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京张高铁官厅水库特大桥健康监测系统设计孟令强【摘要】官厅水库特大桥是京张铁路中的关键控制工程,采用8-108 m简支拱型钢桁梁的结构形式和拖拉顶推施工技术,是目前我国高铁桥梁中的一种特殊类型.由于大桥结构复杂且施工工艺较为特殊,为确保大桥在运营期间的桥梁结构安全并掌握性能变化规律,拟针对大桥建立长期健康监测系统.针对大桥的主要技术特点,系统介绍了大桥健康监测系统的总体构架、测点优化布置、监测内容及监测方法、信号采集与处理等内容,提出了大桥挠度、振动、应力应变及环境参数的监测方法和监测技术,完成了数采系统方案设计和健康监测评估系统构架,形成了一套完整的大跨度钢桁梁拱桥健康监测系统方案,研究成果可为我国类似工程提供参考.【期刊名称】《铁道建筑技术》【年(卷),期】2019(000)004【总页数】5页(P47-50,55)【关键词】京张高铁;钢桁梁拱桥;健康监测;构架【作者】孟令强【作者单位】铁正检测科技有限公司山东济南 250014【正文语种】中文【中图分类】U446.21 引言对桥梁结构进行健康监测就是采用现代化的传感传输技术、数据采集及处理技术和状态评估技术，利用在桥梁结构关键部位安装的各种类型的传感元件，监测桥梁在运营荷载、环境因素等共同作用的结构反应，按照事先确定的评估方法或限值要求，实时监测、实时预警、实时评估桥梁结构的健康状况，为桥梁的维修、养护及管理决策提供依据和指导。
桥梁健康监测系统的研究与应用最早始于上世纪末，且近些年来发展迅猛，随着桥梁建设规模的日益增长及桥梁结构形式的多样化及复杂化，桥梁健康监测系统已经成为国内外工程和学术研究的热点。
其中张相玺、陈天艳等［1-2］开展桥梁施工阶段的变形与应力监测研究；何旭辉、苏木标、史康、杨柏林等［3-6］建立了普通铁路和高速铁路桥梁健康监测系统，桥梁类型包括简支梁、斜拉桥和中承式拱桥多种类型；而李爱群、朱永、侯立群、张少锦、江祥林、郑伟峰等［7-12］则在公路桥梁健康监测方面进行了深入研究；所有监测系统均能实现包括振动、应力应变、挠度、环境等参数的监测。
桥梁健康监测技术应用案例分析桥梁作为交通运输的重要枢纽，其结构的安全性和稳定性至关重要。
为了确保桥梁在长期使用过程中的健康状况，桥梁健康监测技术应运而生。
本文将通过几个具体的案例，深入分析桥梁健康监测技术的应用。
案例一：某大型跨海大桥这座跨海大桥所处的环境复杂，面临着海浪、海风、海水腐蚀等多种不利因素的影响。
为了实时掌握桥梁的结构状态，采用了一套综合性的健康监测系统。
监测系统中包含了多种传感器，如应变传感器、位移传感器、加速度传感器等。
应变传感器被安装在桥梁的关键部位，如桥墩、箱梁等，用于监测结构的应变情况。
位移传感器则用于测量桥梁在风、浪等作用下的位移变化。
加速度传感器能够捕捉桥梁在车辆通行和外部荷载作用下的振动响应。
通过这些传感器收集到的数据，经过传输系统实时传输到数据处理中心。
在数据处理中心，专业的软件对数据进行分析和处理。
一旦监测数据出现异常，系统会立即发出警报，提醒相关人员采取措施。
例如，在一次强风天气中，监测系统发现桥梁的某个桥墩的应变值超出了正常范围。
经过进一步的分析和评估，发现是由于强风导致桥墩局部受力过大。
相关部门迅速采取了限制车辆通行、加强桥墩防护等措施，避免了潜在的安全隐患。
案例二：某城市高架桥这座城市高架桥位于交通繁忙的区域，车流量大，且周边建筑物密集。
