【正文】 其基本技術(shù)要求如下：(1)、提供友好的交互式圖形界面，繪。系統(tǒng)采用基于Java 的 C/S 或基于 J2EE 的 B/S 方式實現(xiàn)。 結(jié)構(gòu)監(jiān)測信息管理系統(tǒng)該系統(tǒng)位于數(shù)據(jù)處理服務(wù)器中，主要實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊、處理、在線評估、數(shù)據(jù)發(fā)布及數(shù)據(jù)顯示等功能。(9)、針對傳感器實時采集的歷史數(shù)據(jù)，可以采用 FTP 的方式進行數(shù)據(jù)傳輸。其基本要求如下：(1)、對所有傳感器信號按照相應(yīng)的采集制度和采樣頻率進行實時數(shù)據(jù)采集和預(yù)處理；重 慶 李家沱 長 江大 橋長 期健康 監(jiān)測 方案37(2)、連續(xù)傳輸來自傳感器系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理和控制系統(tǒng)服務(wù)器和數(shù)據(jù)評估服務(wù)器之間的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)、狀態(tài)和警告信息，以便進行必要的顯示、報警和存儲；(3)、 數(shù)據(jù)傳輸更新、報警和狀態(tài)信息的更新速度滿足實時顯示要求；(4)、 所有連續(xù)記錄的數(shù)據(jù)以小時為單位進行保存，采用二進制壓縮文件格式；(5)、系統(tǒng)動態(tài)數(shù)據(jù)庫環(huán)形緩沖存儲最多可保持 45 天的原始數(shù)據(jù)緩沖時間長度可由系統(tǒng)管理員調(diào)整；(6)、所有系統(tǒng)操作和警告信息記入按時間順序的可追溯事件日記，記錄報警的出現(xiàn)和恢復(fù)；(7)、對于特殊傳感器的獨立數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，通過 COM 接口的方式對其進行軟件集成，COM 接口完成各種數(shù)據(jù)的交換，并盡可能對原采集軟件的正常工作影響最小。其主要功能是為數(shù)據(jù)采集和傳輸服務(wù)，一般情況下正常運行時無相應(yīng)的用戶界面，但可以根據(jù)調(diào)試的需要，可以設(shè)計開發(fā)調(diào)試界面。對這些獨立的傳感器采集系統(tǒng)，通過COM接口軟件集成的方式，將其納入到本系統(tǒng)中，實現(xiàn)采集數(shù)據(jù)的緩存，傳輸，控制等功能。主要功能包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)傳輸、在線數(shù)據(jù)處理、初級采集策略控制及自檢程序等。根據(jù)傳感器的工作原理和接入方式不同，數(shù)據(jù)采集方式可以分為:(1) 基于光纖光柵傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：傳感器類型：應(yīng)變、溫度、加速度，傾斜計、水準(zhǔn)儀、位移計等。重 慶 李家沱 長 江大 橋長 期健康 監(jiān)測 方案36六、系統(tǒng)軟件的設(shè)計李家沱長江大橋健康監(jiān)測系統(tǒng)是一個基于傳感器采集數(shù)據(jù)的應(yīng)用系統(tǒng)，根據(jù)傳感器及其數(shù)據(jù)采集設(shè)備的物理分布、功能要求和系統(tǒng)的總體應(yīng)用方式，整個軟件系統(tǒng)分為數(shù)據(jù)采集管理系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)監(jiān)測信息管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)三部分。數(shù)據(jù)庫訪問設(shè)有三個訪問級別：最高權(quán)限用戶、次高權(quán)限用戶、最低權(quán)限用戶。為保證基于網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)安全性，數(shù)據(jù)管理還應(yīng)具有訪問控制功能。大橋健康監(jiān)測系統(tǒng)對于數(shù)據(jù)管理采用的方法是：構(gòu)造多層次相互關(guān)聯(lián)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，直接以數(shù)據(jù)庫方式存儲原理數(shù)據(jù)，以便根據(jù)各種查詢條件檢索原始數(shù)據(jù)，降低數(shù)據(jù)的存儲資源耗用，提高數(shù)據(jù)存儲與管理效率。