橋梁建成以后，由于受氣候、環(huán)境因素的影響，結(jié)構(gòu)材料會(huì)被腐蝕和逐漸老化，長(zhǎng)期的靜、動(dòng)力荷載作用，使其強(qiáng)度和剛度隨著時(shí)間的增加而降低。這不僅會(huì)影響行車(chē)安全，更會(huì)使橋梁的使用壽命縮短。對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的健康狀況進(jìn)行檢測(cè)與監(jiān)測(cè)，并在此基礎(chǔ)上對(duì)其安全性能進(jìn)行評(píng)估是橋梁運(yùn)營(yíng)日常管理的重要內(nèi)容。橋梁健康監(jiān)測(cè)具有十分重要的作用。
橋梁工程實(shí)際運(yùn)營(yíng)中病橋不斷出現(xiàn)，其相應(yīng)的承載能力評(píng)定工作日顯重要。大量的文獻(xiàn)資料顯示，大跨度橋梁運(yùn)營(yíng)期病害與事故主要集中在主梁、橋墩的裂縫和變形、以及索力變化等方面。主梁是橋上部結(jié)構(gòu)的主要受力結(jié)構(gòu)，不僅承受彎矩，同時(shí)也承受各種水平分力作用，處于受組合力狀態(tài)。主梁及橋面板在橋梁運(yùn)營(yíng)階段出現(xiàn)最多的病害就是主梁腹板、頂板出現(xiàn)裂縫。裂縫產(chǎn)生的原因很多，如荷載作用、混凝土組成成分、溫度變化、混凝土收縮和徐變、基礎(chǔ)的不均勻沉降以及鋼筋的銹蝕等。許多裂縫往往是幾種不同因素聯(lián)合作用的結(jié)果。橋墩病害的主要表現(xiàn)為墩偏位和混凝土裂縫。裂縫的原因與上述主梁發(fā)生裂縫的原因基本相同。所以了解橋梁的極限狀態(tài)、承載潛力以及剩余壽命等對(duì)橋梁的合理利用具有重大現(xiàn)實(shí)意義。
該結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)通過(guò)采集大跨度橋梁主梁的應(yīng)變、加速度、位移、溫度等數(shù)據(jù)為承載能力評(píng)定和健康狀況評(píng)估提供依據(jù)。為確保橋梁安全運(yùn)營(yíng)、延長(zhǎng)橋梁使用壽命，早期發(fā)現(xiàn)橋梁病害和節(jié)約橋梁的維修費(fèi)用，建設(shè)該大橋健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)十分必要。
1 方案目標(biāo)
該大橋健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)集傳感器技術(shù)，結(jié)構(gòu)分析計(jì)算、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等高新技術(shù)于一體，為使其成為一個(gè)功能強(qiáng)大的系統(tǒng)，能真正長(zhǎng)期用于結(jié)構(gòu)損傷和狀態(tài)評(píng)估，滿足橋梁養(yǎng)護(hù)管理和運(yùn)營(yíng)的需要，同時(shí)兼顧經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，現(xiàn)遵循如下設(shè)計(jì)原則：
1）遵循簡(jiǎn)潔、實(shí)用、性能可靠、經(jīng)濟(jì)合理的原則；
2）系統(tǒng)設(shè)置首先需滿足大橋養(yǎng)護(hù)管理和運(yùn)營(yíng)的需要，立足實(shí)用性原則第一，兼顧考慮科學(xué)試驗(yàn)和設(shè)計(jì)驗(yàn)證等方面因素。
3）根據(jù)結(jié)構(gòu)易損性分析的結(jié)果及養(yǎng)護(hù)管理的需求進(jìn)行監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布設(shè)。
4）監(jiān)測(cè)與結(jié)構(gòu)安全性密切相關(guān)內(nèi)容，主要監(jiān)測(cè)一些有代表性的結(jié)構(gòu)、必須進(jìn)行監(jiān)測(cè)的重要結(jié)構(gòu)以及日常養(yǎng)護(hù)無(wú)法檢查或檢查非常困難的結(jié)構(gòu)響應(yīng)。
5）從動(dòng)力、靜力、耐久性對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，力求用最少的傳感器和最少的數(shù)據(jù)量完成工作。
橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)與安全預(yù)警系統(tǒng)施工圖設(shè)計(jì)內(nèi)容包括箱梁、橋面、支座、等結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。其中，箱梁健康監(jiān)測(cè)內(nèi)容設(shè)計(jì)包括箱梁的應(yīng)變、溫度監(jiān)測(cè)，橋面監(jiān)測(cè)包括振動(dòng)、環(huán)境狀況監(jiān)測(cè)；支座健康監(jiān)測(cè)內(nèi)容設(shè)計(jì)包括支座的水平豎向位移監(jiān)測(cè)。
