中小跨径桥梁安全监测实用技术研究62优质PPT.pptx
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桥梁健康状况变化的全过程!
高速公路桥梁(座)公路桥梁诊治技术交通运输行业研发中心普通公路桥梁(座)中桥1919小桥8839771845中桥2105小桥8653辽宁省公路桥梁分布(按总长和跨径分配)16880根据2014年公路水路交通运输行业发展统计公报:
我国公路桥梁达75.71万座,其中中小跨径桥梁数量达到68余万座,接近90%。
一、研究背景考虑监测参数众多,数量大公路桥梁诊治技术交通运输行业研发中心系统庞大,施工难度较大初期投资和后期运营维护费用昂贵中小跨径桥梁量多、面广、服役年限长,病害类型多样,三、四类桥梁多易发生事故关注角度:
安全状态资金不充裕!
不适用!
不现实!
一、研究背景公路桥梁诊治技术交通运输行业研发中心根据病害特征,确定关键监测指标,监测长期变化规律,统计分析,及时掌握状态,为养护维修提供建议参考及预警,保障安全。
一、研究背景关键监测指标:
心率、血压、呼吸频率关键监测指标:
挠度、裂缝、应变等中小跨径桥梁安全监测:
安全监测的特点:
监测参数少(关键点)、安全、经济、及时、可靠多传感器系统集成设备桥梁3桥梁2桥梁1数据存储装置数据存储装置数据存储装置传感器类型1传感器类型2传感器类型3安全监测系统工作示意图引线数据采集装置桥梁n无线接收器集群监控平台无线网络传输电脑接收客户端手机接收安全监测及预警系统特点:
适用于中小跨径桥梁、安全监测与预警、成本低廉小型化、易于安装、施工周期短、多座桥梁集群监测二、研究内容系统硬件集成设备研制公路桥梁诊治技术交通运输行业研发中心2监测系统研制3传感器选型31二、研究内容成果1公路桥梁诊治技术交通运输行业研发中心构建桥梁安全监测系统成果2成果3研制两套多传感器系统集成设备研发加速度传感器采集卡二、研究内容裂缝宽度类公路桥梁诊治技术交通运输行业研发中心拾振器类位移变形类混凝土应变类钢索类1.传感器选型及试验(考虑技术需要、成本、环境等因素)二、研究内容(a)传感器量测位移对比试验公路桥梁诊治技术交通运输行业研发中心(b)水准仪测试位移传感器选型试验利用连通管测量位移、加速度换算位移、倾角仪拟合位移二、研究内容位移计公路桥梁诊治技术交通运输行业研发中心加速度积分速度积分值移位265)4m(3101234567891011测试次数(c)加速度传感器测试位移(a)频谱图(b)双重积分换算位移图结论:
加速度传感器测试位移,误差较大,影响因素多,不适于位移长期位移监测二、研究内容0公路桥梁诊治技术交通运输行业研发中心134356位移计倾角仪值移2位1()4m2连续加载次数(a)倾角仪连续加载测试-100-50050100150伏毫传感器2传感器1传感器4传感器3传感器510:
3211:
3213:
4815:
0016:
1119:
13测试时间(b)倾角仪长期稳定性监测结论:
倾角仪换算位移,精度较好,但易受温度影响较大,形成变形曲线所需数量多,成本高,适用于动态监测;
连通管测试精度最高,适用于长期静态监测。
二、研究内容传感器稳定性测试(连续低温运行30天)公路桥梁诊治技术交通运输行业研发中心水准仪测试数据裂缝宽度传感器测试数据结论:
传感器具有较好的长期稳定性,适应北方寒冷地区环境二、研究内容监测系统界面公路桥梁诊治技术交通运输行业研发中心二、研究内容集成设备I特点公路桥梁诊治技术交通运输行业研发中心集成设备II特点尺寸小、坚固及灵活适用于在低温、振动等恶劣环境下运行集成度高,性能稳定成本低廉、易于维护、易于控制便于布线、组网、传输距离较远、抗电磁干扰能力强二、研究内容2.传感器系统集成设备设备功能用途:
