京沪高速公路子牙新河特大桥定期监测Word文档下载推荐.docx

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根据《京沪高速公路子牙新河特大桥检测报告》结论及补充检测，箱梁存在以下病害：

箱梁翼板与腹板间纵向裂缝，于距支座中心线2～3m处出现，由支座向跨中方向开展，跨中附近裂缝宽度最宽。

在桥上车辆通过时裂缝有一定程度的开展。

针对以上病害，准备对翼板与腹板间纵向裂缝严重的北京方向67孔第3号梁、上海方向67孔第2号梁进行了应急加固，同时在应急加固前对第1、67、68跨进行定期监测，以便准确了解桥梁的真实工作状态和运行状况，为加固和养护提供有力的技术资料。

底板典型病害

腹板典型病害

1.2定期监测的目的和意义

建立子牙新河大桥桥梁定期监测系统，就是要对该桥梁结构的病害损伤情况及其发展趋势进行长期（定期）的实时监测，以便及时查明发生病害损伤的原因，及时发现并消除桥梁结构存在的安全隐患，从而保证大桥的安全运营，及时掌握大桥运营状况，防患于未然，及时了解桥梁工作状况。

子牙新河大桥定期监测系统拟采用实时定期监测的模式，根据对子牙新河大桥的结构特点，运营状况及未来交通荷载的变化趋势与预测的基础上，提出该桥系统技术方案及施工图设计，以及大桥现场和数据处理中心硬件配置等一套完整的计算机采集分析系统，通过该系统获取桥梁结构病害发展及运营状况的重要信息，从而实现对桥梁的重要状态参数（如挠度、裂缝扩展、等）的实时定期监测，并在多种信息特征的提取及融合之上实现对大桥加固状况及病害损伤情况的监测和评估，从而实现对该桥结构承载力，运营状况和性能退化的长期监测和评估，为保障大桥的运营安全，提高科学养护和维修的技术水平提供有力的技术支持。

2系统设计

2.1设计目标

本设计预期总体目标是：

通过对子牙新河大桥重要病害跨的监测、试验，准确了解大桥的工作运营状况，检验加固效果同时直接服务于桥梁安全评估，该系统应满足以下目的：

（1）通过对使用中桥梁结构的动态跟踪检查及其运营状况的监测，及时查明结构现存缺陷与质量衰变，并评估分析其在所处环境条件下的可能发展势态及其对结构安全运营造成的可能潜在威胁，为养护需求、养护措施采用决策提供科学依据，以达到运用有限的养护资金获得最佳养护效果，确保结构安全运营的目的。

