姚霞霞 （嘉興市南湖區(qū)公路管理段，浙江 嘉興 314051）

0 前言

S202(07省道)焦山門(mén)大橋跨越嘉興市平湖塘，是嘉興市東西走向的重要節(jié)點(diǎn)，該橋建于1997年，全長(zhǎng)222.3m，橋?qū)?15m，跨徑組合為 3×20m+（23+54+23）m+3×20m=220m，橋梁法線與河道中心線順交48。；主橋采用變截面預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土單懸臂T梁+鋼掛梁，引橋?yàn)?孔20m預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁上部結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)荷載等級(jí)為汽車(chē)-20級(jí)、掛車(chē)-100及人群-3.5kN/m2[1]。

焦山門(mén)大橋自建成以來(lái)，由于后期超載及車(chē)流量增多的原因，鋼橋面破損嚴(yán)重。經(jīng)多次維修后，于2010年采用鋼板焊接的方式加高主橋鋼掛梁結(jié)構(gòu)層9cm，橋面鋪裝采用6cm厚ERS體系樹(shù)脂瀝青混凝土鋪裝[2]。但到2013年橋面又破損嚴(yán)重，同時(shí)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)主橋鋼掛梁整體有較大橫向變位，掛梁護(hù)欄與懸臂處護(hù)欄有較大錯(cuò)位，2015年該橋被評(píng)定為四類(lèi)。

為保障該橋的通行安全，尤其是為綜合解決鋼橋面疲勞裂紋和鋪裝易損壞的問(wèn)題，2016年主要對(duì)主橋36.6m鋼掛梁采用鋼-超韌混凝土STC（Super Toughness Concrete）輕型組合橋面進(jìn)行施工，具體維修內(nèi)容包括拆除原鋼箱梁上加高層鋼板并鑿除原瀝青混凝土橋面；焊接栓釘并設(shè)置鋼筋網(wǎng)，鋪設(shè)70～178mm厚的鋼-超韌混凝土STC，STC層上鋪設(shè)50mm厚SMA瀝青混凝土磨耗層[3]。

經(jīng)過(guò)一年的運(yùn)營(yíng)，為掌握大橋在維修改造后的使用狀況，確保橋梁結(jié)構(gòu)的安全運(yùn)營(yíng)，2017年12月對(duì)該橋進(jìn)行特殊檢查，根據(jù)檢查結(jié)果開(kāi)始對(duì)主橋懸臂鋼掛梁建立安全檢測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)遠(yuǎn)程自動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)控，準(zhǔn)確了解其在車(chē)輛荷載作用下的整體位移情況及車(chē)輪荷載作用下的局部變形情況，為橋梁下一步管養(yǎng)提供科學(xué)、有效的決策具體重要意義。

1 橋梁特殊檢查情況

為了解焦山門(mén)大橋目前的實(shí)際技術(shù)狀況，對(duì)全橋進(jìn)行特殊檢查，通過(guò)全面細(xì)致的外觀檢查、橋梁結(jié)構(gòu)無(wú)損檢測(cè)及橋梁上部結(jié)構(gòu)控制截面的承載能力檢算，焦山門(mén)大橋上部結(jié)構(gòu)主梁的承載能力均能滿足設(shè)計(jì)汽車(chē)-20級(jí)、掛車(chē)-100荷載的安全承載要求，STC輕型組合鋼橋面改善局部剛度效果明顯，局部變形不明顯，以整體變形為主，橋面鋪裝使用良好，同時(shí)橋梁線形、混凝土專(zhuān)項(xiàng)檢測(cè)等都能滿足設(shè)計(jì)要求，存在的主要問(wèn)題是第5跨掛孔鋼結(jié)構(gòu)主梁發(fā)生整體橫向偏移，最大橫向偏位值Dmax=10.5cm，但與2016年維修前的檢測(cè)數(shù)值10.5cm一致，無(wú)進(jìn)一步橫向偏移發(fā)展。發(fā)生偏移的主要原因?yàn)樵摌蛐苯唤嵌容^大，且在兩端牛腿處未設(shè)置橫向限位裝置，在橋面車(chē)輛荷載及溫度的作用下，主梁往銳角方向爬移所致[4]。

為動(dòng)態(tài)重點(diǎn)掌握該橋的移位和變形情況，為后續(xù)橋梁的養(yǎng)護(hù)、維修或加固提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和技術(shù)依據(jù)，對(duì)主橋懸臂鋼掛梁建立安全檢測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)遠(yuǎn)程自動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)變形和應(yīng)變，確保橋梁結(jié)構(gòu)的安全運(yùn)營(yíng)。

2 安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

2.1 安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

焦山門(mén)大橋自動(dòng)化安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是一個(gè)跨結(jié)構(gòu)，集工業(yè)傳感器、工業(yè)自動(dòng)控制、網(wǎng)絡(luò)傳輸、信息實(shí)時(shí)采集、結(jié)構(gòu)狀態(tài)分析、信息發(fā)布顯示、軟件集成領(lǐng)域?yàn)橐惑w的綜合性系統(tǒng)集成項(xiàng)目，物聯(lián)網(wǎng)的形式進(jìn)行展現(xiàn)，主要包含變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、應(yīng)變監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及軟件系統(tǒng)，其中變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要分為整體位移監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及撓度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)兩部分[5]。