因此針對加速度傳感器將定制采集制度，按照一定的條件采集數(shù)據(jù)，大量地降低無用信息的冗余。監(jiān)測數(shù)據(jù)的管理和控制包括以下幾個方面的內(nèi)容：（1）動保存和人為選擇保存兩種操作模式。由于這一過程的分析數(shù)據(jù)來自實時現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)和定期人工采集數(shù)據(jù)，因此往往離線進行。這一過程在終端微機與數(shù)據(jù)管理服務(wù)器完成。這一過程也在數(shù)據(jù)管理和控制系統(tǒng)服務(wù)器內(nèi)完成，主要包括數(shù)據(jù)的時域、頻域、時頻域分析及顯示。這一過程在數(shù)據(jù)管理和控制系統(tǒng)服務(wù)器內(nèi)完成，主要進行簡單的統(tǒng)計計算，比如設(shè)定時段內(nèi)的最大最小值、均值、方差、標(biāo)準(zhǔn)差等，計算結(jié)果作為初級預(yù)警的輸入，并用以判定信號是否正常。(4) 通訊故障和自動重構(gòu)都能在數(shù)據(jù)處理與控制服務(wù)器上顯示并發(fā)出警報。(2) 為了與其它基于 TCP／IP 的設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)相協(xié)調(diào)，光纖信號傳輸網(wǎng)絡(luò)應(yīng)基于 TCP／IP 標(biāo)準(zhǔn)。其傳輸網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)果圖如下所示：重 慶 李家沱 長 江大 橋長 期健康 監(jiān)測 方案34監(jiān)測工作站數(shù)據(jù)庫服務(wù)器W E B 服務(wù)器監(jiān)測工作站大橋管理處光纖光柵傳感網(wǎng)絡(luò)分析儀溫 度傳 感 器加 速 度傳 感 器溫 度傳 感 器溫 度傳 感 器溫 度傳 感 器加 速 度傳 感 器加 速 度傳 感 器加 速 度傳 感 器光交換機局域網(wǎng)索力傳感器采集工作站U P S 電源應(yīng) 變傳 感 器位 移傳 感 器應(yīng) 變傳 感 器應(yīng) 變傳 感 器應(yīng) 變傳 感 器位 移傳 感 器位 移傳 感 器位 移傳 感 器撓 度傳 感 器撓 度傳 感 器撓 度傳 感 器撓 度傳 感 器通道 1 通道 2 通道 3 通道 4 通道 5I n t e r n e t 遠(yuǎn)程監(jiān)控光交換機U P S 電源索力傳感器索力傳感器索力傳感器圖 李家沱長江大橋健康監(jiān)測系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D李家沱長江大橋結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)中，光纖光柵傳感采集系統(tǒng)與拉索索力自動化測試系統(tǒng)的采集方式和所使用的設(shè)備不同，但其基本采集和數(shù)據(jù)通訊方式必須統(tǒng)一，以利于系統(tǒng)的動態(tài)擴展，使數(shù)據(jù)通過統(tǒng)一的通訊接口協(xié)議傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理和控制系統(tǒng)中。溫度測量范圍 20℃~120℃溫度測量精度 1℃接口 RS485主要指標(biāo)串接傳感器數(shù)量 2～64數(shù)據(jù)傳輸距離 1200 米（不接中續(xù)器）電源 36V 交流電防雷標(biāo)準(zhǔn) 符合 IEEE 標(biāo)準(zhǔn) 數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)本系統(tǒng)同時對主塔、主梁進行在線監(jiān)測，由于多個光纖應(yīng)變傳感器具有不同的反射光中心波長，所以可以通過一根光纖串接成為光纖傳感鏈，每個監(jiān)測截面的應(yīng)力、溫度、加速度、撓度、位移傳感器用一根光纖連成一串，占用光纖傳感網(wǎng)絡(luò)分析儀的一個或多個通道，通過光纖傳感網(wǎng)絡(luò)分析儀自動采集各斷面的位移、應(yīng)力、溫度、加速度等信息；同時靠索力自動化采集系統(tǒng)獲取斜拉索索力信息。監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖 所示。