近日,由廣西住建廳批準立項,柳州市市政設施維護管理處、中鐵大橋勘測設計院集團有限公司主編的廣西工程建設地方標準《廣西城市橋梁健康監測系統技術規程》(征求意見稿)已完成編制工作,并面向各單位征求意見。
橋梁健康監測系統是指通過在橋梁上安裝的自動數據采集設備,獲取橋梁運營過程中的環境狀態數據和結構響應信號,分析結構性能的變化規律,對結構劣化或損傷進行預警,并為橋梁養護維修提供技術支撐。
監測類型應包括風、溫度、地震及車船撞擊、車輛過橋時間、車速、振動加速度、振幅、變形等項目。
根據《中國年鑒統計》2021統計數據表明,截至2020年,廣西城市橋梁有1346座,縣城橋梁748座。按橋梁結構劃分,其中普通梁橋占比46%,拱橋占比34%,斜拉橋占比13%,懸索橋占比7%。按橋梁規模劃分,中小橋占比85.4%,大橋及特大橋占比14.6%。
截止到2021年,廣西有40余座城市橋梁已建設健康監測系統或已計劃建設,包括柳州的官塘、白沙、廣雅、白露等10多座大橋。
40余座橋梁中,橋梁使用壽命最長的為邕江大橋,已經58年。橋梁健康監測系統在保障城市橋梁運行安全,提升城市橋梁服務水平方面發揮了巨大作用,對系統的建設技術標準進行統一,具有重大的經濟效益和社會效益。
基于此現狀,喜訊科技公司對于智慧橋梁健康監測解決方案進行研發構思,將結構健康監測與物聯網、云計算和大數據等技術緊密結合,建立一套完整的在線監測系統,實現對橋梁實時監測。
1.結構變形監測
橋梁結構變形包括墩塔的變形、梁體、拱圈的變形和基礎沉降等。橋梁結構基礎的穩定,是確保橋梁安全運營的前提,橋梁基礎的沉降會給橋梁結構造成多方面的不利影響。
過大沉降,特別是基礎不均勻沉降會引起橋梁結構產生過大的附加內力、橋梁線形的惡化以及橋梁附屬設施的損壞。
通過對橋梁基礎沉降變形監測和橋箱梁撓度的監測,可以從整體上把握橋梁健康和安全狀態。橋梁的基礎沉降,箱梁擾度通過壓差變形測量傳感器組成的靜力水準系統進行監測。
此外,運營期墩身垂直度的變化可通過盒式固定式測斜儀進行遠程實時監測。
2.結構應力監測
大橋橋面直接承擔著車輛荷載,受荷載的影響最為直接,因此對橋面有代表性斷面進行應力監測。可以了解作為主要承力構件的受力狀態。
及時診斷橋梁的病害,為控制車輛荷載和橋梁結構的疲勞分析提供數據支撐。可以在橋梁重要部位(橋塔、主要承重構件、橋身關鍵部位等)安裝表面應變計進行受力監測。
3.索力監測
對于有索橋梁,如拱橋、斜拉橋、線索橋而言,索力的監測是健康監測的一個重要內容。
索的老化、疲勞以及受力變化會直接影響到結構的受力與安全,懸索橋吊桿作為局部受力構件,采用磁通量傳感器進行測試。
4.結構動力性能監測
橋梁動力特性參數(頻率、振型和阻尼等)和振動水平(振動強度和幅值)是橋梁整體安全的標志,橋梁質量的退化會引起結構振動特性的改變,因此對橋梁動力特性及振動水平的監測能夠起到整體上對橋梁結構健康狀態監測的目的。
通過安裝磁電式傳感器可以完成對橋梁振動的長期監測。
5.裂縫監測
橋梁在運營過程中,受到各種因素影響,關鍵受力部位可能會產生裂縫。裂縫的發展趨勢是判斷結構承載能力的重要指標,需要采用裂縫計、數據采集設備構建監控系統進行實時監測。
6.環境參數監測
工作環境包括環境溫度、濕度、風力風向等多方面的監測。溫度、濕度、風力風向等相關參數可以為橋梁結構性能分析提供依據。