【正文】 索力采集子系統(tǒng)主要由 JMM268C 數(shù)字化加速度傳感器、總線型多點(diǎn)采集控制器、監(jiān)測工作站和監(jiān)測軟件組成。(6) 當(dāng)系統(tǒng)的一個或多個部分暫時斷電時，系統(tǒng)的各個部分應(yīng)無需人為干涉即可自動重新啟動、同步校準(zhǔn)和繼續(xù)正確運(yùn)行，并保留斷點(diǎn)信息。 斜拉索索力測量要求如下：測量方法：頻率法進(jìn)行測定；測量周期：每年進(jìn)行一次；測量范圍：全部斜拉索；提供數(shù)據(jù)：斜拉索索力；與設(shè)計(jì)索力、竣工最后一次調(diào)索索力、歷年測試索力的比較；索力變化的評估。 另外，觀察橋梁結(jié)構(gòu)有無異常變形，異常的豎向振動、橫向擺動等情況，并檢查各部件的技術(shù)狀況，查找異常原因。提供成果：測點(diǎn)布值、測量方法、測量值、并判斷橋墩是否出現(xiàn)傾斜、滑動、沉降現(xiàn)象發(fā)生，其變形是否超過規(guī)范值，給出評估結(jié)論。5176。圖 索力測試布置圖重 慶 李家沱 長 江大 橋長 期健康 監(jiān)測 方案25 風(fēng)速風(fēng)向監(jiān)測 監(jiān)測意義風(fēng)速的大小對橋梁結(jié)構(gòu)的受力狀況具有很大的影響，它是大跨度橋梁的主要荷載源，同時也會影響大橋的正常運(yùn)營。監(jiān)測索的選取根據(jù)近 3 年檢測的索力現(xiàn)狀、結(jié)構(gòu)靜動力分析和重 慶 李家沱 長 江大 橋長 期健康 監(jiān)測 方案24結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要素綜合確定。全橋共布置加速度傳感器 26 個。重 慶 李家沱 長 江大 橋長 期健康 監(jiān)測 方案21影響主梁振動特性的主要因素是主梁結(jié)構(gòu)本身的剛度、質(zhì)量分布、阻尼等，同時環(huán)境溫度、斜拉索索力、交通狀況、索塔振動、風(fēng)況等對主梁的振動特性也有影響。 索塔溫度監(jiān)測索塔溫度分布測量主要是指測量索塔在日照條件下，各塔壁的溫度差異，以便對索塔由塔壁溫度差引起的索塔偏移有一個正確的估計(jì)。圖 SENS1 表面安裝式光纖光柵應(yīng)變傳感器表 光纖光柵應(yīng)變傳感器技術(shù)參數(shù)表項(xiàng)目 參數(shù) C DBA重 慶 李家沱 長 江大 橋長 期健康 監(jiān)測 方案19標(biāo)準(zhǔn)量程 177。每個截面上布置 5 個正應(yīng)力監(jiān)測點(diǎn)。 測量精度 177。本項(xiàng)目通過測量主橋主梁梁端與相鄰引橋梁端上固定點(diǎn)之間的距離變化來測定主梁縱向位移變化規(guī)律，梁端各設(shè) 2 個測點(diǎn)，共計(jì) 4 個測點(diǎn)，采用 SEND2 拉線式位移傳感器，其主要技術(shù)參數(shù)為：表 拉線式位移傳感器參數(shù)表項(xiàng)目 參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)量程 0 1 m測量精度 5‰ .分 辨 率 1 mm（在與 SEN01 解調(diào)儀配套情況下）波長范圍 1525nm～1565nm尺 寸 10330 mm連接方式 FC/PC 或 熔接溫度補(bǔ)償形式 自補(bǔ)償重 慶 李家沱 長 江大 橋長 期健康 監(jiān)測 方案15使用溫度 30℃～85℃本橋主梁縱向位移測點(diǎn)布置如圖 所示：圖 主梁縱向位移監(jiān)測位移傳感器布置示意圖 索塔位移監(jiān)測索塔作為索支承橋梁的主要承重構(gòu)件，其剛度遠(yuǎn)大于柔性的斜拉索和橋面主梁。安裝時將精密液位計(jì)設(shè)置在被測點(diǎn)，液位罐設(shè)置在不動點(diǎn)（水平基點(diǎn)） ，并用連通管連接。重 慶 李家沱 長 江大 橋長 期健康 監(jiān)測 方案11四、監(jiān)測項(xiàng)目及監(jiān)測方法 監(jiān)測方案的特殊要求李家沱長江大橋?yàn)榇罂鐝诫p索面混凝土斜拉橋，建成時間較長，在多種因素作用下出現(xiàn)了部分病害。