1.橋梁健(jiàn)康監測的(de)概念
橋梁健康監測的基本任務即是(shì)通過對橋梁結構狀態的監控(kòng)與評估(gū),為大橋在特殊氣候、交通條件下或橋梁運營狀況嚴重異常時觸發預警(jǐng)信號,為橋(qiáo)梁維護維修與管理決策(cè)提供依據和指導。
2.橋梁健康監測的內容
2.1施工階段(duàn)時健康監測內容
大跨橋梁結構由(yóu)於在施工階段受(shòu)到(dào)施工荷載或自然環境因(yīn)素的影響而使結構(gòu)變形或受(shòu)力(lì)與成(chéng)橋狀態的設計要求不符(fú),因此為(wéi)確保(bǎo)施工中橋梁(liáng)結構的安全和保證結構物的外形和內力狀態滿(mǎn)足設(shè)計要求,需在施(shī)工(gōng)中對其進行健康(kāng)監測。其監測的主要內(nèi)容(róng)有:
(1)幾何形態檢測。主要是獲取已經完(wán)成的(de)結構實際幾何形態參數,如高程、跨度、結(jié)構或纜索的線形(xíng)、構造物的變形和位(wèi)移等。
(2)橋梁結構的截麵應力監測。這是橋梁施工階段安全監測最重要的內容,包括混凝土應力、鋼筋應力和鋼結構應力的監測,它是橋梁施工過程的安全預警係統。
(3)索力監測。大跨徑橋(qiáo)梁采用斜拉橋和懸索橋等(děng)纜索承重結構越來越普遍,斜拉橋的(de)斜拉索、懸索橋的主纜索及吊索的索力是設計的重要參數,也(yě)是橋粱安全監測的主要監測內容。
(4)預應力(lì)監測。主要對預應力筋的張拉真實應(yīng)力、預(yù)應力管道摩阻導致預應力損失以及永(yǒng)久預應力值進(jìn)行監測。
(5)溫(wēn)度監測(cè)。對大跨徑橋梁,特別是斜(xié)拉橋或懸索橋,其溫度效(xiào)應十分明(míng)顯,斜拉橋的斜(xié)拉索隨溫度變化的伸縮,將直接影響主(zhǔ)粱的標高,懸索橋主纜索的線形也將隨溫度而變化,此時對溫度(dù)進行監測(cè)十分必要。
(6)下部結構的監測(cè)。對於斜拉橋和懸索橋等特大型橋梁,其構築物基礎分(fèn)布集中,荷(hé)載集度通常非常大,因而必須對地基的內外部變形、地錨的應力以及主塔樁基的軸力等進行(háng)監測。
2.2運營階段的健康監測內容
(1)荷(hé)載監測。包括風、地震、溫度、交通荷載、聲荷載等。所使用的傳感(gǎn)器有:風速性——記錄風向、風速進程(chéng)曆史,連(lián)接數據處理係統後可(kě)得到風功率譜;溫度(dù)計——記錄溫度、溫度差時程曆史;動態地稱——記(jì)錄交通荷(hé)載流時程曆史,連接數據處理後可得交通荷載譜;強震儀——記錄地震(zhèn)作用;攝(shè)像機(jī)——記錄車流情況和交通事故等。
(2)表(biǎo)麵(miàn)形貌監測。監測橋梁各部位的靜態位置、動態位置、沉降、傾斜(xié)、線形變(biàn)化、位移、裂紋、斑點、凹坑等。所使用的(de)傳感器有位移計、傾(qīng)角儀、GPS、電(diàn)子測距器[EDM]、數字像機等。
(3)結構的(de)強度監測。監測橋梁的應變、應力、索力、動(dòng)力反應(頻率模態)、扭矩等。所使用的傳感(gǎn)器有:
應變儀——記錄橋梁靜動力應(yīng)變、應力,連接數椐處理後可得構(gòu)件疲(pí)勞應力循環譜,測力計(力環、磁彈性儀、剪力銷)——記錄主纜、錨杆、吊(diào)杆的張拉曆史;加速度計——記錄結構各部位的反應(yīng)加速(sù)度,連接數據處理後可得結構的模態參數。
(4)振(zhèn)動(dòng)監測。監測結構的振動、衝擊、機械導納以及模態參數等。
(5)性能趨向監測。監測結構的各種主(zhǔ)要性能指標等(děng)。
(6)非結構部件及輔助設施。監測支座、振動控製(zhì)設施等。
對於不同監測對象,由於影響其工(gōng)作性能(néng)的控製因素不同,所以監測的(de)物理參數各不相同。同物理參數對(duì)不同的結構又具(jù)有不同的靈敏度,所以效果也不同。因此,橋梁結(jié)構健康監測中監測對象(xiàng)的選擇是(shì)至關重(chóng)要的(de)一步。通常對於大(dà)型橋梁結構(gòu)而言,常以振動監測、荷載監測(cè)、強度監測(cè)和表麵形貌監測為主要目標,且通常選擇靈敏度高(gāo)的特征參數(shù)或幾種(zhǒng)參數聯合(hé)使用作為監測對象。完善的橋梁健康監測係統可以驗證橋梁設計理論、施工質量,監測結構局部(bù)和整體服役狀態、監測結構損傷、抗力衰減及其演化規律(lǜ),識別(bié)結構損傷及其位(wèi)置。進行橋梁安全性、耐久性評定與預測以(yǐ)及橋梁安全事故預警等。但在相當(dāng)長的時期(qī)內,橋梁結構健康監測係統還不能完全取代傳統的(de)人工檢查,而隻是配合人工(gōng)檢查,但對於大跨橋梁來說,有了可(kě)靠的(de)橋(qiáo)梁結構健康監測係統,可縮小人工(gōng)檢查的範圍(wéi),加(jiā)快損傷識別速度。