黄河滨洲大桥结构健康监测系统
2015-07-13
滨州黄河公路大桥是新建的 205 国道滨博高速公路跨越黄河的重要桥梁。是目前全国第三座，山东省第一座预应力混凝土三塔斜拉桥，也是目前黄河上唯一的三塔斜拉索。大桥全长 1698 米，其中主桥为 42+42+300+300+42+42 米 PC 斜拉桥，全宽 32.8 米。主塔及边塔均采用双柱双索面型式，中塔高 125.28 米，边塔高 75.778 米； 主梁采用开口双三角箱截面，在中塔处塔梁固结，边塔处半漂浮支承，主梁及塔柱采用 55 号混凝土。北、南引桥分别为 6 孔× 42 米和 16 孔× 42 米 PC 连续箱梁，全宽 27.5 米。桥墩基础为钻孔灌注桩，桩径Ф 1.5 米，桩长最长 120 米。计算行车速度为 120 公里 / 小时。荷载标准为汽车 - 超 20 级、挂车 -120 。概算投资 6.96 亿元。施工工期 3 年。大桥具有设计新颖、结构复杂、科技含量高、施工工期紧、施工难度大的特点。
山东滨州黄河公路大桥于 2003 年 11 月合拢， 2004 年 7 月 3 － 6 日进行了成桥试验，如图 14 所示， 2004 年 7 月 18 日正式通车。由于桥梁结构在其服役期间性能退化显著，严重影响桥梁结构服役安全性，为此，山东省交通厅公路局委托哈尔滨工业大学为该桥设计并实施运营健康监测系统。该系统能够自动地在线运行，并可以通过 Internet 网络访问该桥的数据库，也可以通过 Internet 网操作和控制该系统的参数。
为监测大桥结构的温度和应变以对其健康状态进行评价，在桥结构中布设了 138 支光纤光栅传感器。 建立了基于编程光开关、光纤光栅解调仪的光纤传感网络，利用空分复用原理，实现对多个传感器的数据采集。通过程序可以远程控制光开关的切换，实现多通道静态采集及四通道动态采集，对大桥主梁监测截面与斜拉索截面的温度与应变进行监测。
大桥行车动载试验，重车以 60KM/H 的速度行驶过合拢段过程中，合拢段截面应变反应。波峰最大的曲线为合拢段处斜拉索监测截面应变值。峰值较小的两条曲线为合拢段处主梁应变反映。图中曲线可以如实的反应处这一过程的应变变化。图 17 显示的是在 24 小时范围内，测点处光纤光栅的应变反应，采样频率 1Hz 。温度曲线显示了。显示数据从上午 8 点开始，从数据中可以看到最高的温度发生在下午两点，最低温度发生在上午 6 点。温度对应变结果影响很大，可以看出在进行温度补偿前后的两条曲线相差很大。
