【正文】 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)鏈接庫加載方式實現(xiàn)，評估報表可采用 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。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)行在實時操作系統(tǒng)平臺之上。(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。 數(shù)據(jù)采集管理系統(tǒng)該系統(tǒng)主要實現(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。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)的雙重用戶驗證系統(tǒng)。（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)的后處理包括各種報表的自動生成功能。(2) 數(shù)據(jù)的后處理。 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。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。 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。S工作電壓 220V177。實時監(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。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。能連續(xù)采樣，在報警狀態(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。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。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。 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。 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。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：每一橋墩不少于兩點，并且每次測量時均應(yīng)在同一固定點處進(jìn)行；測量周期：每年內(nèi)施測二次，選擇夏季、冬季各測一次。主機(jī)可任意設(shè)置報警值，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、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)。(+)m/s，風(fēng)向：177。 技術(shù)特點風(fēng)速風(fēng)向監(jiān)測是一項長期的工作，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)行實時監(jiān)測。 索力測試點布設(shè) 索力測點選擇在上下游邊、中跨的最外邊索以及 1/2 索面上，共計 16 個測點（如圖 所示） 。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。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。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。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 18 個加速度測點；4 個塔柱頂端各布置 2 個測點，其中縱、橫向各 1 個，主塔共計 8 個加速度測點。經(jīng)過比較，現(xiàn)選用 SENAL 光纖光柵加速度計（如圖 所示） 。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?！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)。其測點布置情況同應(yīng)力測點布置。各溫度傳感器以并聯(lián)方式與網(wǎng)絡(luò)節(jié)點連接, 通過網(wǎng)絡(luò)總線實現(xiàn)與計算機(jī)進(jìn)行通信,實現(xiàn)對溫度的自動遠(yuǎn)程監(jiān)測?，F(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，可與其他類型的光纖光柵傳感器組成全光監(jiān)測網(wǎng)。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 24 個。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。監(jiān)測主梁應(yīng)力的目的在于通過對主梁結(jié)構(gòu)的控制部位和重點部位內(nèi)力的監(jiān)測, 研究主梁結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布、局部結(jié)構(gòu)及連結(jié)處在各種載荷下的響應(yīng), 為結(jié)構(gòu)損傷識別、疲勞損傷壽命評估和結(jié)構(gòu)狀態(tài)評估提供依據(jù)。5186。SENTILT 光纖光柵傾斜計可用于對本橋主塔整體傾斜進(jìn)行實時監(jiān)測。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)計系統(tǒng)時一般不予考慮。數(shù)據(jù)采集、計算、處理采用 SENHOR 光纖光柵靜力水準(zhǔn)儀，該系統(tǒng)具有測試精度高，可遠(yuǎn)程監(jiān)測，組網(wǎng)能力強(qiáng)，自帶溫度補(bǔ)償?shù)葍?yōu)點，可與其他類型的光纖光柵傳感器組成全光監(jiān)測網(wǎng)。適用于建筑物多點沉降精密測量，適應(yīng)長期監(jiān)測和自動化測量。 主梁位移變形監(jiān)測主梁豎向撓度監(jiān)測根據(jù)大橋的受力控制斷面，主梁的變形測量主要選擇了以下幾個項目。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)。7）從動力、靜力、耐久性對結(jié)構(gòu)進(jìn)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；8）以結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測為主，以力、應(yīng)力、模態(tài)分析為輔助。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)計原則：1）遵循總體設(shè)計，分步實施的指導(dǎo)思想；2）遵循簡潔、實用、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，立足實用性原則第一，兼顧考慮科學(xué)試驗和設(shè)計驗證等方面因素。新建橋梁：在設(shè)計過程中引入健康監(jiān)測理念，結(jié)合施工監(jiān)測中的數(shù)據(jù)，在通車前完成健康監(jiān)測系統(tǒng)的安裝調(diào)試工作；原有橋梁：通過體檢，對橋梁的健康狀況進(jìn)行評估，然后根據(jù)橋梁的特征和現(xiàn)狀，實施健康監(jiān)測系統(tǒng)的安裝。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。因此，為確保橋梁的使用安全，有必要針對本橋特點，建立和發(fā)展一個長期健康監(jiān)測系統(tǒng)，利用現(xiàn)代化的診斷量測手段，通過對大橋關(guān)鍵部位的空間位置、力學(xué)性能及其變化的長期和定期監(jiān)測、分析，長期積累數(shù)據(jù)，用來監(jiān)測和評估大橋在運(yùn)營期間結(jié)構(gòu)的承載能力、運(yùn)營狀態(tài)和耐久能力，從而確保橋梁的使用安全與延長壽命，便于實現(xiàn)防患于未然，實現(xiàn)實時或準(zhǔn)實時的損傷監(jiān)測，對大橋結(jié)構(gòu)服役期間出現(xiàn)的損傷進(jìn)行定性、定位和定量分析，分析其病害狀況及病害成因，為今后進(jìn)一步的橋梁病害防治及維修加固決策提供科學(xué)可靠的依據(jù)?？山梃b的成橋監(jiān)測技術(shù)較少，也不完善。 本橋健康監(jiān)測意義近年來隨著大跨徑橋梁的輕柔化及形式與功能的復(fù)雜化，車流量的持續(xù)增加，對已建成的橋梁建立長期的安全健康監(jiān)測、振動和損傷控制系統(tǒng)，將會越來越必要和迫切。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。重 慶 李家沱 長 江大 橋長 期健康 監(jiān)測 方案4表 安裝了健康監(jiān)測系統(tǒng)的部分橋梁橋名 結(jié)構(gòu)類型 跨度(m) 位置明石海峽大橋 懸索橋 960+1990+960 日本Great Belt 懸索橋 535+1624+535 丹麥江陰橋 懸索橋 1388 中國青馬橋 懸索橋 1375 中國香港Namhae 懸索橋 128+404+128 韓國Seohae Bridge 斜拉橋 60+200+470+200+60 韓國Sharsundet 斜拉橋 240+530+240 挪威RamaIX 斜拉橋 166+450+166 泰國 斜拉橋 700 日本Storck39。 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時結(jié)構(gòu)整體與安全性報警設(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)營期間的實時監(jiān)測。3）主引橋鋼護(hù)欄和立柱出現(xiàn)點狀銹蝕，在交接處銹蝕嚴(yán)重，主梁底部已銹穿。(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。在 3 號墩下游塔柱 24 號錨箱上側(cè)，出現(xiàn)最長裂縫約 15m。橫隔板裂縫方向以豎向為主，在橫隔板與主梁結(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。從裂縫形態(tài)上看，此類裂縫屬于混凝土收縮裂縫。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。重 慶 李家沱 長 江大 橋長 期健康 監(jiān)測 方案2當(dāng)時，業(yè)主委托西南交通大學(xué)對全橋的裂縫進(jìn)行了普查及成因分析，得到以下結(jié)論：(1)主梁裂縫數(shù)量大。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。主塔呈花瓶形，塔全高 ，塔身為矩形空心斷面。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。重慶李家沱長江大橋長期健康監(jiān)測方案重慶交通大學(xué)2022 年 5 月重 慶 李家沱 長 江大 橋長 期健康 監(jiān)測 方案1目 錄一、項目概況及意義 ...............................................................................................................................1 大橋工程概況及現(xiàn)狀 ....................................................................................................................1 工程概況 ....................................................................................................................................1 本橋健康監(jiān)測的意義及必要性 .......................................................................