4）根據(jù)結(jié)構(gòu)易損性分析的結(jié)果及養(yǎng)護(hù)管理的需求進(jìn)行監(jiān)測點(diǎn)的布設(shè)。對于新建橋梁，在考慮在施工過程中就引入健康檢測理念，并根據(jù)大橋施工進(jìn)度進(jìn)行安裝調(diào)試。相比橋梁設(shè)計(jì)理論和建設(shè)技術(shù)的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)的橋梁測試技術(shù)相對落后；為了適應(yīng)上述發(fā)展，橋梁的長期在線健康監(jiān)測技術(shù)逐漸發(fā)展起來。由于運(yùn)營中的橋梁結(jié)構(gòu)及其環(huán)境所獲得信息不僅是理論研究和實(shí)驗(yàn)室調(diào)查的補(bǔ)充，而且可以提供有關(guān)結(jié)構(gòu)行為與環(huán)境規(guī)律的最真實(shí)的信息，因此橋梁健康監(jiān)測帶來的將不僅是監(jiān)測系統(tǒng)和某種特定橋梁設(shè)計(jì)的反思，它還可能并成為橋梁研究的現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)室。這些健康監(jiān)測技術(shù)的成功開發(fā)與應(yīng)用將起到確保橋梁安全運(yùn)營、延長橋梁使用壽命的作用。根據(jù)裂縫成因綜合結(jié)論，當(dāng)時對橋塔和主梁的裂縫進(jìn)行整治，同時也對塔柱上封錨砼進(jìn)行整治，以達(dá)到封閉裂縫、防止裂縫進(jìn)一步擴(kuò)展的目的。裂縫寬度多數(shù)在 ~ mm 之間，最大為 。(2)少數(shù)主梁節(jié)段梁底面的側(cè)面上存在橫向和豎向裂縫。2墩采用 ～ 的變截面挖孔樁基礎(chǔ)， 3墩采用沉井基礎(chǔ)。主梁采用扁平的實(shí)心雙主梁斷面，主梁肋高 ，寬 。主梁為縱向懸浮體系，塔梁交叉處設(shè)置橫向限位裝置，在過渡孔與北臺及南引橋結(jié)合處設(shè)置大位移量伸縮縫。主橋兩個主墩基礎(chǔ)根據(jù)地形及地質(zhì)條件并結(jié)合施工難易程度作了不同的處理。主梁側(cè)面裂縫深度大多在 30~60 mm 之間，最大深度 97mm，間距大多在 ~ 0. 45 m 之間，最大寬度 mm；主梁底面裂縫深度大多在 20~40 mm 之間，最大深度 91 mm，間距大多在 ~ 之間，最大寬度 mm。橫隔板裂縫方向以豎向?yàn)橹鳎跈M隔板與主梁結(jié)合部位有一些呈 45度走向的斜裂縫；而頂板上的裂縫多為順橋縱向裂縫，橫向裂縫很少。(7)考慮到梁體混凝土裂縫的數(shù)量、寬度、深度等均較大，部分裂縫已經(jīng)深入到主筋以內(nèi)，將會嚴(yán)重影響到橋梁的耐久性。 本橋健康監(jiān)測的意義及必要性 橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展許多國家都在一些已建和在建的大跨橋梁上進(jìn)行了有益的嘗試：丹麥曾對總長 1726m 的 Faroe 跨海斜拉橋進(jìn)行施工階段及通車首年的監(jiān)測，另外，他們在主跨 1624m 的 Great Belt East 懸索橋上也開始了相關(guān)的嘗試；泰國與韓國目前也已開始在重要橋梁上安裝永久性的實(shí)時結(jié)構(gòu)整體與安全性報(bào)警設(shè)備；香港的青馬大橋、內(nèi)地的虎門大橋、徐浦大橋、江陰大橋等在施工階段也已開始傳感器的安裝，以備將來運(yùn)營期間的實(shí)時監(jiān)測。根據(jù)目前國內(nèi)外最新的發(fā)展，現(xiàn)代橋梁健康監(jiān)測診斷的主要內(nèi)容可概括為 3 個方面：結(jié)構(gòu)損傷狀態(tài)的識別、定位與標(biāo)定；有損橋梁結(jié)構(gòu)的功能定量評估；有損橋梁結(jié)構(gòu)的使用風(fēng)險趨勢預(yù)測?？