10%，50Hz電子參數(shù)數(shù)據(jù)接口 10M 以太網(wǎng)口、RS232 串口、USB 口工作環(huán)境 0～40℃環(huán)境參數(shù)工作濕度 0～80% 無結(jié)露 索力采集子系統(tǒng)索力采集子系統(tǒng)主要由 JMM268C 數(shù)字化加速度傳感器、總線型多點采集控制器、監(jiān)測工作站和監(jiān)測軟件組成。S～1%F℃應(yīng)變 分辨率：1με；測量精度：177。實時監(jiān)測以傳感器自動采集數(shù)據(jù)方式實現(xiàn)，定期監(jiān)測以人工輸入數(shù)據(jù)方式實現(xiàn)。(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)正確運行，并保留斷點信息。(5) 系統(tǒng)軟件操作權(quán)限分為多級。(3) 數(shù)據(jù)采集軟件應(yīng)具有數(shù)據(jù)采集和緩存管理功能，并能對現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行基本的統(tǒng)計運算，以便顯示相應(yīng)信息。(2) 系統(tǒng)應(yīng)能在無人職守條件下連續(xù)運行，采集得到的數(shù)據(jù)可供遠(yuǎn)程傳輸和共享，采樣參數(shù)可遠(yuǎn)程在線設(shè)置。 斜拉索索力測量要求如下：測量方法：頻率法進行測定；測量周期：每年進行一次；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。5） 護欄狀況檢查護欄混凝土是否破損、露筋、風(fēng)化、剝落，鋼構(gòu)件是否銹蝕、變形、開焊、斷裂、缺件，油漆是否剝落，螺栓是否銹蝕、缺失，如發(fā)生以上病害應(yīng)形成量化記錄，并評估其工作狀態(tài)。支座檢查可以每季度進行一次，形成文字及圖片記錄，評估支座的工作狀態(tài)。預(yù)應(yīng)力鋼束錨頭部位應(yīng)重點檢查，沿預(yù)應(yīng)力筋的混凝土表面有無縱向裂縫對于裂縫，應(yīng)測量其位置、走向、數(shù)量、寬度、深度，監(jiān)測其發(fā)展?fàn)顩r，初步判斷產(chǎn)生的原因及對結(jié)構(gòu)的損傷程度。 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。1） 橋面狀況檢查橋面鋪裝是否平整，有無裂縫、局部坑槽、積水、沉陷、波浪、碎邊，橋面是否被污染；排水設(shè)施是否良好，泄水管是否堵塞和破損；標(biāo)志、標(biāo)線是否清晰、完好。以上內(nèi)容應(yīng)每月進行一次檢查，主要采用目測的方法，也可配以簡單工具進行測量。 橋面線形測量要求如下：測量規(guī)范：《工程測量規(guī)范》（GB5002693）及《公路勘測規(guī)范》（JTJ06199）；測量標(biāo)準(zhǔn)：按“國家二等水準(zhǔn)施測綱要”進行；測量方法：精密水準(zhǔn)儀；測量周期：每年兩次，分別在夏季及冬季；測量位置：兩防撞墻內(nèi)側(cè)的橋面處，需設(shè)立固定點，每次均應(yīng)在同一位置測量；需提供數(shù)據(jù)資料：測點布值；橋面縱向高程值及曲線圖；線形測量評估結(jié)論。提供成果：測點布值、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。 測點布設(shè)全橋風(fēng)速風(fēng)向儀測點布置如圖 所示。通過安裝風(fēng)速風(fēng)向?qū)崟r監(jiān)測系統(tǒng)，能了解橋址處環(huán)境風(fēng)力、風(fēng)向變化情況，為分析橋梁的工作環(huán)境、評價行車安全狀況、驗證橋梁風(fēng)振理論提供依據(jù)。10%）V；直流：2V， 工作環(huán)境：溫度：40℃～55℃；濕度 ：0～100%RH該儀器具有性能可靠、功能齊全、精度高、操作方便等特點，具有瞬時、二分鐘和十分鐘平均風(fēng)向風(fēng)速處理、顯示、大風(fēng)告警等功能。5176。精度：風(fēng)速：177。HFY1A 風(fēng)向風(fēng)速儀的主要技術(shù)參數(shù)：測量范圍：0～60 m/s；0176。因此,針對本橋結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)性能的實時監(jiān)測及評價就顯得尤為重要。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營。