變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及應(yīng)變監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要以智慧硬件配合無(wú)線傳輸，實(shí)時(shí)采集并上傳數(shù)據(jù)，而軟件系統(tǒng)具有自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、結(jié)構(gòu)預(yù)警和數(shù)據(jù)管理等功能，以客戶(hù)端及移動(dòng)終端的形式直觀展現(xiàn)采集所得數(shù)據(jù)，具有實(shí)時(shí)報(bào)警、自動(dòng)分析數(shù)據(jù)，管養(yǎng)單位可通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)查看焦山門(mén)大橋的工作狀態(tài)，更準(zhǔn)確的動(dòng)態(tài)把握該橋的技術(shù)狀況水平。

2.2 主要監(jiān)測(cè)內(nèi)容及測(cè)點(diǎn)布置

焦山門(mén)大橋主要監(jiān)測(cè)內(nèi)容及測(cè)點(diǎn)布置 表1

2.3 安全監(jiān)測(cè)情況

2.3.1 監(jiān)測(cè)概況

焦山門(mén)大橋自動(dòng)化安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)于2017年12月完成軟件及硬件安裝調(diào)試，并于2018年1月正式投入使用，到目前為止已運(yùn)行了1整年（12個(gè)月）時(shí)間，運(yùn)行期內(nèi)未出現(xiàn)軟件系統(tǒng)崩潰，關(guān)鍵硬件損壞等問(wèn)題，系統(tǒng)整體運(yùn)行狀況良好，部分監(jiān)測(cè)畫(huà)面如下圖所示。

圖1 焦山門(mén)大橋自動(dòng)化安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件界面（整體位移監(jiān)測(cè)）

2.3.2 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

根據(jù)歷年檢測(cè)報(bào)告、相關(guān)規(guī)范及橋梁模型計(jì)算，在考慮橋梁最不利荷載位置計(jì)算的最小值作為各模塊限值（報(bào)警值），通過(guò)焦山門(mén)大橋2018年1整年的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可以看出，該橋整體位移、撓度、應(yīng)變監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)均在安全范圍內(nèi)浮動(dòng)，處于安全狀態(tài)。偶有較大數(shù)據(jù)，經(jīng)分析較大數(shù)據(jù)與重車(chē)過(guò)橋相關(guān)，較大數(shù)據(jù)維持時(shí)間較短，不久便恢復(fù)正常，具體見(jiàn)圖2、圖3、圖4。

對(duì)整體位移、撓度、應(yīng)變的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可知，不同模塊不同測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)雖不完全相同，但變化規(guī)律有相似之處，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)受通行車(chē)輛影響較大，且橋梁整體位移反應(yīng)最為明顯，應(yīng)加強(qiáng)關(guān)注。同時(shí)結(jié)合2018年焦山門(mén)大橋經(jīng)常性檢查，2016年實(shí)施的剛掛梁輕型組合橋面基本無(wú)開(kāi)裂，整體剛度明顯增加，局部變形很輕微，以整體變形為主，剛掛梁沿斜角整體位移基本趨于穩(wěn)定。

為了保障下一步焦山門(mén)大橋安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的正常運(yùn)營(yíng)，尚需對(duì)其開(kāi)展周期性維護(hù)工作（包含日常維護(hù)、升級(jí)、送檢、維修），并對(duì)該橋每年進(jìn)行一次全橋缺陷檢查，將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與定檢數(shù)據(jù)相結(jié)合，相輔相成保障焦山門(mén)大橋安全。

圖2 2018年監(jiān)測(cè)整體位移曲線圖

圖3 2018年監(jiān)測(cè)最大撓度曲線圖

圖4 2018年監(jiān)測(cè)應(yīng)變曲線圖

3 結(jié)論

焦山門(mén)大橋安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)根據(jù)焦山門(mén)大橋的受力特點(diǎn)及歷年檢測(cè)情況，選取了整體位移、撓度、應(yīng)變3個(gè)模塊進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的技術(shù)狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控與評(píng)估，能直觀且系統(tǒng)的反映出橋梁當(dāng)下的技術(shù)狀況和使用性能。同時(shí)當(dāng)橋梁遇到特殊氣候、特殊交通條件或結(jié)構(gòu)安全異常嚴(yán)重時(shí)發(fā)出預(yù)警信號(hào)，為橋梁的日常養(yǎng)護(hù)和下一步維修提供有效依據(jù)與指導(dǎo)，為橋梁安全保駕護(hù)航。

根據(jù)這一年的監(jiān)測(cè)情況及日常觀察，經(jīng)過(guò)STC維修加固，鋼橋面局部剛度得到了明顯提升，車(chē)輛荷載作用下橋面局部變形不明顯，以整體變形為主，橋面鋪裝無(wú)開(kāi)裂，維修效果良好。