山梃b的成橋監(jiān)測技術(shù)較少，也不完善。重 慶 李家沱 長 江大 橋長 期健康 監(jiān)測 方案7二、大橋健康監(jiān)測系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)為了更好的了解橋梁的運(yùn)行狀態(tài)，有關(guān)單位定期對相關(guān)的橋梁進(jìn)行了病害檢測，并給出了相應(yīng)的維護(hù)解決方案。為使李家沱長江大橋健康監(jiān)控系統(tǒng)成為一個功能強(qiáng)大并能真正長期用于結(jié)構(gòu)損傷和狀態(tài)評估，滿足橋梁養(yǎng)護(hù)管理和運(yùn)營的需要，同時又具經(jīng)濟(jì)效益的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)控系統(tǒng)，遵循如下設(shè)計(jì)原則：1）遵循總體設(shè)計(jì)，分步實(shí)施的指導(dǎo)思想；2）遵循簡潔、實(shí)用、性能可靠、經(jīng)濟(jì)合理的原則；3）系統(tǒng)設(shè)置首先需滿足李家沱長江大橋養(yǎng)護(hù)管理和運(yùn)營的需要，立足實(shí)用性原則第一，兼顧考慮科學(xué)試驗(yàn)和設(shè)計(jì)驗(yàn)證等方面因素。車流量作為影響橋梁工作狀況的重要因素，是深入分析評估橋梁狀態(tài)的重要依據(jù)。適用于建筑物多點(diǎn)沉降精密測量，適應(yīng)長期監(jiān)測和自動化測量。地震對伸縮裝置的變位影響比較復(fù)雜，目前還難以把握，在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時一般不予考慮。5186。本橋應(yīng)力監(jiān)測截面包括兩邊跨和主跨的跨中截面、主跨 1/4 截面和墩頂附近的主梁截面共 7 個截面。現(xiàn)場安裝時先將底座固定在混凝土表面，然后通過螺母將傳感器方便地固定在底座上，也可以采用焊接的方式實(shí)現(xiàn)對主梁表面的非膠封裝工藝，與同類產(chǎn)品相比，具有精度高，靈敏度高，壽命長等優(yōu)點(diǎn)，可與其他類型的光纖光柵傳感器組成全光監(jiān)測網(wǎng)。其測點(diǎn)布置情況同應(yīng)力測點(diǎn)布置。通過對斜拉橋斜拉索的振動特性的連續(xù)監(jiān)測，可以考察斜拉橋的疲勞響應(yīng)，進(jìn)而考察結(jié)構(gòu)的安全可靠性。豎向加速度傳感器布置在截面上下游主梁上，橫向和縱向布置在主梁截面頂板跨中，主梁共計(jì) 18 個加速度測點(diǎn)；4 個塔柱頂端各布置 2 個測點(diǎn)，其中縱、橫向各 1 個，主塔共計(jì) 8 個加速度測點(diǎn)。因此，根據(jù)有限元模型靜力分析和模態(tài)分析結(jié)果，考慮到斜拉索在結(jié)構(gòu)安全中的重要性，本橋采用低頻光纖光柵加速度傳感器對斜拉索進(jìn)行振動監(jiān)測，以確保監(jiān)測的可靠性，同時記錄環(huán)境溫度、風(fēng)況、交通狀況和主梁振動、索塔振動等測量值，以評估斜拉索工作的狀況，指導(dǎo)索力的校正。 索力測試點(diǎn)布設(shè) 索力測點(diǎn)選擇在上下游邊、中跨的最外邊索以及 1/2 索面上，共計(jì) 16 個測點(diǎn)（如圖 所示） 。(+)m/s，風(fēng)向：177。重 慶 李家沱 長 江大 橋長 期健康 監(jiān)測 方案26圖 李家沱長江大橋主索塔風(fēng)速風(fēng)向儀布置示意圖 定期監(jiān)測 橋墩變位測量要求如下：測量精度： 毫米；測量內(nèi)容：橋墩頂豎向、橫向、縱向位移值；測量點(diǎn)：每一橋墩不少于兩點(diǎn)，并且每次測量時均應(yīng)在同一固定點(diǎn)處進(jìn)行；測量周期：每年內(nèi)施測二次，選擇夏季、冬季各測一次。 如有以上病害，應(yīng)測量其數(shù)量、范圍、深度等，形成文字及圖片資料，初步給出對大橋使用性的影響程度及維修措施。