0大跨斜拱桥结构健康监测系统的设计与开发.pdfVIP

第 28卷第 4期 Vo1．28NO．4 2015年 8月 Aug．2015 大跨斜拱桥结构健康监测系统的设计与开发 李宏男，田 亮，伊廷华，任 亮 (大连理工大学建设工程学部土木工程学院，辽宁 大连 116023) 摘要：沈阳伯官大桥是中国首座六跨中承式飘带形提篮斜拱桥，为确保该桥在施工及服役期间的安全，对其设计并 安装 了一套完整 的结构健康监测系统 。介绍 了安装系统的仪器选型及测点布设方案 ，监测系统的功能、构成及其 实现过程 ，包括传感器子系统、数据采集与传输子系统、数据管理子系统 以及状态评估子系统 。为满足传感器数量 振～ 眦多、分布广、信号测量精度和同步性要求高的需求 ，自主研发 了一套分布式结构健康监测数据 同步采集仪器 ，实现 动 了多类型传感器及多终端设备之间的精准同步采集。该监测系统为实时监测桥梁的响应，在线把握桥梁的性态， V 合理制定桥梁的养护计划 ，提供了有效的手段。 工 关键词 ：拱桥 ；结构健康监测 ；有限元分析 ；数据同步采集 ；系统集成 中图分类号 ：U445．7；U447 文献标志码 ：A 文章编号 ：1004—4523(2015)04—057411 程 E DOI：10．16385／j．cnki．issn．1004—4523．2015．04．010 学 索桥领域 ：香港青马大桥布设 了大量的加速度传感 g 器及应变计 ，并安装 了风速仪和 GPS系统 ，用 以长 掘一 引 言 期监N#b部荷载和桥梁响应 ，该系统是当时世界上 由于车辆荷载 、环境侵蚀、人为作用以及养护维 规模最大的结构健康监测系统之一 J．广州虎 门大 修不及时，桥梁结构在其长期服役期间将不可避免 桥建立了三维位移 GPS实时动态监测系统 ，先期安 地发生累积损伤和疲劳破坏。因此 ，对桥梁结构 的 装的7台GPS信号接收机，实现了大桥的全天候连 性能进行实时地监测与诊断 ，及时发现结构的损伤 ， 续高精度测量 ，为研究该桥 的实际服役性能提供 了 对可能出现的灾害进行预测 ，并评估其安全性 ，已成 基础数据 ；润扬长江大桥除了对车流状况 、气候环 为土木工程学科发展的必然要求 ]。所谓结构健康 境 、索塔沉降等进行了常规监测，还对主跨位移、钢 监测，就是利用现场的、无损 的、实时的方式采集结 箱梁截面应力 、钢索拉力 以及悬吊体系和索塔 的振 构与环境信息，分析结构反应的各种特征 ，获取结构 动等进行了重点监测[6]。在斜拉桥领域 ：朱永等_l7] 因环境因素、损伤或退化而造成的改变[2]。 设计开发了大佛寺长江大桥结构健康监测系统 ，通 目前世界上许多大桥 已相继安装了不同规模的 过该系统采集到大量监测数据 ，检验 了其开发 的光 结构健康监测系统 ，如加拿大的Confederation桥安 纤应变测量系统和激光 ／光 电位移挠度测量系统 的 装 了一套结构动力监测系统 ，对桥梁在风荷载 、车辆 可行性和可靠性 ；山东滨州黄河公路大桥结构健康 荷载、冰荷载以及地震等作用下的动力响应进行 了 监测系统_8J，包括对风荷载、温度 、应变、位移和加速 有效地监测E33；日本 的AkashiKaikyo大桥安装 了 度等物理量的全面监测 ，该系统在成桥试验中记录 包括地震仪 、风速仪 、加速度计 、速度计、GPS以及 了大桥在各种工况下 的响应，为评估桥梁的实际性 位移计等多种传感器组成的监测系统