大跨度钢筋混凝土拱桥健康监测系统设计研究
2015-06-30
1、引言
随着国民经济的发展，我国桥梁建设理念逐步从“重建轻养”转向“全寿命管养”。桥梁的服役期几乎占据了桥梁整个生命期，关注桥梁服役期的状态，确保桥梁时刻处于良好的服役状态对保证人民生命财产安全具有重要意义。本文以某大跨钢筋混凝土拱桥为研究对象，对其健康监测系统的设计进行研究，对同类型桥梁具有借鉴意义。
2、桥梁概况
某钢筋混凝土拱桥全长493.14m。桥孔布置：9×20m+220m+4×20m，桥面宽度为：2×(净11+2×0.5m墙式护栏)。主孔为等截面悬链箱形无铰拱，截面为三室箱，拱轴系数m=1.543，净跨径L=220m，净矢高f=40m，矢跨比f/L=1/5.5，拱上建筑为13×17.5m预应力混凝土空心板桥面连续及双柱式排架立柱，柱间设横向联系，引桥为预应力混凝土空心板，桥面连续，下部为双柱式墩台，基础为钻孔灌注嵌岩桩。设计荷载为：汽—超20、挂—120。设计洪水频率：1/300；地震烈度：6度区，按7度设防。
3、健康监测系统设计
3.1 健康监测系统定位
常见的桥梁健康监测系统的布置主要可分为这几个等级，分别为：全面的在线、实时健康监测系统；在线与离线相结合的健康监测系统；专项在线、实时健康监测系统。
等级一：全面的在线、实时健康监测系统
参考国际标准，系统地针对桥梁进行了监测，传感器系统布设全面，测点较多，系统功能强、可靠性高，采用目前国际上最先进的、成熟的传感器和设备，确保监测系统的先进性、耐久性，但费用相对较高。
等级二：在线与离线相结合的健康监测系统
采用在线与离线相结合的健康监测系统具有测点数量布设适中，系统可靠性较高，采用目前国内外先进的、成熟的传感器和设备，确保监测系统的先进性、耐久性，工程费用适中。
等级三：专项在线、实时健康监测系统
该等级的健康监测系统其传感系统布设精简，选取部分关键内容进行监测，测点布设较少，采用目前国内生产技术较好、性价比较高的传感器和设备，未来维护更换方便，不包含人工巡检系统，工程费用较低。
等级四：离线健康监测系统
第四等级系统多适用于中小跨径桥梁，或在经费不足的情况下选用，一般是每隔一定的时间到现场对桥梁的响应进行检测，再根据检测结果对结构进行评估，提出养护管理建议等。
对于该大桥，桥梁结构形式复杂，结构重要性程度高，但等级一的健康监测系统成本过高，因此采用等级二：在线与离线相结合的形式是比较适合本桥的。以下就本桥在线与离线相结合的健康监测系统设计进行研究。
3.2 健康监测测试项目
基于二等健康监测系统。
3.3 数据传输系统设计
数据传输是桥梁监控监测系统的重要组成部分，数据传输采用有线与无线传输相结合的方式：现场组网采用有线连接；现场测试数据通过远程数传仪传至远程控制中心，整个网络传输系统.
3.4 健康监测软件界面设计
桥梁健康监测离不开监测软件的开发，健康监测的软件系统需具有：数据显示、数据查询、结构预警以及出具监测报表等功能。
4、结语
本文针对某钢筋混凝土拱桥进行了健康监测系统设计，就健康监测的等级选择、测试内容、测点布置及数据传输和健康监测软件界面设计等方面进行了论述，在大跨钢筋混凝土拱桥健康监测方面做了有益探索。