6） 其他設(shè)施狀況其他設(shè)施包括箱梁內(nèi)通過的各種管線、電纜、光纜、電力設(shè)施、照明設(shè)施等，應(yīng)檢查各種設(shè)施是否遭到破壞，水管是否漏水，箱梁內(nèi)是否積水，通風(fēng)是否良好，是否影響大橋的正常使用，是否危及養(yǎng)護(hù)人員的安全等，如出現(xiàn)不正常情況，應(yīng)形成量化記錄，并評估其影響程度。只有系統(tǒng)管理員具有運(yùn)行配置數(shù)據(jù)庫、編輯配置文件、修改傳感器的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)等在內(nèi)的操作權(quán)限，而一般的普通管理員不應(yīng)被賦予上述操作權(quán)限，以保證系統(tǒng)安全。S工作電壓 220V177。數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)的總體技術(shù)要求如下：(1) 光纖信號傳輸網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)和構(gòu)造要考慮將來的擴(kuò)展，且擴(kuò)展無需中斷系統(tǒng)操作和影響現(xiàn)有的用戶。(2) 數(shù)據(jù)的后處理。（3）用戶可在局域網(wǎng)的終端電腦上通過網(wǎng)絡(luò)觀察原始數(shù)據(jù)，發(fā)送采集控制指令，并可設(shè)定各種采集制度，對實(shí)時數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并保存感興趣的處理結(jié)果。 數(shù)據(jù)采集管理系統(tǒng)該系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)信號調(diào)理與轉(zhuǎn)換、數(shù)字信號處理、數(shù)據(jù)采樣、采樣控制、數(shù)據(jù)本地存儲、工作站系統(tǒng)自檢、數(shù)據(jù)通訊等功能。根據(jù)業(yè)務(wù)功能的要求及數(shù)據(jù)采集設(shè)備的情況，此系統(tǒng)的全部功能使用 LABVIEW 定制開發(fā)，并且運(yùn)行在實(shí)時操作系統(tǒng)平臺之上。其中，圖形數(shù)據(jù)顯示采用 ActivX 或Java 等方式定制開發(fā)并嵌入式瀏覽器進(jìn)行 WEB 發(fā)布，數(shù)據(jù)通訊采用 TCP/IP 和重 慶 李家沱 長 江大 橋長 期健康 監(jiān)測 方案38FTP 實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)處理可結(jié)合 Labview 和 Matlab 的提供的專業(yè)庫，在線評估預(yù)警可采用 或 動態(tài)鏈接庫加載方式實(shí)現(xiàn)，評估報(bào)表可采用 Web 方式發(fā)布。(10)、支持對加速度進(jìn)行采樣控制和人工干預(yù)采樣，具備對突發(fā)事件采樣控制的自觸發(fā)功能。(2) 基于索力傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：傳感器類型：索力計(jì)。數(shù)據(jù)庫訪問采用客戶端用戶系統(tǒng)與服務(wù)器用戶系統(tǒng)的雙重用戶驗(yàn)證系統(tǒng)。數(shù)據(jù)的后處理包括各種報(bào)表的自動生成功能。 數(shù)據(jù)處理和控制子系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理包括下述三個過程：數(shù)據(jù)的預(yù)處理。 重 慶 李家沱 長 江大 橋長 期健康 監(jiān)測 方案33 以以以以以以以以以以TCP/I以以以以以以以以圖 索力采集子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖表 索力采集控制器技術(shù)參數(shù)表類型 索力采集控制器頻率測量范圍 ~65Hz頻率測量精度 %177。