英德北江三橋健康監(jiān)測系統(tǒng)設計
2015-06-24
橋梁結構作為大型土木工程結構由于荷載作用、疲勞與腐蝕效應、材料老化以及缺乏及時的維修，在使用期內將不可避免地產生損傷累積、抗力衰退而影響結構壽命，甚至導致突發(fā)事故。
如對橋梁的疲勞損傷進行監(jiān)測，對橋梁的健康狀況給出評估，及時采取措施，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)展正是在此基礎上應運而生。
橋梁健康監(jiān)測的基本內涵是通過對橋梁結構狀態(tài)的監(jiān)測與評估，為橋梁工程在特殊氣候、交通條件下或運營狀態(tài)嚴重異常時發(fā)出預警信號，為橋梁維護、維修與管理決策提供依據(jù)和指導。
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構健康監(jiān)測系統(tǒng)，如潤揚大橋[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。項目起于觀音山大道及和平路平交處，終點與楊萬里大道相交，路線呈西東走向，路線全長約4.271km。橋梁部分全長1505m，其中主橋采用獨塔單索面墩、塔、梁固結的預應力混凝土斜拉橋，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防護低應力平行熱鍍鋅鋼絲拉索。
1 系統(tǒng)設計功能
英德大橋結構健康監(jiān)測系統(tǒng)的功能和目的主要是根據(jù)大橋自身的結構特點，綜合考慮大橋所處的環(huán)境和當前的結構狀況來設計的，內容如下：
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對橋址處的環(huán)境溫度、濕度進行連續(xù)監(jiān)測，統(tǒng)計掌握大橋環(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 風荷載監(jiān)測 英德大橋的風荷載監(jiān)測主要是通過風速儀對橋址處的風速風向進行監(jiān)測，記錄異常風荷載，從而為異常風速狀況下的橋梁工作狀況（如變形、應力變化等）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、軸距等關鍵交通荷載信息，經分析統(tǒng)計其汽車荷載模型，用于橋梁承載能力評定，并輔助進行日常交通管理和橋梁結構安全管理。
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)測橋梁在運營期間內，在活載、恒載及長期荷載作用下，橋梁主要結構斷面的位移情況，塔身的位移通過沿塔身布設的小量程高精度傾角儀來監(jiān)測，從而預警和掌握橋梁結構剛度變化情況，為橋梁整體狀況評估提供數(shù)據(jù)。
