【導(dǎo)讀】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)。上海巨一科技發(fā)展有限公司。上海市政工程設(shè)計研究總院。實時監(jiān)測方法及數(shù)據(jù)要求

　　

【正文】 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(yuǎn)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(yīng)，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(yù)警 6 應(yīng)變 掌握橋段動靜載荷力作用下的結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變情況，用以設(shè)置相應(yīng)預(yù)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(yīng)力 掌握橋段濕接 頭上排縱向鋼筋應(yīng)力應(yīng)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(yuǎn)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(yù)應(yīng)力筋，因此 增加了 105m 跨連續(xù)梁橋濕接頭位置的鋼筋應(yīng)力監(jiān)測。 定期監(jiān)測 定期監(jiān)測涉及上海長江大橋全線， 本方案明確了定期監(jiān)測實施的內(nèi)容及要求， 但其具體實施 不包括在本項目內(nèi)， 定期監(jiān)測 的 結(jié)果 數(shù)據(jù) 處理及分析已納入本系統(tǒng)設(shè)計及實施范圍。 以下是對人工定期監(jiān)測內(nèi)容及區(qū)段的要求。 . 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(jìn)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(biāo)文件 （初步設(shè)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(jìn)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(jìn)行長期監(jiān)測的斜拉索索力進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(hù)欄狀況、鋼結(jié)構(gòu)狀況、斜拉索狀況、阻尼器狀況、其他設(shè)施狀況 11 其他 水文、波浪 定期對主航道斜拉橋水域進(jìn)行水文、波浪進(jìn)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(jìn)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)。車流量作為 影響橋梁工作狀況重要因素，是深入分析評估橋梁狀態(tài)的重要依據(jù) . 連續(xù)梁橋 序號 定期監(jiān)測內(nèi)容 監(jiān)測目的 監(jiān)測區(qū)段 1 安全性 基礎(chǔ)沖刷深度 定期對橋位處地形進(jìn)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) 105m 跨疊合梁橋 2 橋墩的變位 定期對監(jiān)測區(qū)段的每個橋墩進(jìn)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 105m 跨疊合梁橋 3 箱梁應(yīng)力及撓度 定期通過荷載試驗的方式對大橋的箱梁應(yīng)力及撓度進(jìn)行測量，通過靜載試驗，判別結(jié)構(gòu)在 受到不同靜荷載作用時的靜態(tài)響應(yīng)是否在預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁的一般容許值范圍內(nèi)，檢驗橋梁主體結(jié)構(gòu)的受力狀況及橋梁承載能力是否符合設(shè)計要求，評估大橋的安全性能 105m 跨疊合梁橋 輔航道橋 4 動力特性 定期通過荷載試驗的方式對大橋的動力特性進(jìn)行測量，評定橋梁承載狀態(tài) 105m 跨疊合梁橋 輔航道橋 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(biāo)文件 （初步設(shè)計方案 第 8 頁 共 228 頁 ） 序號 定期監(jiān)測內(nèi)容 監(jiān)測目的 監(jiān)測區(qū)段 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(jìn)行探傷，檢測焊縫工作狀態(tài) 105m 跨疊合梁橋 6 耐久性 混凝土強度 定期對全橋所有混凝土連續(xù)梁進(jìn)行混凝土強度測量，評估大橋的耐久性 全橋 7 碳化深度 定期對全橋所有混凝土連續(xù)梁進(jìn)行混凝土碳化深度測量，評估大橋的耐久性 全橋 8 鋼管樁腐蝕 以人工定期檢測的方法對主要區(qū)段的鋼管樁腐蝕情況進(jìn)行數(shù)據(jù)采集 全橋 9 使用性 橋面線形 定期對全橋所有連續(xù)梁進(jìn)行橋面線形測量，評估大橋的使用性 全橋 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(hù)欄狀況、其他設(shè)施狀況 全橋 11 鋼結(jié)構(gòu)狀況 鋼結(jié)構(gòu)外觀檢查 105m 跨疊合梁橋 上海長江隧道 經(jīng)分析隧道結(jié)構(gòu)的特點，在隧道結(jié)構(gòu)不同埋深位置選取監(jiān)測斷面，并對所有連接通道處 設(shè)置監(jiān)測斷面。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。我方建議鋼筋銹蝕程度改為定期監(jiān)測，傳感器為預(yù)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(luò)中。 