鮑永龍

(青海黃河上游水電開發(fā)有限責(zé)任公司工程建設(shè)分公司，青海 西寧 810000)

羊曲水電站臨時(shí)橋工程健康監(jiān)測(cè)

鮑永龍

(青海黃河上游水電開發(fā)有限責(zé)任公司工程建設(shè)分公司，青海 西寧 810000)

簡(jiǎn)要介紹了橋梁健康監(jiān)測(cè)的目的和工作原理，并以羊曲水電站臨時(shí)橋工程為例，進(jìn)行了橋梁健康監(jiān)測(cè)，通過數(shù)據(jù)采集和短信預(yù)警，及時(shí)掌握橋梁的工作狀態(tài)，對(duì)確保橋梁的運(yùn)營(yíng)安全，及早發(fā)現(xiàn)橋梁病害，延長(zhǎng)橋梁的使用壽命起著積極的作用。

健康監(jiān)測(cè)；數(shù)據(jù)采集；短信預(yù)警；運(yùn)營(yíng)安全；使用壽命

1 工程概況

羊曲水電站工程位于青海省海南州興?？h與貴南縣交界處，是黃河干流龍羊峽水電站上游“茨哈、班多和羊曲”三個(gè)規(guī)劃梯級(jí)電站的最下一級(jí)，距上游班多水電站河道距離約75km，距下游龍羊峽水電站河道距離約100km。羊曲水電站臨時(shí)橋工程的主要任務(wù)是連接場(chǎng)內(nèi)左、右岸低線公路的跨黃河下游臨時(shí)橋，本橋橋軸線距離下游圍堰中心線55m，采用1m×84m裝配式組合鋼桁梁橋，單車道凈寬4m，橋梁全長(zhǎng)97m，橋面設(shè)計(jì)高程為2615m。左岸接30m道路與后期臨時(shí)施工道路銜接，右岸橋頭接100m道路與右岸低線公路相接。

該橋下部由中國(guó)水電顧問集團(tuán)西北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì)，根據(jù)地質(zhì)及水文條件設(shè)計(jì)，橋梁下部結(jié)構(gòu)為重力式U型橋臺(tái)、擴(kuò)大基礎(chǔ)。橋梁上部結(jié)構(gòu)采用積石峽水電站庫區(qū)現(xiàn)有跨黃河臨時(shí)橋的1m× 84m鋼桁梁，拆卸后運(yùn)輸?shù)窖蚯娬九R時(shí)橋附近，拼裝利用。橋梁上部由兩片豎向桁架承受荷載，兩片橫向水平桁架承受水平荷載并起聯(lián)結(jié)作用，四片桁架組成空間桁架體系，橋梁兩端設(shè)橋門架，跨中設(shè)橫聯(lián)。

主要技術(shù)指標(biāo)為：設(shè)計(jì)荷載：汽車－40t（前軸重13t，后軸重27t）；橋面寬度：行車道凈寬4m；橋梁跨徑：1m×84m簡(jiǎn)支鋼桁梁，橋梁全長(zhǎng)97m；橋面高程：2615m。

橋梁工程主體全景如圖1所示。

2 橋梁健康監(jiān)測(cè)的目的

羊曲水電站下游臨時(shí)鋼橋作為黃河兩岸惟一的通道，從2012年5月份開始運(yùn)行，車流量大，又受氣候、環(huán)境因素的影響，結(jié)構(gòu)材料會(huì)被腐蝕和逐漸老化，長(zhǎng)期的靜、動(dòng)力荷載作用，使其強(qiáng)度和剛度隨著時(shí)間的增加而降低。這不僅會(huì)影響行車安全，更會(huì)使橋梁的使用壽命縮短。對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的健康狀況進(jìn)行檢測(cè)與監(jiān)測(cè)，并在此基礎(chǔ)上對(duì)其安全性能進(jìn)行評(píng)估是橋梁運(yùn)營(yíng)日常管理的重要內(nèi)容。

橋梁健康監(jiān)測(cè)運(yùn)營(yíng)階段的橋梁結(jié)構(gòu)響應(yīng)與行為，獲取反映結(jié)構(gòu)狀況和環(huán)境因素的各種數(shù)據(jù)信息。當(dāng)橋梁出現(xiàn)損傷時(shí)，可及時(shí)對(duì)損傷進(jìn)行定性和定位分析，對(duì)結(jié)構(gòu)的安全狀態(tài)和結(jié)構(gòu)可靠性進(jìn)行評(píng)估，為橋梁的管理與維護(hù)決策提供科學(xué)依據(jù)：一方面確保橋梁安全運(yùn)營(yíng)；另一方面早期發(fā)現(xiàn)橋梁損傷可以節(jié)約橋梁的維修費(fèi)用，避免因橋梁大修而關(guān)閉交通帶來的重大損失。經(jīng)過長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)分析，保障橋梁在特殊氣候、交通條件下或運(yùn)營(yíng)狀況嚴(yán)重異

