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桥梁结构安全监测系统
简支空心板桥在结构上通过铰缝将板与板连接成为整体,这种连接形式使得板与板之间力的传递较弱,整体受力性能上不如简支T梁桥好,存在安全隐患,因此需要对空心板桥的整体受力性能进

(1)监测截面选取

该桥主桥采用带挂梁的T型刚构,引桥采用13米钢筋混凝土空心板,选取病害较多的跨中截面进行应变监测,分别记为K1和K2,监测截面示意如下:

应变监测截面
(2)测点布置方案

在监测截面各空心板底板安装光纤光栅表面式应变计,应变测点布置如下:
K1/k2测试截面应变测点布置位置图

K1/K2 总共需要16个应变传感器, 考虑到K1/K2中已经有了裂缝,因此, 我们建议采用8个应变传感器, 8个裂缝传感器。
K3/K4/K5测试截面应变测点布置位置图
在3/K4/K5测试截面应变测点, 总共安装6个测试点, 采用应变传感器。
(3)光纤光栅应变计安装
通过灌浆锚杆固定于空心板底板混凝土表面。对于单支应变计,需在测点位置钻出4个70~90mm深的孔,孔的直径为12mm,两边各两个,将锚头用速凝砂浆或环氧固定在钻孔中,如下图所示:

  选取典型性裂缝,采用珏光光纤光栅表面式测缝计对裂缝宽度进行监测,锚杆跨越裂缝,裂缝计的锚头用速凝砂浆或环氧固定在钻孔中(与振弦式应变计类似),如下图所示。 

光纤光栅表面测缝计安装示意图

扰度监测 

(1) 监测截面选取

引桥选取第12跨和第13跨跨中截面为挠度监测截面,分别记为D1和D2,采用静力水准仪进行挠度监测,主桥选取跨径中间截面为挠度监测截面,分别记为D3和D4,如下图所示。

挠度监测截面

(2)测点布置方案

挠度测点布置(i=1, 2)

挠度测点布置(i=3, 4)
挠度测点基准点布置在桥墩上方水平面
要根据现场引桥和主桥的高程来确定两组水准仪能否用同一基准点,若高程过大,主桥和引桥则分别采用自己测组的基准点。
(3)静力水准仪安装

非基准点静力水准仪通过膨胀螺栓固定于空心板腹板,基准点静力水准仪通过膨胀螺栓固定于桥台前墙,如下图所示。
静力水准仪间连接图
静力水准仪实际工程安装示意图


温度监测 

以上传感器均带有温度补偿功能。
 

桥梁振动监测 

简支空心板桥在结构上通过铰缝将板与板连接成为整体,这种连接形式使得板与板之间力的传递较弱,整体受力性能上不如简支T梁桥好,存在安全隐患,因此需要对空心板桥的整体受力性能进行。考虑到这种弱联系,可以借助于振动频率的方式对其进行监测,即同时采集每块板的加速度,若每块板测得的基频一致,则表明结构具有良好的整体性能,若基本频率出现异常,则表明结构的整体性较差,需要进一步检查。因此需要监测结构的加速度这一物理量。由于加速度采样频率要求高、数据存储大和成本高等特点,需要采用低成本的测试方案,在采集频率上,可以进行间断连续采集和离线分析处理等技术。
(1) 监测截面选取
选取第13跨跨中截面为加速度监测截面,记为D1,采用力平衡加速度计进行监测,如图5.9所示。

图5.9 挠度监测截面

(2)测点布置方案

图5.10  加速度测点布置(为加速度测点)
 
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