大跨度鋼筋混凝土拱橋健康監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計研究
2015-06-30
1、引言
隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，我國橋梁建設(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)了橋梁整個生命期，關(guān)注橋梁服役期的狀態(tài)，確保橋梁時刻處于良好的服役狀態(tài)對保證人民生命財產(chǎn)安全具有重要意義。本文以某大跨鋼筋混凝土拱橋為研究對象，對其健康監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計進行研究，對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墻式護欄)。主孔為等截面懸鏈箱形無鉸拱，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/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，引橋為預(yù)應(yīng)力混凝土空心板，橋面連續(xù)，下部為雙柱式墩臺，基礎(chǔ)為鉆孔灌注嵌巖樁。設(shè)計荷載為：汽—超20、掛—120。設(shè)計洪水頻率：1/300；地震烈度：6度區(qū)，按7度設(shè)防。
3、健康監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計
3.1 健康監(jiān)測系統(tǒng)定位
常見的橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)的布置主要可分為這幾個等級，分別為：全面的在線、實時健康監(jiān)測系統(tǒng)；在線與離線相結(jié)合的健康監(jiān)測系統(tǒng)；專項在線、實時健康監(jiān)測系統(tǒng)。
等級一：全面的在線、實時健康監(jiān)測系統(tǒng)
參考國際標準，系統(tǒng)地針對橋梁進行了監(jiān)測，傳感器系統(tǒng)布設(shè)全面，測點較多，系統(tǒng)功能強、可靠性高，采用目前國際上最先進的、成熟的傳感器和設(shè)備，確保監(jiān)測系統(tǒng)的先進性、耐久性，但費用相對較高。
等級二：在線與離線相結(jié)合的健康監(jiān)測系統(tǒng)
采用在線與離線相結(jié)合的健康監(jiān)測系統(tǒng)具有測點數(shù)量布設(shè)適中，系統(tǒng)可靠性較高，采用目前國內(nèi)外先進的、成熟的傳感器和設(shè)備，確保監(jiān)測系統(tǒng)的先進性、耐久性，工程費用適中。
等級三：專項在線、實時健康監(jiān)測系統(tǒng)
該等級的健康監(jiān)測系統(tǒng)其傳感系統(tǒng)布設(shè)精簡，選取部分關(guān)鍵內(nèi)容進行監(jiān)測，測點布設(shè)較少，采用目前國內(nèi)生產(chǎn)技術(shù)較好、性價比較高的傳感器和設(shè)備，未來維護更換方便，不包含人工巡檢系統(tǒng)，工程費用較低。
等級四：離線健康監(jiān)測系統(tǒng)
第四等級系統(tǒng)多適用于中小跨徑橋梁，或在經(jīng)費不足的情況下選用，一般是每隔一定的時間到現(xiàn)場對橋梁的響應(yīng)進行檢測，再根據(jù)檢測結(jié)果對結(jié)構(gòu)進行評估，提出養(yǎng)護管理建議等。
對于該大橋，橋梁結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜，結(jié)構(gòu)重要性程度高，但等級一的健康監(jiān)測系統(tǒng)成本過高，因此采用等級二：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)測系統(tǒng)設(shè)計進行研究。
3.2 健康監(jiān)測測試項目
基于二等健康監(jiān)測系統(tǒng)。
3.3 數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)設(shè)計
數(shù)據(jù)傳輸是橋梁監(jiān)控監(jiān)測系統(tǒng)的重要組成部分，數(shù)據(jù)傳輸采用有線與無線傳輸相結(jié)合的方式：現(xiàn)場組網(wǎng)采用有線連接；現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)通過遠程數(shù)傳儀傳至遠程控制中心，整個網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng).
3.4 健康監(jiān)測軟件界面設(shè)計
橋梁健康監(jiān)測離不開監(jiān)測軟件的開發(fā)，健康監(jiān)測的軟件系統(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)測報表等功能。
4、結(jié)語
本文針對某鋼筋混凝土拱橋進行了健康監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計，就健康監(jiān)測的等級選擇、測試內(nèi)容、測點布置及數(shù)據(jù)傳輸和健康監(jiān)測軟件界面設(shè)計等方面進行了論述，在大跨鋼筋混凝土拱橋健康監(jiān)測方面做了有益探索。
