黃河濱洲大橋結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)
2015-07-13
濱州黃河公路大橋是新建的 205 國道濱博高速公路跨越黃河的重要橋梁。是目前全國第三座，山東省第一座預(yù)應(yīng)力混凝土三塔斜拉橋，也是目前黃河上唯一的三塔斜拉索。大橋全長 1698 米，其中主橋?yàn)?nbsp;42+42+300+300+42+42 米 PC 斜拉橋，全寬 32.8 米。主塔及邊塔均采用雙柱雙索面型式，中塔高 125.28 米，邊塔高 75.778 米； 主梁采用開口雙三角箱截面，在中塔處塔梁固結(jié)，邊塔處半漂浮支承，主梁及塔柱采用 55 號混凝土。北、南引橋分別為 6 孔× 42 米和 16 孔× 42 米 PC 連續(xù)箱梁，全寬 27.5 米。橋墩基礎(chǔ)為鉆孔灌注樁，樁徑Ф 1.5 米，樁長最長 120 米。計(jì)算行車速度為 120 公里 / 小時(shí)。荷載標(biāo)準(zhǔn)為汽車 - 超 20 級、掛車 -120 。概算投資 6.96 億元。施工工期 3 年。大橋具有設(shè)計(jì)新穎、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、科技含量高、施工工期緊、施工難度大的特點(diǎn)。
山東濱州黃河公路大橋于 2003 年 11 月合攏， 2004 年 7 月 3 － 6 日進(jìn)行了成橋試驗(yàn)，如圖 14 所示， 2004 年 7 月 18 日正式通車。由于橋梁結(jié)構(gòu)在其服役期間性能退化顯著，嚴(yán)重影響橋梁結(jié)構(gòu)服役安全性，為此，山東省交通廳公路局委托哈爾濱工業(yè)大學(xué)為該橋設(shè)計(jì)并實(shí)施運(yùn)營健康監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠自動(dòng)地在線運(yùn)行，并可以通過 Internet 網(wǎng)絡(luò)訪問該橋的數(shù)據(jù)庫，也可以通過 Internet 網(wǎng)操作和控制該系統(tǒng)的參數(shù)。
為監(jiān)測大橋結(jié)構(gòu)的溫度和應(yīng)變以對其健康狀態(tài)進(jìn)行評價(jià)，在橋結(jié)構(gòu)中布設(shè)了 138 支光纖光柵傳感器。 建立了基于編程光開關(guān)、光纖光柵解調(diào)儀的光纖傳感網(wǎng)絡(luò)，利用空分復(fù)用原理，實(shí)現(xiàn)對多個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)采集。通過程序可以遠(yuǎn)程控制光開關(guān)的切換，實(shí)現(xiàn)多通道靜態(tài)采集及四通道動(dòng)態(tài)采集，對大橋主梁監(jiān)測截面與斜拉索截面的溫度與應(yīng)變進(jìn)行監(jiān)測。
大橋行車動(dòng)載試驗(yàn)，重車以 60KM/H 的速度行駛過合攏段過程中，合攏段截面應(yīng)變反應(yīng)。波峰最大的曲線為合攏段處斜拉索監(jiān)測截面應(yīng)變值。峰值較小的兩條曲線為合攏段處主梁應(yīng)變反映。圖中曲線可以如實(shí)的反應(yīng)處這一過程的應(yīng)變變化。圖 17 顯示的是在 24 小時(shí)范圍內(nèi)，測點(diǎn)處光纖光柵的應(yīng)變反應(yīng)，采樣頻率 1Hz 。溫度曲線顯示了。顯示數(shù)據(jù)從上午 8 點(diǎn)開始，從數(shù)據(jù)中可以看到最高的溫度發(fā)生在下午兩點(diǎn)，最低溫度發(fā)生在上午 6 點(diǎn)。溫度對應(yīng)變結(jié)果影響很大，可以看出在進(jìn)行溫度補(bǔ)償前后的兩條曲線相差很大。