實時監(jiān)測 序號 實時監(jiān)測內(nèi)容 監(jiān)測目的 監(jiān)測區(qū)段 1 土壓力 掌握關(guān)鍵截面土壓力情況，用以評估結(jié)構(gòu)所受的外荷載情況 SK2+374 SK7+330 XK6+440(下行 ) 2 結(jié)構(gòu)受力 掌握關(guān)鍵截面及關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的鋼筋應(yīng)力情況，用以評估結(jié)構(gòu)受力情況 浦東段工作井 K0+583 SK2+374 SK6+428 SK7+330 BD4 暗埋段 BD3 暗埋段 BD1 暗埋段 長興島段工作井 XK6+440(下行 ) 3 結(jié)構(gòu)差異變形 掌握全隧道各聯(lián)絡(luò)通道處的三向位移情況 K0+482 SK1+282/XK1+279 SK2+112/XK2+109 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(biāo)文件 （初步設(shè)計方案 第 9 頁 共 228 頁 ） 序號 實時監(jiān)測內(nèi)容 監(jiān)測目的 監(jiān)測區(qū)段 SK2+942/XK2+939 SK3+772/XK3+764 SK4+602/XK4+597 SK5+432/XK5+431 SK6+262/XK6+261 SK7+092/XK7+091 K7+953 定期監(jiān)測 定期監(jiān)測涉及上海長江 隧道 全線， 本方案明確了定期監(jiān)測實施的內(nèi)容及要求， 但 其具體實施 不包括在本項目內(nèi)，定期監(jiān)測的 結(jié)果 數(shù)據(jù) 處理及分析已納入本系統(tǒng)設(shè)計及實施范圍。 以下是對人工定期監(jiān)測內(nèi)容及區(qū)段的要求。 序號 定期 監(jiān)測內(nèi)容 監(jiān)測目的 監(jiān)測區(qū)段 1 鋼筋銹蝕程度 掌握關(guān)鍵截面管片內(nèi)鋼筋銹蝕程度 SK6+428 附近和 SK7+330 附近任一斷面； XK6+440(下行 ) 2 直徑收斂 掌握關(guān)鍵截面隧道直徑收斂情況 SK2+374 SK7+330 XK6+440(下行 ) 3 河床斷面監(jiān)測 及時掌握河床的沖淤變化情況 隧道穿越的江面，即長興島到浦東之間的江面 4 水位 掌握不同時間段隧道 穿越江面的水位高低 浦東或長興島靠近隧道的岸邊 5 工程總體沉降 掌握全隧道總體沉降情況 全隧道 6 地面及大堤沉降 掌握隧道出入口附近大堤及地面沉降情況 浦東段工作井附近大堤 長興島段工作井附近大堤 通道一（三向位移計）通道二（三向位移計）通道三（三向位移計）浦東工作井（三向位移計）長興島工作井（三向位移計）X K 1 + 3 0 7 . 1 6 X K 2 + 1 3 7 . 1 6 X K 2 + 9 6 6 . 3 8 X K 3 + 7 9 2 . 3 8 X K 4 + 6 2 5 . 1 0 X K 5 + 4 5 8 . 7 2 X K 6 + 2 8 8 . 7 2 X K 7 + 1 1 8 . 7 2S K 1 + 3 1 0S K 2 + 1 4 0 S K 2 + 9 7 0 S K 3 + 8 0 0 S K 4 + 6 3 0 S K 5 + 4 6 0S K 6 + 2 9 0 S K 7 + 1 2 0S K 0 + 5 8 3鋼 筋 應(yīng) 力S K 2 + 3 7 4鋼 筋 應(yīng) 力土 壓 力直 徑 收 斂S K 6 + 4 2 8鋼 筋 應(yīng) 力鋼 筋 銹 蝕S K 7 + 3 3 0鋼 筋 應(yīng) 力土 壓 力直 徑 收 斂X K 6 + 4 4 0鋼 筋 應(yīng) 力土 壓 力直 徑 收 斂鋼 筋 銹 蝕通道四（三向位移計）通道五（三向位移計）通道六（三向位移計）通道七（三向位移計）通道八（三向位移計）下 行上 行 注：本圖的里程號參考招標(biāo)文件圖紙， 正文 文字及表格內(nèi)的里程號參考招標(biāo)文件的文字內(nèi)容。 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(biāo)文件 （初步設(shè)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(biāo)文件推薦布點的基礎(chǔ)上，對布點做了進(jìn)一步的優(yōu)化。 . 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(yīng)變更 準(zhǔn)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(yīng)變計，共增加 8 個鋼縱向應(yīng)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(yīng)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(yīng)變計， 同時在該截面箱梁頂部靠近橫梁的鋼縱向應(yīng)變計處增加鋼橫向應(yīng)變計，共增加 2 個鋼橫向應(yīng)變計 ，減 少 2 個鋼縱向應(yīng)變計 。 4） 主跨跨中（截面 9），在橫梁位置增加 4 個鋼結(jié)構(gòu)橫向疲勞計，位置同鋼結(jié)構(gòu)橫向應(yīng)變計，原箱梁底板靠外側(cè)的兩個橫向疲勞計調(diào)整到頂板靠橫梁的縱向疲勞計處，共計增加 4 個鋼橫向疲勞計。 . 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(yīng)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。；全橋總計 6 個加速度計截面，共設(shè)置 12 個豎向加速度計和 6 個橫向加速度計。 2） 截 面 8 的豎向疲勞計取消，底板兩邊各加一個鋼縱向疲勞計，共減少 2 個疲勞計； 3） 由于 105m 跨連續(xù)梁橋的濕接頭位置未布置縱向預(yù)應(yīng)力筋，因此在截面 3 和截面7 的濕接頭位置，各增加 3 個縱向鋼筋計，安裝位置為濕接頭最上排鋼筋均勻布置，共增加 6 個鋼筋應(yīng)力計。 詳細(xì)布點見初步設(shè)計方案圖紙 JC01～ JC19。 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(biāo)文件 （初步設(shè)計方案 第 11 頁 共 228 頁 ） . 監(jiān)測方法及監(jiān)測數(shù)據(jù)要求匯總 . 主航道橋 序號 主要監(jiān)測內(nèi)容 監(jiān)測物理量 監(jiān)測手段 傳感器 數(shù)量 采樣 頻率 名稱 單位 允許誤差 設(shè)計量程 1 索力 斜拉索索力 及振幅 索力 t 177。10%設(shè)計索力 數(shù)字式索力計 20 30 分鐘 /次 索溫 ℃ ℃ 20~70℃ 索基頻 Hz %177。 Hz 加速度幅值 gal 177。300gal 2 變形 塔頂及跨中 位移 三向偏位 mm 177。 8mm＋ （水平 ） 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(fēng)速風(fēng)向 風(fēng)速 m/s 超聲 ~50m/s 超聲 3 1Hz 機械 ~75m/s 機械 1 風(fēng)向 176。 超聲 1176。 0~360176。 機械 3176。 6 動力響應(yīng) 振動 豎向加速度 gal 106gal 177。5