 8 應變 掌握大橋動靜載荷力作用下的結(jié)構(gòu)應力應變情況，用以設置相應預警閾值。 5） 輔助支持系統(tǒng)： 由隧橋外場及監(jiān)控中心輔助上述系統(tǒng)正常運行的設備組成， 包括 外場 機柜、外場機箱、 配電 及 UPS、 防雷 和 遠程 電源監(jiān)控等子系統(tǒng) 。 4）易損性分析原則考慮以下方面： 不同類型的結(jié)構(gòu)受力特點、構(gòu)件的工作特征； 設計時 不同類型結(jié)構(gòu)的控制斷面、控制點； 結(jié)構(gòu)不同類型材料的材料特性、使用特性； 結(jié)構(gòu)受外部環(huán)境及荷載影響后最易損傷部位； 基于既有同類型結(jié)構(gòu)已發(fā)生的損傷部位； 目前階段尚未有足夠資料驗證的關(guān)鍵部位。 上海 崇明越江通道 長江隧橋 工程 結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng) 初步設計方案 上海巨一科技發(fā)展有限公司 上海市政工程設計研究總院 同濟大學 二 〇〇 七 年 九 月 目 錄 1 工程概述 ............................................................................