（2）通过长期的定期监测，了解桥梁的主要部位的变位情况及主要裂缝的扩展情况，为评估养护提供重要资料。

（3）对加固前后的桥梁实际运营状况提供依据和参考，检验加固效果。

2.2设计参考依据

1．《公路工程质量检验评定标准》（JTG　F80/2-2004）

2．《公路数据库编目编码规则》JTT　132-2000

3．《公路桥涵养护规范》JTGH11-2004

4．《软件工程国家标准》GB8657

5．《建筑与建筑群综合布线系统工程设计及验收规范》GB/T50311-12

6．《电子设备雷击保护导则》GB/T7450-1987

7．《计算机场地安全要求》GB/T9361-1988

8、《公路钢筋砼及预应力混凝土桥涵设计规范》JTJ023-85

9、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTGD62—2004

10、《公路桥涵施工技术规范》JTJ041—2000

11、《北京-上海公路青县至吴桥段高速公路竣工图》2000年

12、《京沪高速公路子牙新河特大桥检测报告》2008年

2.3总体方案设计

该系统的方案主要针对大桥重要病害部位的监测、桥梁结构整体变位监测。

2.3.1监测区段选择

根据设计指导思想及设计原则,选择重要及有代表性的桥梁结构部位进行实时定期监测。

该桥梁第1、67、68跨进行定期监测，采用双向重点病害部位梁的监测，具体为：

2.3.2监测内容及测点布设原则

监测点布设主要考虑的因素有：

桥梁结构类型、监测内容、传感器本身的特点、易损性分析结果等。

具体布置如下：

①结构空间变形主控制点；

②裂缝病害较为严重部位，梁底受力裂缝和腹板裂缝。

静挠度（桥梁整体变位）测点布置

监测区段

结构形式

监测说明

布置位置

测点个数

备注

第1跨

连续箱梁

静挠度

跨中及支座墩顶

2~3

可选择多片梁

第67跨

第68跨

裂缝扩展测点布置

裂缝监测

超限裂缝梁底及腹板

4~6

可考虑支座处箱梁内顶板

北京方向第3号梁、上海方向第2号梁腹板及底超限裂缝

4~8

梁底横向及腹板纵向裂缝

2.3.3传感器选择

（A）结构变位（静挠度）传感器

结构变位采用静力水准（连通液位计），测试原理如下：

静力水准（即连通液位计）方式测试桥梁挠度的基本原理，就是利用液体在连通的管道中，会由于重力的作用下，在不同的位置的液面高度会相同。

对于最小的静力水准系统至少需要两个静力水准仪，一个布置在参考点（即不会有挠度变化的点，通常是桥墩或桥头），另一个布置在待测点。

两个静力水准仪通过液管连接在一起，并加入适当的液体使得液面高度处于量程的中间位置。

这样当待测点发生挠度时，两个静力水准的液面相对于其筒体的位置就会变化，测试这种变化就可计算出待测点相对于参考点的位移，从而达到测试桥梁挠度的目的。

如图1所示，表明了两个静力水准的测试过程。

假定左侧的静力水准布置在参考点，右侧的布置在待测点。

从左到右描绘了当待测点发生挠度变化时，液面的变化情况。

同时从图中也可看出该怎样计算挠度的值，即首先要读取两个静力水准仪的初读数x1和x2，当发生挠度变化时再读取x1’和x2’，这样挠度

h=2*│x1－x1’│=2*│x2－x2’│

静力水准传感器图

主要技术指标：

分辨率：

0.01mm

量程：

100mm或50mm

（B）裂缝扩展传感器

裂缝扩展的监测主要采用表贴式裂缝计，该裂缝计采用振弦原理，在实际使用时只需把它安装在一对横跨裂缝缝与表面裂缝的固定杆，即可准确实时测量桥梁结构裂缝的开合度。

性能：

　　1、准确、结实和极佳的长期稳定性

　　2、适宜遥控读数和数据记录

　　3、坚韧、柔性的铠甲或屏蔽电缆

　　4、电缆长度可超过1000m　

　　规格：

　　1、范围：

最大至100mm

　　2、灵敏度：

0.025％量程

　　3、精确度：

±

0.2％量程（全刻度）

　　4、工作温度：

-20℃～＋70℃

振弦式裂缝计

3数据采集与传输

3.1数据采集

数据采集系统可采用两种方案，一种即人工定期采集，一种是自动化采集。

分别做如下综述：

人工定期采集

根据现场的工作条件和养护要求，桥梁养护人员可利用便携式设备，如笔记本电脑，数据采集仪等不定期的到现场进行数据采集，并将采集的数据送给数据处理中心（或养护中心工作站）进行分析评估。

该种采集方式实时性较差。

自动化采集

采用自动化采集模块，在传感器施工后直接将自动化采集模块安装于桥梁当中，通过自动化采集设备每天定时（如1小时）对桥梁的响应情况进行实时采集并传输给工作站计算机，同时在工作站进行数据处理和加工以达到实时的目的，该种采集形式自动化程度较高，一般不需要人工干预，可设置自动报警功能，同时可通过手机短信等形式实时通知养护管理人员桥梁目前的工作状况。

如裂缝超过设置限值，或桥梁变位过大等警告信息。

3.2数据传输

根据数据采集的方式决定数据传输的形式，数据传输系统采用自动传输和人工收集。

如果采用人工采集，基本不存在数据传输的问题，不定期的采集后直接有移动存储设备（如笔记本电脑，U盘，移动硬盘等）取回，因此此种数据传输较简单，只是数据实时性较差。

如果采用自动采集，则传输系统可设计为有线和无线，考虑到该桥的实际状况，采集的数据量较小，有线（主要是光纤）困难，因此可采用GPRS传输。

关于GPRS传输在此做一详细说明。

3.2.1GPRS网络概述

GPRS是一种新的移动数据通信业务，在移动用户和数据网络之间提供一种连接，给移动用户提供高速无线IP。

GPRS采用分组交换技术，每个用户可同时占用多个无线信道，同一无线信道又可以由多个用户共享，资源被有效的利用，数据传输速率高达160Kbps。

使用GPRS技术实现数据分组发送和接收，用户永远在线且按流量计费，迅速降低了服务成本。

3.2.2GPRS无线网络的工作方式

在GPRS的实际工程应用中，现场可能有各种特殊情况，导致GPRS的应用方式可能不尽相同。

但不论形式如何变化，利用GPRS进行数据传输的原理是类似的，基本原理图如图所示

基本原理图

传输方案

适合该桥的无线传输拓扑图

3.2.3无线传输的硬件设备

在该系统的无线传输方案中，养护中心站（或数据处理中心）采用无线网卡接入或通过ADSL拨号，固定IP地址等接入，实时接收采集站发送的数据，并对各站进行实时监控。

各桥梁现场采集站的现场仪表通过RS-232通讯口与GPRSDTU传输模块连接，每一个GPRSDTU传输模块装入一个中国移动的数据SIM卡即可。

3.3系统供电

大桥传感设备的用电量较低，所有设备基本都是正负12伏供电，考虑到子牙新河大桥的工作环境，取动力电不太可能，因此可采用太阳能供电和电瓶供电两种方式，太阳能供电价格稍高，但属于清洁型能源，完全可以满足该桥定期和实时监测的需要；

电瓶供电价格较低，但要定时的有工作人员取回电瓶充电（一般每月充电一次），如果有备用电瓶，基本也可满足实时性的要求。

4监测资料的整编评估

系统对监测分析结果以标准的表格形式进行，对分析结果以数据库形式存储，可形成长期的档案，方便养护管理人员对结构状况的查询与分析。

监测资料整编整理工作的主要内容是：

1、实时检查各观测项目原始监测数据记录的正确性、准确性和完整性。

如有漏测、误读（记）或异常，及时补（复）测、确认或更正。

2、进行各观测物理量的计（换）算（主要是观测跨的变位和典型裂缝的发展趋势），填写或生成数据记录表格。

3、随时点绘观没物理量过程线图（如裂缝的扩展的趋势），考察和判断测值的变化趋势。

如有异常，应及时分析原因，并备忘文字说明。

原因不详时，应及时上报主管部门。

如达到预警值则发出预警。

4、随时整理检测/监测记录，补充或修正有关监测系统的变动情况，确保资料的衔接与连续性。

5、整合监测资料，提供实时预警，同时结合养护管理系统，对桥梁的状况进行评估和反馈。

5初步设计图纸

由于图纸不全，初步设计图纸暂没画，可参考测点布置和监测区段选择章节。