一、监测目的
1.对桥梁结构实施实时监测,为产权单位及建设单位提供可靠的数据与信息支持。
2.结合现场安全巡查结果进行综合分析,评估桥梁结构状态及其对使用安全的影响,针对变形异常或紧急状况及时预警,为各方提供反应时间,防范安全事故。
3.通过独立、公正、科学的监测,掌握桥梁结构动态变化,验证施工单位监测数据,为桥梁安全管理、地铁工程设计与施工方案优化提供依据。
4.作为独立监测方,所提供的监测数据与分析资料可作为处理工程风险与安全事故的重要参考。
二、监测依据
《公路工程技术标准》(JTG B01-2014)
《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2015)
《城市桥梁设计荷载标准》(CJJ 11-2011)
《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2012)
《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG D63-2007)
《公路工程质量检验评定标准》(JTG F801-2012)
《公路桥梁加固设计规范》(JTG/T522-2008)
《公路桥梁抗震设计细则》(JTG/TB0201-2008)
《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》(JGJ/T23-2011)
《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》(JTJ 025-1986)
三、监测意义
我国现存桥梁总数已超过100万座,其中大量老旧桥梁已进入维护保养阶段。桥梁作为关键交通设施,使用超过25年后将逐渐进入老化期,结构安全性能随之下降。许多桥梁损坏与坍塌往往始于局部构件问题,传统检测手段难以实现全面、精准和有针对性的维护。
通过现代监测技术,可实时掌握桥梁状态、识别缺陷与损伤位置及其严重程度,及时预警并辅助维护人员迅速判断缺陷原因,评估其对整体结构安全与承载能力的影响,从而决策是否停运大修或进行局部维护。具体意义包括:
1.确保桥梁使用安全;
2.早期发现桥梁病害与异常现象;
3.为维修养护提供科学依据,合理延长使用寿命、提升承载能力、降低维护成本或支持重建决策;
4.评估桥梁是否满足未来运输需求;
5.为桥梁设计、规范修订与完善提供数据支持。
四、桥梁相关资料收集及调查
收集包括设计、施工、竣工及养护维修档案等资料,初步掌握桥梁基本情况。建立桥梁恒载变异数据库,主要内容包括:
1.桥梁总体尺寸测量:桥长、桥宽、净空、跨径等;
2.构件尺寸量测:主要与次要构件的长度与截面尺寸;
3.桥面铺装层与空心板顶板厚度测定;
4.其他附加荷载调查:如过桥管线等。
同时需关注桥梁周边环境变化,如河道变迁、局部冲刷、地质灾害(滑坡、泥石流)及人为开挖等对桥梁承载能力与使用安全的影响。重点调查桥位冲刷、挖方、地质灾害及构造物变化等。
五、监测项目和方法
1.桥梁结构外观检查
对锚碇、主塔、主缆、吊索、鞍座、加劲梁及桥面系进行外观检查,识别病害类型。量测结构线形与主要构件几何尺寸,绘制桥梁总体布置图。
采用超声回弹综合法检测主塔、锚碇等构件混凝土强度。该方法受龄期与含水率影响小、精度高、适用范围广,能全面反映混凝土实际质量。
2.桥梁结构静力荷载试验
通过测量试验荷载下的结构变形与应力,验证结构刚度、强度等是否达到设计要求,直接评估结构实际性能与承载能力。
2.1试验荷载
采用沙袋堆载提供静态荷载,通过调整位置与数量满足不同工况要求,按最不利位置布载,荷载等级依据有限元计算结果确定。
2.2测试参数及方法
(1)应力、应变测试:采用电测法与静态应变测试系统,在控制截面布置应变片,通过应变值推算应力;
(2)挠度测试:使用机械测量方法,在控制点设置仪表,直接读取位移值;
(3)裂缝观测:加载前后利用裂缝观测仪测量裂缝宽度,监控荷载作用下的发展情况;
(4)索力观测:通过加速度传感器采集拉索振动信号,分析自振频率反算索力,适用于斜拉桥、悬索桥等带索桥梁。
采用索力观测仪观测各荷载工况下主索和吊索的索力。
2.3测点布置
(1)应力、应变测点
(2)挠度测点
(3)索力测点
3.桥梁结构模态试验
3.1测试参数及方法
通过模态试验获取桥梁自振频率、振型与阻尼比等特性,用于:
(1)校核理论分析结果,补充结构阻尼比数据;
(2)作为安全性评估依据;
(3)支持使用阶段的有效管理。
测试方法:采用高灵敏度传感器采集脉动响应,经频谱分析得到自振频率与振型。
3.2测点布置
沿桥跨轴线方向在道路中心线与断面边缘均匀布置测点。
六、监测准备及实施
1.荷载试验准备工作
(1)现场勘察,由甲方与监理方随机抽取或指定测试桥跨;
(2)进行初步有限元分析,确定测试截面、点位、荷载等级与布置;
(3)准备试验仪器设备
(4)必要时搭设安全可靠的工作脚手架;
(5)准备试验荷载(干燥沙袋,25kg/袋);
(6)试验准备阶段与试验过程中桥上需用220V单相电源。为了保证试验的顺利进行,建议在试验准备与进行期间配备专门电工;
(7)由委托方组织试验期间桥面交通封锁。
2.荷载试验实施
(1)清除现场不利因素;
(2)安装调试设备,布置测点与传感器;
(3)进行预加载试验,检查仪器工作状态与数据合理性;
(4)正式加载:按顺序与量值加载,实时分析数据,异常时及时处理;
(5)数据记录:各工况加载稳定后同步测量并记录;
(6)安全措施:进行人员安全培训,控制工况采用分级加载,确保试验安全。
七、数据安全监控管理平台
四川合睿达云大数据安全监控管理平台接收并处理传感器数据,提供以下功能:
(1)GIS地理信息数据
(2)站点分组管理
(3)实时与历史数据查询
(4)历史数据图形分析
(5)图片抓拍与视频监控
(6)数据导出与EXCEL报表生成
平台支持首页总览、设备数据详情、实时曲线图及大屏可视化展示。
设备数据详情展示
监测数据实时曲线图
实时监控数据大屏展示
八、项目案例图
项目监测内容:
桥梁风向风速温湿度监测
桥梁结构温度监测
桥梁视频监控及客流量管理桥梁路面温度监测
梁端位移监测
桥梁斜拉索索力监测
桥梁结构振动监测