为了保障桥梁的安全运行，对其进行了健康监测。
监测系统中除了常见的传感器外，还引入了视频监测设备。
视频监测设备可以直观地观察桥梁的外观变化，如裂缝的出现和扩展、表面混凝土的剥落等。
同时，利用无线传感器网络技术，实现了传感器数据的高效传输。
这种技术不仅减少了布线的复杂性，还提高了数据传输的稳定性和可靠性。
通过长期的监测，发现了桥梁在某些部位存在着轻微的裂缝扩展趋势。
根据监测数据，相关部门及时安排了维修和加固工作，延长了桥梁的使用寿命。
案例三：某山区公路桥梁这座桥梁位于山区，地形复杂，地质条件不稳定。
在其健康监测中，重点关注了桥梁基础的稳定性和山体滑坡对桥梁的影响。
菜园坝长江大桥结构健康监测系统介绍编写：审核：批准：重庆亚派桥梁工程质量检测有限公司2010年03月目录一、系统概述 (1)二、硬件子系统介绍 (2)1．静态应变监测子系统 (2)2．动态应变监测子系统 (3)3．索力监测子系统 (3)4．振动监测子系统 (4)5．挠度监测子系统 (4)6．伸缩缝位移监测子系统 (5)7．温度监测子系统 (5)8．三维变形监测子系统 (6)三、软件子系统介绍 (6)1．数据采集子系统 (7)2．数据库管理子系统 (7)3．健康评估子系统 (8)3.1健康评估子系统的组成 (8)3.2健康评估子系统的功能 (8)四、系统运行状况 (10)一、系统概述菜园坝长江大桥健康监测系统针对该桥独特的中承式无推力钢管混凝土系杆拱桥结构，重点围绕Y构、系杆、支点吊索、主梁及主拱等关键部位，量身设计、定制开发了包括全桥挠度、静态应变、伸缩缝位移、温度、支点吊索索力、系杆索力、三维变形等静态参数测试系统以及动态应变、振动动态参数测试系统等九个子系统、三百余个监测点、两个现场监测站、一个监控中心的结构健康监测系统。
该系统实现了结构状态参数的实时采集、处理、传输、数据的分析、计算和评估，并每日自动生成评估报告，以三维动画显示桥梁结构的安全状况。
图表1为大桥结构健康监测系统组成图。
图表1 菜园坝长江大桥结构健康监测系统组成图在9个硬件子系统中，动态应变监测子系统用以监测门撑、拱肋和主梁的实时动态应变；静态应变监测子系统用以监测桥墩、Y构和前次横梁的长期静态应变；吊杆索力监测子系统用以监测吊杆承受的拉力；系杆索力监测子系统用以监测系杆承受的拉力；振动监测子系统用以监测钢桁梁和Y构的振动；挠度监测子系统用以监测主梁的挠度和线形变化；伸缩缝位移监测子系统用以监测主梁伸缩缝、桥面与Y构后悬臂交接处的纵向和横向位移；温度监测子系统用以监测桥墩、Y构、门撑和主梁的温度；三维变形监测子系统用以监测桥墩、Y构、拱肋和主梁的三维变形。
高速特大桥健康监测与安全评估系统监理细则前言在高速公路等基础设施建设中，大桥是不可或缺的。
为了确保大桥建设的安全和可靠性，需要对其进行全面的评估和监测。
高速特大桥健康监测与安全评估系统作为一种新兴的监测技术和手段，有望为大桥建设提供可靠的技术支持。
然而，如何保证高速特大桥健康监测与安全评估系统的有效实施和监管，是一个重要问题。
因此，本文将对高速特大桥健康监测与安全评估系统的监理细则进行探讨。
安全评估与监测随着科技的不断发展，高速大桥的建设也逐渐变得更加复杂和高端化。
在大桥建设的过程中，安全评估和监测是极为重要的，可以从根本上避免安全事故的发生。
目前，高速特大桥健康监测与安全评估系统成为一种新兴的监测技术和手段，可以提供准确的数据和支持，以便对大桥进行全面的安全评估和监测。
