大跨度鋼筋混凝土拱橋健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究
2015-06-30
1、引言
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)橋梁建設(shè)理念逐步從“重建輕養(yǎng)”轉(zhuǎn)向“全壽命管養(yǎng)”。橋梁的服役期幾乎占據(jù)了橋梁整個(gè)生命期，關(guān)注橋梁服役期的狀態(tài)，確保橋梁時(shí)刻處于良好的服役狀態(tài)對(duì)保證人民生命財(cái)產(chǎn)安全具有重要意義。本文以某大跨鋼筋混凝土拱橋?yàn)檠芯繉?duì)象，對(duì)其健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，對(duì)同類型橋梁具有借鑒意義。
2、橋梁概況
某鋼筋混凝土拱橋全長(zhǎng)493.14m。橋孔布置：9×20m+220m+4×20m，橋面寬度為：2×(凈11+2×0.5m墻式護(hù)欄)。主孔為等截面懸鏈箱形無(wú)鉸拱，截面為三室箱，拱軸系數(shù)m=1.543，凈跨徑L=220m，凈矢高f=40m，矢跨比f(wàn)/L=1/5.5，拱上建筑為13×17.5m預(yù)應(yīng)力混凝土空心板橋面連續(xù)及雙柱式排架立柱，柱間設(shè)橫向聯(lián)系，引橋?yàn)轭A(yù)應(yīng)力混凝土空心板，橋面連續(xù)，下部為雙柱式墩臺(tái)，基礎(chǔ)為鉆孔灌注嵌巖樁。設(shè)計(jì)荷載為：汽—超20、掛—120。設(shè)計(jì)洪水頻率：1/300；地震烈度：6度區(qū)，按7度設(shè)防。
3、健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.1 健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)定位
常見(jiàn)的橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的布置主要可分為這幾個(gè)等級(jí)，分別為：全面的在線、實(shí)時(shí)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；在線與離線相結(jié)合的健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；專項(xiàng)在線、實(shí)時(shí)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
等級(jí)一：全面的在線、實(shí)時(shí)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
參考國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)地針對(duì)橋梁進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，傳感器系統(tǒng)布設(shè)全面，測(cè)點(diǎn)較多，系統(tǒng)功能強(qiáng)、可靠性高，采用目前國(guó)際上最先進(jìn)的、成熟的傳感器和設(shè)備，確保監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的先進(jìn)性、耐久性，但費(fèi)用相對(duì)較高。
等級(jí)二：在線與離線相結(jié)合的健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
采用在線與離線相結(jié)合的健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有測(cè)點(diǎn)數(shù)量布設(shè)適中，系統(tǒng)可靠性較高，采用目前國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的、成熟的傳感器和設(shè)備，確保監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的先進(jìn)性、耐久性，工程費(fèi)用適中。
等級(jí)三：專項(xiàng)在線、實(shí)時(shí)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
該等級(jí)的健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)其傳感系統(tǒng)布設(shè)精簡(jiǎn)，選取部分關(guān)鍵內(nèi)容進(jìn)行監(jiān)測(cè)，測(cè)點(diǎn)布設(shè)較少，采用目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)技術(shù)較好、性價(jià)比較高的傳感器和設(shè)備，未來(lái)維護(hù)更換方便，不包含人工巡檢系統(tǒng)，工程費(fèi)用較低。
等級(jí)四：離線健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
第四等級(jí)系統(tǒng)多適用于中小跨徑橋梁，或在經(jīng)費(fèi)不足的情況下選用，一般是每隔一定的時(shí)間到現(xiàn)場(chǎng)對(duì)橋梁的響應(yīng)進(jìn)行檢測(cè)，再根據(jù)檢測(cè)結(jié)果對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行評(píng)估，提出養(yǎng)護(hù)管理建議等。
對(duì)于該大橋，橋梁結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜，結(jié)構(gòu)重要性程度高，但等級(jí)一的健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)成本過(guò)高，因此采用等級(jí)二：在線與離線相結(jié)合的形式是比較適合本橋的。以下就本橋在線與離線相結(jié)合的健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行研究。
3.2 健康監(jiān)測(cè)測(cè)試項(xiàng)目
基于二等健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
3.3 數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)
數(shù)據(jù)傳輸是橋梁監(jiān)控監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的重要組成部分，數(shù)據(jù)傳輸采用有線與無(wú)線傳輸相結(jié)合的方式：現(xiàn)場(chǎng)組網(wǎng)采用有線連接；現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)通過(guò)遠(yuǎn)程數(shù)傳儀傳至遠(yuǎn)程控制中心，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng).
3.4 健康監(jiān)測(cè)軟件界面設(shè)計(jì)
橋梁健康監(jiān)測(cè)離不開(kāi)監(jiān)測(cè)軟件的開(kāi)發(fā)，健康監(jiān)測(cè)的軟件系統(tǒng)需具有：數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)查詢、結(jié)構(gòu)預(yù)警以及出具監(jiān)測(cè)報(bào)表等功能。
4、結(jié)語(yǔ)
本文針對(duì)某鋼筋混凝土拱橋進(jìn)行了健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，就健康監(jiān)測(cè)的等級(jí)選擇、測(cè)試內(nèi)容、測(cè)點(diǎn)布置及數(shù)據(jù)傳輸和健康監(jiān)測(cè)軟件界面設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行了論述，在大跨鋼筋混凝土拱橋健康監(jiān)測(cè)方面做了有益探索。
