英德北江三桥健康监测系统设计
2015-06-24
桥梁结构作为大型土木工程结构由于荷载作用、疲劳与腐蚀效应、材料老化以及缺乏及时的维修，在使用期内将不可避免地产生损伤累积、抗力衰退而影响结构寿命，甚至导致突发事故。
如对桥梁的疲劳损伤进行监测，对桥梁的健康状况给出评估，及时采取措施，将会提高桥梁的使用寿命，减少事故的发生。桥梁健康监测及诊断系统的研究与发展正是在此基础上应运而生。
桥梁健康监测的基本内涵是通过对桥梁结构状态的监测与评估，为桥梁工程在特殊气候、交通条件下或运营状态严重异常时发出预警信号，为桥梁维护、维修与管理决策提供依据和指导。
国际上从80年代中后期开始建立各种规模的桥梁健康监测系统，如挪威的Skarnsundet斜拉桥（主跨530ｍ）[1]、丹麦主跨1624ｍ的Great Belt East悬索桥[2]。我国近年来新建的各类大跨径桥梁无一例外的安装了结构健康监测系统，如润扬大桥[3]、苏通大桥[4]、东海大桥[5]。
英德市北江三桥位于英德市英城区北部新旧城区接合部，北江江湾河段，分为主桥、引桥和引道三部分。项目起于观音山大道及和平路平交处，终点与杨万里大道相交，路线呈西东走向，路线全长约4.271km。桥梁部分全长1505m，其中主桥采用独塔单索面墩、塔、梁固结的预应力混凝土斜拉桥，跨径组合为：160m+160m，总长320m。主梁采用单箱三室断面。主塔采用独柱式，桥面以上高度为84m。主墩采用单箱双室截面空心墩。斜拉索为PES（FD）7-139～PES（FD）7-241规格的双层HDPE防护低应力平行热镀锌钢丝拉索。
1 系统设计功能
英德大桥结构健康监测系统的功能和目的主要是根据大桥自身的结构特点，综合考虑大桥所处的环境和当前的结构状况来设计的，内容如下：
1.1 环境监测 英德大桥的环境监测主要是通过空气温湿度计对桥址处的环境温度、湿度进行连续监测，统计掌握大桥环境状况，为大桥材料性能及耐久性评估提供环境分析数据。
1.2 风荷载监测 英德大桥的风荷载监测主要是通过风速仪对桥址处的风速风向进行监测，记录异常风荷载，从而为异常风速状况下的桥梁工作状况（如变形、应力变化等）的分析提供荷载数据。
1.3 交通荷载监测 英德大桥的交通荷载监测主要是通过动态称重系统（WIM）在不中断交通的情况下记录车流量、车速、轴重、轴距等关键交通荷载信息，经分析统计其汽车荷载模型，用于桥梁承载能力评定，并辅助进行日常交通管理和桥梁结构安全管理。
1.4 挠度变形监测 主要是通过GPS（全球卫星定位系统）、倾角仪来监测桥梁在运营期间内，在活载、恒载及长期荷载作用下，桥梁主要结构断面的位移情况，塔身的位移通过沿塔身布设的小量程高精度倾角仪来监测，从而预警和掌握桥梁结构刚度变化情况，为桥梁整体状况评估提供数据。
