英德北江三橋健康監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2015-06-24
橋梁結(jié)構(gòu)作為大型土木工程結(jié)構(gòu)由于荷載作用、疲勞與腐蝕效應(yīng)、材料老化以及缺乏及時(shí)的維修，在使用期內(nèi)將不可避免地產(chǎn)生損傷累積、抗力衰退而影響結(jié)構(gòu)壽命，甚至導(dǎo)致突發(fā)事故。
如對橋梁的疲勞損傷進(jìn)行監(jiān)測，對橋梁的健康狀況給出評估，及時(shí)采取措施，將會提高橋梁的使用壽命，減少事故的發(fā)生。橋梁健康監(jiān)測及診斷系統(tǒng)的研究與發(fā)展正是在此基礎(chǔ)上應(yīng)運(yùn)而生。
橋梁健康監(jiān)測的基本內(nèi)涵是通過對橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)的監(jiān)測與評估，為橋梁工程在特殊氣候、交通條件下或運(yùn)營狀態(tài)嚴(yán)重異常時(shí)發(fā)出預(yù)警信號，為橋梁維護(hù)、維修與管理決策提供依據(jù)和指導(dǎo)。
國際上從80年代中后期開始建立各種規(guī)模的橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)，如挪威的Skarnsundet斜拉橋（主跨530ｍ）[1]、丹麥主跨1624ｍ的Great Belt East懸索橋[2]。我國近年來新建的各類大跨徑橋梁無一例外的安裝了結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)，如潤揚(yáng)大橋[3]、蘇通大橋[4]、東海大橋[5]。
英德市北江三橋位于英德市英城區(qū)北部新舊城區(qū)接合部，北江江灣河段，分為主橋、引橋和引道三部分。項(xiàng)目起于觀音山大道及和平路平交處，終點(diǎn)與楊萬里大道相交，路線呈西東走向，路線全長約4.271km。橋梁部分全長1505m，其中主橋采用獨(dú)塔單索面墩、塔、梁固結(jié)的預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋，跨徑組合為：160m+160m，總長320m。主梁采用單箱三室斷面。主塔采用獨(dú)柱式，橋面以上高度為84m。主墩采用單箱雙室截面空心墩。斜拉索為PES（FD）7-139～PES（FD）7-241規(guī)格的雙層HDPE防護(hù)低應(yīng)力平行熱鍍鋅鋼絲拉索。
1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能
英德大橋結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)的功能和目的主要是根據(jù)大橋自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，綜合考慮大橋所處的環(huán)境和當(dāng)前的結(jié)構(gòu)狀況來設(shè)計(jì)的，內(nèi)容如下：
1.1 環(huán)境監(jiān)測 英德大橋的環(huán)境監(jiān)測主要是通過空氣溫濕度計(jì)對橋址處的環(huán)境溫度、濕度進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測，統(tǒng)計(jì)掌握大橋環(huán)境狀況，為大橋材料性能及耐久性評估提供環(huán)境分析數(shù)據(jù)。
1.2 風(fēng)荷載監(jiān)測 英德大橋的風(fēng)荷載監(jiān)測主要是通過風(fēng)速儀對橋址處的風(fēng)速風(fēng)向進(jìn)行監(jiān)測，記錄異常風(fēng)荷載，從而為異常風(fēng)速狀況下的橋梁工作狀況（如變形、應(yīng)力變化等）的分析提供荷載數(shù)據(jù)。
1.3 交通荷載監(jiān)測 英德大橋的交通荷載監(jiān)測主要是通過動態(tài)稱重系統(tǒng)（WIM）在不中斷交通的情況下記錄車流量、車速、軸重、軸距等關(guān)鍵交通荷載信息，經(jīng)分析統(tǒng)計(jì)其汽車荷載模型，用于橋梁承載能力評定，并輔助進(jìn)行日常交通管理和橋梁結(jié)構(gòu)安全管理。
1.4 撓度變形監(jiān)測 主要是通過GPS（全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)）、傾角儀來監(jiān)測橋梁在運(yùn)營期間內(nèi)，在活載、恒載及長期荷載作用下，橋梁主要結(jié)構(gòu)斷面的位移情況，塔身的位移通過沿塔身布設(shè)的小量程高精度傾角儀來監(jiān)測，從而預(yù)警和掌握橋梁結(jié)構(gòu)剛度變化情況，為橋梁整體狀況評估提供數(shù)據(jù)。