系统架构与数据采集高速特大桥健康监测与安全评估系统的基础是数据采集，通过安装各种传感器和设备，可以采集受力、变形、温度等数据。
同时，监测系统还需要预留一定的接口，以便将采集到的数据传输到云端进行分析和存储。
在数据采集的同时，要通过数据清洗和过滤，使得数据的有效性和可靠性得到保证。
数据处理与分析采集到的数据需要进行处理和分析，以便得出准确的评估结果。
数据处理和分析的关键在于数据的多样性和数据量的庞大性。
需要采用多种算法和技术，如机器学习、大数据等，对数据进行深入分析和处理。
同时，数据分析的结果需要被根据实际情况进行解读和诊断。
安全评估与监控通过对数据处理和分析，可以得出准确的安全评估结果。
评估结果应根据实际情况分为各种级别，以便对不同的风险进行评估和监控。
同时，监测系统需要及时的预警和报警功能，以便在出现问题的情况下快速反应和处理，确保大桥的安全和可靠性。
监理细则为了保证高速特大桥健康监测与安全评估系统的有效实施和监管，需要制定监理细则。
监理细则旨在确保高速特大桥健康监测与安全评估系统能够充分发挥其作用，为大桥建设保驾护航。
项目规划阶段在项目规划阶段，监理人员需要负责制定监测方案和评估方案，以便在施工阶段对数据进行采集、处理和分析。
南京第四长江大桥GNSS健康监测系统目前，随着GNSS技术的不断成熟，GNSS自动化监测系统已经在桥梁、建筑、地震、大坝等行业中应用并取得很好的效益。
GNSS自动化监测系统仪器以其卓越的性能受到专家的好评。
采用GNSS技术用于桥梁等工程变形监测的手段已经被广泛的应用于世界各地。
上海华测导航技术股份有限公司充分利用在大型桥梁GNSS监测技术上的积累与开发，研发了自主知识产权的桥梁GNSS监测系统软件，推进了大型桥梁结构健康监测系统的科学化、信息化、标准化和可视化。
一、项目简介南京长江第四大桥是国内首座三跨吊悬索桥，是江苏省境内开工建设的第八座长江大桥。
大桥位于南京长江第二大桥下游约10公里处，起于六合区横梁镇以东与宁通高速公路相交处，止于沪宁高速公路相交处的麒麟枢纽，全长28.996公里，其中跨江大桥长约5.448公里，主跨采用1418米三跨吊悬索桥方案，全线按双向六车道高速公路标准设计，跨江大桥设计速度为100公里/小时，两岸接线设计速度为120公里/小时。
目前大桥安装共包括19个GPS监测点，2个GPS参考点。
二、点位布设根据大桥的情况，我们在主桥塔顶布设4个GNSS监测站，分别为北塔左幅塔顶1个、北塔右幅塔顶1个、南塔左幅塔顶1个、南塔右幅塔顶1个；主桥梁部5个GNSS监测站（均布设在道路中央隔离带处），分别为北边跨1/2处、1/4处、1/2处、3/4处、南边跨1/2处；主缆部分布设10个GNSS监测站，左幅主缆5个，右幅主缆5个，位置为左右主缆的北边跨1/2处、1/4处、1/2处、3/4处、南边跨1/2处。
具体布设位置见下图：注：点名参考实际命名图三、监测点采用立柱式安置方案1）考虑桥面通车及人行道人流量，桥面监测点立柱设计高度为4米；2）塔顶立柱的高度必须考虑到塔顶的倾斜度及实际安装位置（由于安装的位置不同，如果立柱不够高塔顶最高部分可能遮挡卫星，但是如果太高立柱会自振，而且塔顶避雷针有可能对GNSS天线起不到保护的作用），我们初定高度为1.5米；3）主缆部分高度立杆暂定为0.5米，在索夹上攻丝后进行栓接并防腐，该处需施工前测试GNSS信号情况；4）立柱顶部安装天线罩的位置所用材料应做好防腐处理，同时预留通线孔和固定天线罩孔；5）立柱的材料要有刚性，以尽量减小风、桥梁自振引起的立柱振动幅度等。
