湛江海灣大橋分布式健康監(jiān)測系統(tǒng)開發(fā)研究
2015-07-29
1 前言
隨著大跨度橋梁設計理論和施工技術的發(fā)展，近50年來建造了許多大型橋梁。為了確保這些龐然大物的安全需要開發(fā)安裝長期的健康監(jiān)測系統(tǒng)。典型的例子包括Commodore Barry橋監(jiān)測系統(tǒng)（美國）、金島大橋監(jiān)測系統(tǒng)（韓國）、明石海峽大橋檢測系統(tǒng)（日本）、Alamillo橋監(jiān)測系統(tǒng)（西班牙）、Hummer橋監(jiān)測系統(tǒng)（英國）等等。在這些長期監(jiān)測系統(tǒng)中，設計最完善的要數(shù)香港青馬大橋的風和結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)（WASHMS）。該系統(tǒng)由近350個傳感器及相關元件組成，包括最新的GPS定位系統(tǒng)。然而，當前的健康監(jiān)測系統(tǒng)缺乏能夠提供可靠的橋梁狀態(tài)診斷信息的技術。多數(shù)系統(tǒng)僅能夠從傳感器收集數(shù)據(jù)并做簡單的數(shù)據(jù)樹立。數(shù)據(jù)分析和評估工作還得由技術專家借助各種獨立的分析工具來進行。對于一個象WASHMS這樣的實時監(jiān)測系統(tǒng)，每天按高采樣頻率（例如100Hz）收集到的海量數(shù)據(jù)將使工程師的電腦不堪重負，分析評估非常困難而且效果不好。
本文介紹了湛江海灣大橋健康監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)。湛江海灣大橋位于廣東省西南部。它跨越雷州半島麻斜海灣連接湛江市赤坎區(qū)和坡頭區(qū)。該橋具有如下不利條件：高地震烈度（7度）、高風速、厚粘土層覆蓋海床、高腐蝕性的海水、雷暴頻繁、高溫、高濕度等。所有這些不利條件在設計中都考慮到了。但是，作為一個國家生命線的工程，它建成后的安全將更為重要。因此，很有必要監(jiān)測該橋施工和營運期間的實時健康狀態(tài)。該橋健康監(jiān)測系統(tǒng)的設計指導原則為：簡潔、實用、可靠及廉價?；谑澜绺鞯丶扔袠蛄罕O(jiān)測系統(tǒng)的經(jīng)驗，該系統(tǒng)被設計為利用最少的傳感器和數(shù)據(jù)分析結(jié)構(gòu)最關鍵部位的實時靜態(tài)和動態(tài)參數(shù)。該系統(tǒng)在大橋設計階段即開始了研究，并實現(xiàn)了和大橋的施工同步安裝，同步建成。