實(shí)時監(jiān)測的采集模式如下圖所示：圖 傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)傳感器 外場工作站機(jī)柜 調(diào)理/采集模塊 采集計(jì)算機(jī)綜合監(jiān)測網(wǎng)監(jiān)控中心數(shù)據(jù)接收處理服務(wù)器重 慶 李家沱 長 江大 橋長 期健康 監(jiān)測 方案32 光纖光柵采集子系統(tǒng)光纖光柵傳感器采用的采集計(jì)算機(jī)為 PI03 型光纖光柵傳感網(wǎng)絡(luò)分析儀，如圖 所示：圖 PI03 型光纖光柵傳感網(wǎng)絡(luò)分析儀表 光纖光柵傳感網(wǎng)絡(luò)分析儀技術(shù)參數(shù)表類型 PI03XX通道數(shù) 1～24最大測點(diǎn)數(shù) /通道 溫度：18；應(yīng)變：16；位移：5；壓力：8主要指標(biāo)采樣頻率 單通道 50Hz溫度 分辨率：℃；測量精度：177。能連續(xù)采樣，在報(bào)警狀態(tài)下(臺風(fēng)、地震、船撞等) 能夠進(jìn)行特殊采樣和人工干預(yù)采樣。3） 支座狀況檢查支座是否銹蝕、錯位、變形，固定螺栓是否松動，支座組件是否斷裂；活動支座是否靈活，位移量是否正常等；固定支座的錨銷是否完好；支座墊石是否有裂縫。 其他外觀檢查其他外觀檢測包括內(nèi)容有：橋面狀況、混凝土表觀狀況、伸縮縫狀況、支座狀況、護(hù)欄狀況、斜拉索狀況、阻尼器狀況、其他設(shè)施狀況等。主機(jī)可任意設(shè)置報(bào)警值，可存儲前一日 24 小時數(shù)據(jù)，配有 RS232 接口，可與上位機(jī)進(jìn)行通信，輸出前一日 24 小時的整點(diǎn)、三小時數(shù)據(jù)和全天極大值及出現(xiàn)時間、大風(fēng)告警持續(xù)時間等數(shù)據(jù)。 技術(shù)特點(diǎn)風(fēng)速風(fēng)向監(jiān)測是一項(xiàng)長期的工作，從長期監(jiān)測和信號傳輸?shù)确矫婵紤]，經(jīng)篩選，宜采用適合長期監(jiān)測的 HFY1A 風(fēng)向風(fēng)速儀，對大橋進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測。近年來，隨著環(huán)境激勵技術(shù)的成熟，使得基于環(huán)境激勵響應(yīng)測量拉索索力成為現(xiàn)實(shí)。斜拉橋的使用性能主要取決于斜拉索，通過對索力的監(jiān)測，不僅能為從總體上評估大橋的安全性和耐久性提供依據(jù)，同時也能檢測鋼索的錨固系統(tǒng)和防護(hù)系統(tǒng)是否完好、鋼索是否銹蝕等。經(jīng)過比較，現(xiàn)選用 SENAL 光纖光柵加速度計(jì)（如圖 所示） ?！娣?辨 率 ℃（在與 SEN01 解調(diào)儀配套情況下）波長范圍 1525nm～1565 nm尺 寸 Φ888 mm連接方式 FC/PC 或熔接安裝方式 表面安裝或直埋使用溫度 30℃～180℃ 大橋結(jié)構(gòu)動力特性監(jiān)測橋梁動態(tài)性能的改變反映了橋梁剛度性能的改變，因而獲取橋梁的動力特性即獲取了結(jié)構(gòu)的“指紋” ，作為評價橋梁健康狀態(tài)的主要指標(biāo)。各溫度傳感器以并聯(lián)方式與網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)連接, 通過網(wǎng)絡(luò)總線實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信,實(shí)現(xiàn)對溫度的自動遠(yuǎn)程監(jiān)測。觀測元件同樣采用 SENS1 表面安裝式光纖光柵應(yīng)變傳感器，索塔應(yīng)力監(jiān)測截面為主梁附近的塔體截面和塔身拉索錨固區(qū)中部截面，各塔柱截面共布置 6 個應(yīng)變傳感器，共計(jì) 24 個。監(jiān)測主梁應(yīng)力的