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福州桥健康监测

福州桥健康监测

一、项目简介

    八尺门大桥是沈阳至海口国家高速主干线福鼎至宁德高速公路的特大桥,主桥上部为四跨(90m+2×170m+90m)预应力混凝土变截面连续钢构箱梁,总长520m。设计荷载:汽车-超20,挂车-120,无人群荷载,于2003年9月竣工通车。

   下白石大桥属于国家干线高速公路沈海线(闽)福鼎至宁德高速公路上的一座特大型桥梁,主桥上部结构为跨径145M+2x260M+145M的预应力混凝土连续刚构,桥梁全长810米该桥设计荷载为汽超-20,挂-120,无人群荷载,于2003年7月建成通车。

二、系统配置

1、系统的特点

(1) 防尘机箱最大限度满足野外及恶劣环境的使用;

(2) 以工控机为基础的硬件和软件环境,实时显示测量结果;

(3) 中文视窗WIN2000操作系统下32位采样和分析软件;

(4) 每通道独立放大器,大大提高了抗干扰能力;

(5) 多通道并行同步采样;

(6) 每个子站之间的扩展距离最大为200m,应用于分布式采集;

(7) 断电自动恢复和错误报告功能;

(8) 网络采集,实现采集分析自动控制;

2、系统的设计思路

    为了保证可靠性原则,将温度、应力、加速度、动位移集成在一个系统。

    采集信号的传输采用光纤进行传输,有效的解决了数据的长距离传输,同时保证各个采集子站的电独立性,局部损坏对整个系统的其他部分没有影响。遵循独立性的原则。

    采集控制工控机和预处理计算机的放置在桥的中心位置,保证导线距离的最短,节约成本。

    预处理计算机对测试数据进行实时分析,并且通过GPRS模块将实时分析的特征值传输到远端的数据中心。

3、传感系统

3.1 介绍

    传感系统分为动应变、加速度、动位移、温度等4个类别,主要完成大桥在运营过程中的动态响应、环境温度等原始信号的获取,将物理量转换成电信号。应变信号实用传统的自补偿应变片,加速度传感器实用941B,动位移使用专用传感器,温度考虑使用热点偶。

3.2 所用传感器

a、应变传感器

b、加速度传感器

c、动位移传感器

d、拉线位移传感器

4. 信号采集与处理系统

    信号采集与处理系统是实现桥梁健康监测和评估工作的重要环节。该系统主要包括有:信号调理采集系统、传输控制系统,预处理系统等几个部分。

预处理系统:主要完成每天采集数据的峰值、方差、均值等分析处理以及通过GPRS和远程计算机通讯传输分析结果、远程计算机的控制采集分析过程。

信号调理采集系统:将应变计、941B的加速度信号,位移传感器的电压信号、温度传感器信号进行放大滤波,模拟调理。A/D转换器将调理后的模拟信号转换成数字信号。

采集传输控制系统:通过光纤连接调理采集系统,控制信号调理采集系统的参数,采集数据的实时传输,和采集控制计算机通讯,将原始数据存入计算机。

 

三、实验过程

1、监测的主要内容

(1)、环境温度

(2)、应力

(3)、加速度

(4)、动位移

2、长期监测方案

2.1 监测内容及测点布置

下白石大桥

2.1.1、应变测试断面:

2.1.2、温度测试断面:

2.1.3、动位移与加速度测试断面:

 

备注: 应变测点共55个(其中跨中截面1*9+3*5个,支座截面2*13个,L/4截面1*5个)

温度测点共18个(其中箱内1*6+1*4个,箱外:2*4个)

加速度测点共23个(竖向、横向各9个,纵向5个)                         动位移测点共9个+5个

八尺门大桥

2.2.1、动位移与加速度测试断面:

 

2.2.2、应变测试断面:

 

加速度测点共个16(横向、竖向各6个,纵向4个)

动位移测点共6个

应变测点共32跨中截面1*9+1*5个,支座截面2*13个,L/4截面1*5个)

温度测点共18其中箱内1*6+1*4个,箱外2*4个)


 

四、现场照片

下白石跨海大桥

数据采集通道

数据采集终端

数采软件界面

 

五、结论

1、实时监测与定期测试相结合

2、动应变温漂自动平衡处理

3、分布式网络数据采集体系

4、客户机-服务器、浏览器-服务器混合模式

5、使用通讯TCP/IP协议栈,便于远程控制

6、桥梁健康监测系统正向面向结构整体性、耐久性和安全可靠性评估的方向发展;

7、建立了桥梁健康监测系统和桥梁管理养护系统的有效联接,桥梁监测系统最终将为桥梁的日常检查和养护服务,为桥梁业主对资产管理提供决策依据;

8、健康监测系统为有效地测量和识别不能预测的异常事件及其后果提供了有力的手段.






 

 

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