大跨桥梁健康检测与评估

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1、大跨桥梁健康监测与评估目录1引言2大型桥梁健康监测系统概述3润扬长江大桥实例4结语1引言自20世纪50年代以来，桥梁健康监测的重要性就逐渐被认识，但受检测、监测手段比较落后的限制，在应用上一直未得到推广和重视。近年来随着大跨径桥梁的轻柔化及形式与功能的复杂化，这项技术成为国内外学术界、工程界的研究热点。许多国家都在一些已建和在建的大跨桥梁上进行了有益的尝试：丹麦曾对总长1726m的Faroe跨海斜拉桥进行施工阶段及通车首年的监测，另外，他们在主跨1624m的GreatBeltEast悬索桥上也开始了相关的尝试；泰国与韩国

2、目前也已开始在重要桥梁上安装永久性的实时结构整体与安全性报警设备；香港的青马大桥、内地的虎门大桥、徐浦大桥、江阴大桥等在施工阶段也已开始传感器的安装，以备将来运营期间的实时监测。这种技术的成功开发与应用将起到确保桥梁安全运营、延长桥梁使用寿命的作用。同时通过早期桥梁病害的发现能大大节约桥梁的维修费用，可以避免最终频繁大修关闭交通所引起的重大损失。近年来，国内发生的几起大桥坍塌或局部破坏事故在很大程度上是由于构件疲劳加之监测养护措施跟不上，从而严重影响构件的承重能力和结构的使用。因此，对桥梁结构健康监测非常必要和迫切。2大

3、型桥梁健康监测系统概述：2.1组成部分大型桥梁健康监测系统一般应包括以下内容：（1）传感系统。由传感器、二次仪表及高可靠性的工控机等部分组成。（2）信号采集与处理系统。实现多种信息源、不同物理信号的采集与预处理,并根据系统功能要求对数据进行分解、变换以获取所需要的参数,以一定的形式存储起来。（3）通信系统。将处理过的数据传输到监控中心。（4）监控中心。利用可实现诊断功能的各种软硬件对接收到的数据进行诊断,包括结构是否受到损伤以及损伤位置、损伤程度等。传感器监测到的实时信号,经过采集与处理,由通信系统传送到监控中心进行分析

4、和判断,从而对结构的健康状况作出评估。2.2监控内容一般大型桥梁健康监测系统对以下几方面进行监控:①结构的固定模态及其相对应的结构阻尼;②桥梁在正常车辆荷载及风载作用下的结构响应和力学状态;③桥梁在突发事件(如强烈地震、意外大风或其它严重事故等)之后的损伤情况;④桥梁结构构件的真实疲劳状况;⑤桥梁重要非结构构件(如支座)和附属设施的工作状态;⑥大桥所处的环境条件,如风速、温度、地面运动等。2.3监控系统功能大型桥梁因其桥型、重要性、使用年限等因素的不同,其健康监测系统的预期目标也有所不同。以润扬长江大桥为例,该桥健康监测

5、系统主要包括如下几个方面的功能:①报告大桥在各种工作环境下的结构载荷变化;②设定日常信道报警系统用于桥梁的日常运营管理;③报告大桥各主要构件的实际工作状况,为结构维护提供依据;④报告大桥主要构件有否任何损坏或者累积性的损伤并设立报警系统;⑤对大桥主要构件有否潜在损坏及其主要构件的剩余使用寿命进行评估;⑥对大桥结构的健康状况、结构安全可靠性进行评估。3润扬长江大桥实例工程简介：润扬长江大桥即镇江-扬州长江公路大桥。润扬长江大桥于2000年10月20日开工建设，她跨江连岛，北起扬州，南接镇江，全长35.66公里，主线采用双向

6、6车道高速公路标准，设计时速100公里，工程总投资约53亿元，工期5年，2005年10月1日前建成通车。润扬大桥连接京沪、宁沪、宁杭三条高速公路，并使这三条高速公路和312国道、同三国道主干线、上海至成都国道主干线互连互通，成为长江三角地区又一重要的路网枢纽。该项目主要由南汊悬索桥和北汊斜拉桥组成，南汊桥主桥是钢箱梁悬索桥，索塔高209.9m，两根主缆直径为0.868m，跨径布置为470m＋1490m＋470m；北汊桥是主双塔双索面钢箱梁斜拉桥，跨径布置为175.4m+406m+175.4m，倒Y型索塔高146.9m，钢

7、绞线斜拉索，钢箱梁桥面宽。该桥主跨径1385m比江阴长江大桥长105m。3.1主梁线形的测量：关于主梁线形(竖向、横向、纵向的位移)的监测,目前常用的方法是光电测距(EDM)和GPS方法.润扬大桥所处的江面较宽,时常出现大风、大雾和雨雪等天气,这些因素会严重影响测量，而采用GPS技术进行主梁线形的监测可以避免以上问题。对于润扬长江大桥南汊桥在主跨中间和四分点处的两侧共设6个测点,GPS接收机用特制的密封盒固定在箱梁外侧底板边缘处.斜拉桥亦采用GPS技术进行线形测量,在斜拉桥上分别设8个测点(主跨跨中和四分点处共6个测点,

8、索塔各一个测点).3.2大桥钢索索力的监测大桥钢索索力状态(悬索桥主缆、吊索、斜拉索等)是衡量大桥是否处于正常运行状态的一个重要标志.目前,可采用光纤传感器、电阻应变仪、钢丝振弦应变仪、磁致弹性测力仪、振动方法等进行缆索拉力的测量或监测.主缆采用磁致弹性测力仪的直接方法进行连续监测,同时采用振动方法进行间接检测,确保