系统控制、数据采集与传输、数据断点续传
(1)集成设备I公路桥梁诊治技术交通运输行业研发中心二、研究内容
(2)集成设备II公路桥梁诊治技术交通运输行业研发中心控制主板无线传输模块转换模块设备组成采集卡嵌入式桥梁健康监测装置专利号:
ZL201620081570.2二、研究内容电路设计图公路桥梁诊治技术交通运输行业研发中心采集卡外壳电路板采集卡试验时序图电路板嵌入式数据采集卡专利号:
ZL201620081568.5二、研究内容3.加速度传感器采集卡三、成果应用公路桥梁诊治技术交通运输行业研发中心苏北大桥草河口大桥榆林公铁立交大转弯立交基于集成设备II的安全监测系统应用基于集成设备I的集群监测系统应用大孤山2号桥和E匝道桥张家堡大桥梁集群监测后丁香大桥高速公路小桥加固前小桥公路桥梁诊治技术交通运输行业研发中心加固后小桥三、成果应用1.基于集成设备I的安全监测系统
(1)京哈高速K568+040小桥加固施工监控及定期监测空心板压力传感器公路桥梁诊治技术交通运输行业研发中心桥台压力传感器混凝土应变传感器钢波纹板应变传感器桥台倾角仪三、成果应用现场施工监控公路桥梁诊治技术交通运输行业研发中心加固通车后定期监测集成设备监测数据变化现场施工布线三、成果应用-10公路桥梁诊治技术交通运输行业研发中心01020304050SFN-1SFN-2SFN-3SFN-4变应050100150200250300350400时间(分)灌注混凝土阶段压力监测SCW-1YSCW-2ZSCW-1ZSCW-3YSCW-2YSCW-3Z60504030变20应100-10-20050100150200250300350400时间(分)灌注混凝土阶段混凝土应变监测三、成果应用钢板应变监测公路桥梁诊治技术交通运输行业研发中心空心板板底压应力监测三、成果应用
(2)后丁香大桥单幅三跨连续梁安全监测(主跨60米)公路桥梁诊治技术交通运输行业研发中心后丁香大桥现场图三、成果应用后丁香大桥现场病害公路桥梁诊治技术交通运输行业研发中心三、成果应用后丁香大桥测点布设公路桥梁诊治技术交通运输行业研发中心位移传感器裂缝传感器应变传感器体外索应变最大裂缝处(支点附近)跨中最大裂缝处(支点附近)振动传感器跨中跨中最大裂缝处第18孔最大裂缝处(支点附近)第20孔第19孔三、成果应用系统现场安装公路桥梁诊治技术交通运输行业研发中心施工周期仅4天三、成果应用高精度水准仪测点公路桥梁诊治技术交通运输行业研发中心拾振器裂缝传感器钢索计混凝土应变计现场传感器安装高精度水准仪基点三、成果应用主控制器公路桥梁诊治技术交通运输行业研发中心转换模块采集卡集成设备三、成果应用太阳能控制器公路桥梁诊治技术交通运输行业研发中心蓄电池太阳能板现场安装太阳能板供电系统安装可保证在无日照情况下,7天内系统正常运行三、成果应用监测系统界面公路桥梁诊治技术交通运输行业研发中心三、成果应用采集通道信息界面公路桥梁诊治技术交通运输行业研发中心传感器信息界面手机预警功能手机登录三、成果应用2016/2/21公路桥梁诊治技术交通运输行业研发中心0.002016/1/100.010.030.040.05裂度宽0.02缝)mm(2016/1/242016/2/7日期裂缝宽度2016/2/2102016/1/106182430形变中跨增12量)mm(2016/1/242016/2/7日期跨中变形增量中跨跨中腹板裂缝宽度中跨跨中变形增量02016/1/1020406080100量增变应2016/1/242016/2