桥梁健康监测系统方案
目录
1 项目概况---------------------------------------------------------------- 1
1.1 桥梁概述----------------------------------------------------------- 1
1.2 监测目的----------------------------------------------------------- 1
1.3 监测依据----------------------------------------------------------- 1
1.4 监测内容----------------------------------------------------------- 1
2 基本思路--------------------------------------------------------------- 2
3 巴河特大桥健康监测断面及测点布置----------------------------------- 2
3.1 主梁关键截面竖向变形-------------------------------------------- 2
3.2 主梁关键截面应变监测-------------------------------------------- 3
3.3 箱梁温度、湿度--------------------------------------------------- 3
3.4 车辆荷载---------------------------------------------------------- 4
3.5 监测仪器设备------------------------------------------------------- 4
4 监测系统---------------------------------------------------------------- 4
4.1系统组成---------------------------------------------------------- 4
4.2 监测系统实施方案------------------------------------------------ 5
1项目概况
1.1桥梁概述
根据实际情况编制
1.2 监测目的
（1）建立一套稳定可靠、实时采集分析传输的健康监测系统，为大桥的长期安全运营和养护提供强有力的技术支持。

（2）建立远程控制监测系统，通过远程网络及时了解大桥的运行情况及各测点的特征值和预处理结果。

（3）通过大量的特征值和实时采集数据的分析，建立一套完整的评估和预警系统。

（4）为大桥的结构损伤提供可靠的数据，为桥梁养护部门对大桥的养护、维修提供必要的信息。

（5）为类似结构的桥梁的监测和养护提供宝贵经验，推进桥梁监测的发展。

1.3 监测依据
（1）《公路桥梁结构安全监测系统技术规程》（JT/T 1037-2016）
（2）《建筑与桥梁结构监测技术规范》（GB 50982-2014）
（3）《结构健康监测系统设计标准》（CECS 333-2012）
（4）巴河特大桥相关设计资料
1.4 监测内容
根据《建筑与桥梁结构监测技术规范》（GB 50982-2014）的相关规定，结合巴河特大桥主桥的结构特点，本次针对其运营期的健康监测，主要包括以下几大方面内容：
（1）主梁关键截面的竖向变形；
（2）主梁关键截面的应变监测；
（3）箱梁内外环境温度、混凝土温度、箱梁内湿度、环境湿度。

（4）车辆荷载
另外对于梁式桥，还可以对其动力响应和支座反力和位移进行监测。

2 基本思路
（1）为了便于系统的管理和维护，将加速度、应力等多种参数测试集成在一个系统中，以测试断面为单元，采用模块化设计。

（2）测试信号经过数据采集后多通道合成，采用光纤进行数字化传输数据，解决现场采集数据的长距离高速不间断传输难题，采用了星型传输结构的系统同时保证了各个测试断面采集子站的电系统独立性，增强测试系统抗干扰能力，采集子站的局部故障不会扩散到整个系统的其他部分，便于系统维护。

（3）系统设备布置方案采用数据采集箱，安放于测试断面距各测点最近，使得传感器输出的微弱信号传输距离最短，减少干扰及信号传输线路；
（4）采集控制器、主控计算机和预处理计算机安放在桥的中心位置，保证与各采集子站通讯传输距离最短，减少光纤长度，便于安装，节约成本。

（5）主控计算机控制现场各采集箱完成桥梁各种响应信号的采集、预处理和存储，在监控中心可以实时观测桥梁的振动、挠度和应力状况，并且可以通过人工定期到现场取数，将采集到的数据带回处理分析。

（6）预处理计算机对测试数据进行实时分析，并且通过远程网络将实时分析的特征值传输到远端的数据中心。

3 巴河特大桥健康监测断面及测点布置
3.1 主梁关键截面竖向变形
巴河特大桥主桥部分为（50+80+80+50）m 预应力混凝土连续箱梁，拟将各跨跨中截面作为竖向变形（挠度）监测的控制截面，截面布置示意图如下。

图3.1-1 主梁竖向变形监测断面布置示意图
拟采用压差式变形量测传感器来监测控制截面的竖向变形（挠度），每个截面布置1个压差式变形量测传感器，全桥共布置8个传感器，传感器布置在箱内底板或腹板距离底部相等高度处，安装示意图如下图所示。

5号桥墩
6号桥墩7号桥墩8号桥墩
9号桥墩1
12
23
34
4
图3.1-2 竖向变形（挠度）监测测点布置示意图
3.2 主梁关键截面应变监测
根据巴河特大桥主桥部分的结构特点，拟拟将50m 跨跨中截面，90m 跨跨中截面和6号墩、7号墩、8号墩截作为应变监测的控制截面，截面布置示意图如下。

图3.2-1 主梁应变监测断面布置示意图
拟采用表面应变计来监测控制截面的应变，每个截面布置3个表面应变计，全桥共布置42个传感器，测点布置在箱内底板或腹板距离底部相等高度处，安装示意图如下图所示。

图3.2-2 应变监测测点布置示意图（跨中截面）
图3.2-3 应变监测测点布置示意图（墩顶截面）
3.3 箱梁温度、湿度
拟在巴河特大桥主桥80m 跨中截面布置温度、湿度测点，采用温湿度计，每截面布置2个温湿度测点，共计8个测点。

测点布置示意图如下。

图3.3-1 温度、湿度监测测点布置示意图
5号桥墩6号桥墩7号桥墩8号桥墩
9号桥墩1
12
23
34
45
56
67
7
3.4 车辆荷载
每幅布置1个车辆荷载监测截面，截面布置在主桥上桥方向振动较小的断面上。

即布置在上桥方向的桥墩上方的桥面上。

3.5 监测仪器设备
根据健康监测的基本思路，以及巴河特大桥的桥型特点，对其健康监测的仪器类型和数量如下表。

表3.5-1 巴河特大桥监测仪器类型与数量
4监测系统
4.1 系统组成
桥梁健康监测系统由数据采集器模块、采集控制器模块、远程收发系统模块组成。

工作示意图如图4.1-1所示。

图4.1-1 大桥健康监测系统组成框架图
4.2 监测系统实施方案
4.2.1 传感器、数据采集设备连接示意图
现场应变传感器、压差式变形传感器、温湿度计可通过RVVP 信号线缆与数据采集设备相连，线缆通过线槽进行走线及防护，挠度信号不接入东华测试数据采集系统，可直接通过交换机接入工控机，由工控机生产厂家提供通讯协议从软件直接获取信号，连接示意图如下：
局域网
防火墙
数据中心服务器
信号采集仪：采集振动位移、振动速度、振动加速度、应变、温度、索
力、压力、力、风速、风向、倾角等多种物理量信号
单 模 光 纤 传 输
内部客户端
内部客户端
Internet
远程用户
远程客户端
采集控制器
远程诊断专家
DH5974分布式健康监测系统。