在實際的工程應(yīng)用中還需考慮斜索垂度、斜索減振器附加阻尼、溫度等因素的影響。 振動頻率法監(jiān)測索力基本原理振動頻率法間接測量斜索索力的基本原理是將斜索視為弦在一個平面內(nèi)的振動，建立斜索自振頻率與斜索張力間的函數(shù)關(guān)系，通過斜索的環(huán)境激勵響應(yīng)分析斜索自振頻率，再利用這一函數(shù)關(guān)系求取斜索索力?；谡駝宇l率法測量索力是目前測量斜拉索索力最廣泛采用的一種方法，但傳統(tǒng)上，在應(yīng)用這一方法時需要人工搖索，無法實現(xiàn)自動測量。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)計要素綜合確定。斜拉索的風(fēng)致振動（渦激振動、尾流弛振、雨振和紊流等）和由支座振動引起的振動等如果過大會引起拉索端部鋼絲的疲勞損壞，并會加速拉索防護層質(zhì)量的退化，甚至?xí)鸱浪只蚶髯o筒的損壞，使得拉索在遠(yuǎn)沒有達(dá)到設(shè)計壽命的情況下被迫更換。在斜拉橋的運營期內(nèi)，準(zhǔn)確掌握斜拉索索力分布和索力變化有助于監(jiān)測斜拉索的狀態(tài)、分析索力對斜拉橋結(jié)構(gòu)內(nèi)力的影響和正確指導(dǎo)索力校正，并作為進一步監(jiān)測的依據(jù)。 主梁加速度計布置斷面及測點示意圖圖 豎向加速度計安裝位置圖圖 縱、橫向加速度計安裝位置圖（ 加速度測點）1 73 542 6重 慶 李家沱 長 江大 橋長 期健康 監(jiān)測 方案23圖 主塔加速度計布置示意圖 斜拉索索力監(jiān)測大橋鋼索索力狀態(tài)是衡量橋梁是否處于正常運營狀態(tài)的一個重要標(biāo)志。全橋共布置加速度傳感器 26 個。1 g測量精度 1‰ .分 辨 率 ‰ .（在與 SEN01 解調(diào)儀配套情況下）波長范圍 1525nm～1565nm尺 寸 6556113 mm連接形式 FC/PC 或 熔接溫度補償形式 自補償使用溫度 30℃～85℃本橋在主梁跨中，1/4 跨中，邊跨跨中以及塔柱附近的主梁截面進行監(jiān)測，共布置了 7 個監(jiān)測截面，其中塔柱附近的主梁截面縱向布置，中跨跨中縱、橫、重 慶 李家沱 長 江大 橋長 期健康 監(jiān)測 方案22豎向布置，其余截面橫、豎向布置加速度傳感器。該類型加速度計具有精度高、靈敏度高、抗干擾、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)，主要用于大橋、大壩、大型結(jié)構(gòu)等低頻振動監(jiān)測。振動特性的監(jiān)測可采用加速度傳感器來實現(xiàn)，但是由于索塔、雙肋梁、主纜、吊索、斜拉索各自的固有振動特性不同，因此在選擇傳感器時要充分考慮傳感器的技術(shù)性能（頻率范圍、靈敏度、采樣特性等） 。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。結(jié)構(gòu)的整體性能改變時，其模態(tài)參數(shù)（如頻率、振型等）也會發(fā)生相應(yīng)的變化。橋梁結(jié)構(gòu)的受損和安全性降低主要是由于橋梁主要構(gòu)件和結(jié)構(gòu)的疲勞損傷的累積結(jié)果，而橋梁結(jié)構(gòu)疲勞損傷主要是由于動荷載作用下的交變應(yīng)力作用的結(jié)果。 系統(tǒng)主要配置1．溫度傳感器——SENT1 表面式光纖光柵溫度傳感器（如圖 所示）：圖 SENT1 表面式光纖光柵溫度傳感器表 光纖光柵溫度傳感器技術(shù)參數(shù)表項目 參數(shù) 標(biāo)準(zhǔn)量程 30 ℃～180 ℃測量精度 177。 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。測量元件采用 SENT1 表面式光纖光柵溫度傳感器。全橋測量截面布置情況如圖 所示。本健康監(jiān)測系統(tǒng)中采用光纖光柵溫度傳感器, 構(gòu)成單線多點溫度測量系統(tǒng)進行橋梁結(jié)構(gòu)溫度分布狀況的監(jiān)測。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。 SENS1 表面安裝式光纖光柵應(yīng)變傳感器主要用于測試主梁及主塔的應(yīng)變，既可以進行長期監(jiān)測，又可以在短期監(jiān)測完成后重復(fù)使用。其測點布置情況如圖 所（ 主梁應(yīng)力測點 ）（ 橫隔板應(yīng)力測點）（ 主梁應(yīng)力測點）（ 橫隔板應(yīng)力測點）重 慶 李家沱 長 江大 橋長 期健康 監(jiān)測 方案18示。