贵州坝陵河大桥健康监测系统设计

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1、贵州坝陵河大桥健康监测系统设计纪为详，郭翠翠，李星新，钟继卫15贵州坝陵河大桥健康监测系统设计纪为详，郭翠翠。，李星新，钟继卫·。(1．贵州高速公路开发总公司，贵州贵阳550004；2．中铁大桥局集团桥科院有限公司，湖北武汉430034；3．桥梁结构安全与健康湖北省重点实验室，湖北武汉430034)摘要：为监测西部山区大跨度钢桁梁悬索桥——贵州坝陵河大桥的运营安全状态，指导其科学管养维护，设计并建立坝陵河大桥健康监测系统。根据桥址环境和结构特点，选定监测内容并确定系统组成，进行各种测点传感器的选择、布设，并制定监测手段、数据采集分析策略及系统传输架构。该系

2、统能实时评判桥梁的安全与健康状况，及时发现和排除安全隐患，为大桥安全运营提供科学保障。关键词：坝陵河大桥；钢桁梁悬索桥；健康监测系统；设计中图分类号：U446．2文献标志码：A文章编号：1671—7767(2012)03一O0l5一O51引言些因素给大桥的运营安全带来隐患。为了实现运营白1940年美国塔科马大桥发生风毁事故以后，阶段大桥安全状态的可知性、可测性，及时了解、掌桥梁在成桥运营阶段安全监测的重要性就引起了工握大桥的安全状态，验证设计理论并指导后续同类程界的关注。与传统的桥梁定期巡检技术相比，运型桥梁的设计，有必要研究和建立坝陵河大桥结构营阶段安全

3、监测具有广泛性、综合性、实时性及智能运营安全监测系统。性等特点，可实时监测桥梁运营状况，并能根据已有的监测数据，对未来桥梁的承载能力状态作出合理2监测内容与系统组成的预测和判断[1]，因而近年来得到了较快发展。坝陵河大桥作为千米级悬索桥，具有塔柱高、跨贵州坝陵河大桥是沪瑞国道主干线上的重要咽度大、结构柔的特点，整个体系几何非线性影响明喉工程，桥型为主跨1088m双塔单跨双铰钢桁梁显。采用的钢桁梁与正交异性桥面结构形式使得局悬索桥，大桥实景如图1所示，跨径组成为(248+部疲劳成为大桥的主要损伤模式。桥址处岩溶高度1088+228)m，东锚碇为重力锚，西锚碇

4、为隧道锚。发育，世界第一隧道锚的安全运营也是需重点关注目前，坝陵河大桥为国内已建成最大跨度钢桁梁悬的内容之一。此外，独特的气候环境对结构的影响索桥，其隧道锚为世界最大规模的隧道锚。也不容忽视。综合以上特点，确定坝陵河大桥健康大桥位于喀斯特地貌的西部山区，岩溶发育，降监测系统的监测内容为：①环境变量。包括风、温湿水充沛，峡谷风、雾多，湿度大，紫外线强，冰雹、雷暴度、温度、交通荷载等。②几何状态。包括主梁线等灾害性天气频发，且运输煤等矿产超载车较多，这形、桥塔偏位、支座变位等。③力学性能。包括应力、索力、疲劳等。④振动监测。包括振动、地震监测。⑤隧道锚位移。包

5、括沉降、倾斜等。该监测系统主要由7个子系统有机构成，即传感器子系统、数据采集与传输子系统、数据处理与控制子系统[2“]、预警报警子系统、安全评估子系统、监测与评估软件子系统和电子化人工巡检子系统构成，系统工作流程如图2所示。3测点布设与监测手段根据结构受力特点，结合结构计算分析结果和图1坝陵河大桥危险性分析，设计安装347个各类传感器，传感器测收稿日期：2012—03—02作者简介：纪为详(1961一)，男，高级工程师，1989年毕业于同济大学公路与城市道路专业，工学学士(E—mail：969402748@163．com)。16世界桥梁20l2，40(3)

6、变化情况，掌握桥梁处风特征和桥梁风荷载。(2)温湿度监测。在东锚室、西锚室、主跨跨中布设5个温湿度传感器监测锚室和环境温度场、湿度的实时变化。(3)结构温度监测。在主梁跨中断面、桥塔塔柱断面布设4O个光纤光栅温度传感器和3O个数字温度传感器，监测大桥主要构件的温度及温度梯度情况，其中光纤光栅温度传感器同时用于光纤光栅应变传感器的温度补偿。图2系统工作流程(4)车辆荷载监测。动态称重子系统提供交通点布置如图3所示。流量、车速、车轴、车重等数据信息，为桥梁结构使用3．1环境变量监测工作性能评估提供明确的荷载输入，确定其对今后(1)风速风向监测。在东塔塔顶、主梁

7、L／4断可能增长的交通荷载的承受适应能力，控制超限运面、跨中断面布设2台三向超声风速风向仪和3台输对桥梁结构造成的不利影响。共布设4个车道压机械式风速风向仪，实时监测桥址处风速和风向的电薄膜式车速车轴仪。156400镇宁(东)108800(主跨)228ooI胜境关(西)双向风速仪(1)湿度仪(2)斜仪(2)倾斜仪监测中心大楼(a)立面数字温度传感器(24)位移计(2)三向风速仪(2)温湿度仪(1)光纤应变传感器(8)光纤应变传感器(22)光纤温度传感器(4)光纤温度传感器(14)挠度计(22个，布于加劲梁18分点)位移计(2)振动传感器(3)位移计(2)位

8、移计(2)车速车轴仪(2)磁致伸缩仪(2)磁致伸缩仪(2)摄像仪(