/72016/2/21日期应变增量2016/2/2102016/1/10105060外体索20量40增变30应2016/1/242016/2/7日期体外索应变增量中跨跨中混凝土应变增量中跨体外索应变增量三、成果应用苏北大桥(52+80+52m)体外索及碳纤维布加固公路桥梁诊治技术交通运输行业研发中心榆林公铁立交(52+80+52m)草河口大桥(52+80+52m)大转弯立交(270m)集群监测桥梁三、成果应用传感器选型及监测参数公路桥梁诊治技术交通运输行业研发中心侧缝计(裂缝宽度)拾振器(自振频率)水准仪(跨中位移)混凝土应变计(应变)钢索计(钢索应变)LVDT(纵向位移)三、成果应用系统主控制箱公路桥梁诊治技术交通运输行业研发中心现场调试维修爬梯每座桥梁施工周期为3.5天三、成果应用太阳能控制器公路桥梁诊治技术交通运输行业研发中心太阳能板太阳能供电系统三、成果应用集群监测界面公路桥梁诊治技术交通运输行业研发中心测点布设传感器数据截面测点信息三、成果应用梁内温度(采集频率1分钟)公路桥梁诊治技术交通运输行业研发中心监测数据分析(以下所有数据均为16年9月3日至9月18日)温度变化趋势(呈周期性变化)三、成果应用苏北大桥-中跨榆林立交-中跨苏北大桥-边跨榆林立交-边跨跨中竖向变形(采集频率1点/分)1变形主要受温度影响,随温度呈周期性变化,范围均在7mm以内2苏北大桥(加固)与榆林立交(未加固)的位移变化稳定3车辆荷载对梁变形的影响相对较小,范围在3mm以内跨中竖向变形变化趋势三、成果应用苏北-中跨支点附近榆林立交-中跨支点附近苏北-中跨跨中榆林立交-中跨跨中混凝土裂缝宽度(采集频率1点/分)1裂缝宽度主要受温度影响,随其呈周期性变化,变化范围均在0.015mm以内2跨中位置处较支点附近处的裂缝宽度受车辆荷载影响更为显著3苏北和榆林立交的裂缝宽度变化较为稳定裂缝宽度变化趋势三、成果应用苏北大桥-边跨苏北大桥-中跨榆林立交-中跨榆林立交-边跨时域图自振频率自振频率(采集频率50点/秒)1苏北大桥自振频率为3.0Hz,榆林立交自振频率为2.9Hz2边跨与中跨所测得的自振频率均相同,验证了测点的有效性三、成果应用苏北大桥-中跨跨中苏北大桥-边跨跨中榆林立交-中跨跨中榆林立交-边跨跨中混凝土应变(采集频率1点/分)1应变主要受温度影响,呈周期性变化,变化范围均在30以内2由于跨径不同,中跨混凝土应变受荷载影响较大3苏北和榆林立交的应变变化趋势相似三、成果应用混凝土应变变化趋势梁纵向位移(采集频率50点/秒)公路桥梁诊治技术交通运输行业研发中心苏北大桥榆林立交-中跨跨中梁纵向位移变化趋势1梁体纵向位移变化范围在2mm以内2纵向位移总体变化趋势较为稳定三、成果应用体外索应变公路桥梁诊治技术交通运输行业研发中心苏北大桥-边跨体外索应变变化趋势
(1)苏北大桥体外索应变随温度呈周期性变化,均保持在40以内变化
(2)边跨与中跨的体外索应变变化趋势具有较好的一致性苏北大桥-中跨三、成果应用数据分析结论桥梁结构的总体变化趋势主要受温度的影响,随着的温度的升高,跨中变形、裂缝宽度、混凝土及体外索应变均有不同程度的增大;
各监测参数的数据变化具有较好的稳定性,并未表现出增大的趋势,表明桥梁的运营状况良好;
与温度因素相比,普通车辆荷载对桥梁结构性能影响相对较小;
各桥各监测参数数据的长期变化规律相似,有利于判断结构的工作性能。
公路桥梁诊治技术交通运输行业研发中心三、成果应用下穿铁路公路桥梁诊治技术交通运输行业研发中心2号桥E匝道桥三、成
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