常時(shí)觸發(fā)預(yù)警信號(hào)。橋梁健康監(jiān)測(cè)具有十分重要的作用。

橋梁健康監(jiān)測(cè)內(nèi)容：1）桁梁在靜載作用下的撓度、變形；2）桁梁桿件在靜載作用下的應(yīng)力/應(yīng)變。

3 橋梁健康監(jiān)測(cè)設(shè)備

橋梁健康監(jiān)測(cè)的試驗(yàn)儀器、設(shè)備見表1。

表1 橋梁健康監(jiān)測(cè)采用儀器

4 橋梁健康監(jiān)測(cè)實(shí)施

1）測(cè)試截面、構(gòu)件及測(cè)點(diǎn)布置。對(duì)羊曲水電站臨時(shí)橋在運(yùn)行時(shí)的監(jiān)測(cè)從如下兩方面進(jìn)行：（1）桁梁的撓度；（2）桁梁桿件的應(yīng)力/應(yīng)變。根據(jù)桁架結(jié)的上述行為表現(xiàn)，可對(duì)該橋的工作性能進(jìn)行健康監(jiān)測(cè)。

根據(jù)下承式鋼桁架橋的受力特點(diǎn)，選取位移及應(yīng)力的測(cè)點(diǎn)，布置如圖1所示。位移測(cè)點(diǎn)總數(shù)為4個(gè)，應(yīng)力測(cè)點(diǎn)總數(shù)為6個(gè)（其中應(yīng)變計(jì)從左往右依次為1#應(yīng)變計(jì)至6#應(yīng)變計(jì)）。

圖1 上游桁架各測(cè)點(diǎn)位置及編號(hào)

2）準(zhǔn)備工作。在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試前，完成如下試驗(yàn)準(zhǔn)備工作。（1）靜力水準(zhǔn)儀、鋼鉉式應(yīng)變計(jì)和應(yīng)變儀等儀器的準(zhǔn)備及檢查；（2）位移傳感器的埋設(shè)安裝、導(dǎo)線連接，聯(lián)機(jī)調(diào)試。

3）數(shù)據(jù)采集。采用靜力水準(zhǔn)儀對(duì)位移觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行撓度變化較慢的靜態(tài)測(cè)量，待所有數(shù)據(jù)穩(wěn)定后，完成數(shù)據(jù)的采集工作，可使用無線載波的無線模塊實(shí)現(xiàn)無線控制，還可利用手機(jī)的無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)只要有手機(jī)信號(hào)覆蓋的地區(qū)全范圍的控制。總線采集模塊可按用戶的設(shè)定要求自動(dòng)采集靜力水準(zhǔn)儀的測(cè)試數(shù)據(jù)，并儲(chǔ)存在采集模塊內(nèi)電子硬盤中，用戶可隨時(shí)下載測(cè)試數(shù)據(jù)，也可進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量。圖2為時(shí)間段2016年2月1日至2月15日的位移變化曲線，圖4為時(shí)間段2016年2月1日至2月15日的應(yīng)力變化曲線。

4）整理分析現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)結(jié)果。根據(jù)橋梁實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行理論分析，在橋梁健康監(jiān)測(cè)中力求對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體行為的實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)確保橋梁的運(yùn)營(yíng)安全，及早發(fā)現(xiàn)橋梁病害，延長(zhǎng)橋梁的使用壽命起著積極的作用。

5 橋梁監(jiān)測(cè)結(jié)果

橋梁健康監(jiān)測(cè)整理數(shù)據(jù)如圖3，4所示，并根據(jù)橋梁運(yùn)行實(shí)際情況進(jìn)行分析：

1）白天橋梁通車加載，致使結(jié)構(gòu)位移變化，靜力水準(zhǔn)儀中連通管中的液面處于動(dòng)態(tài)變化中，由于不同時(shí)段通過的車輛荷重不同，靜力水準(zhǔn)儀采集的數(shù)據(jù)在白天變幅較大，從圖3中時(shí)間段2.1～2.15的位移變化可以得出，跨中位移最大，最大值接近6mm，在允許范圍內(nèi)。

圖3 2016年2月1日至2月15日的位移變化曲線

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