南仓编组站斜拉桥结构 健康监测系统设计 口文／齐怀展 吴立勇 何立忠 摘要：针对天津南仓编组站斜拉桥大跨径异型独塔斜拉的结构特点，建立了桥梁结构健康 监测系统。通过对大跨径异型独塔斜拉桥的桥址环境、结构变形、拉索索力、结构应 力、动力特性等进行监测，进而进行桥梁结构状态评估。 关键字：斜拉桥；健康监测；优化布置；实时监测 由于气候、环境等自然因素的作用，使用、维护不 双向８车道，设计车速８０ ｋｍ／ｈ。主桥立面图及主 当等人为因素以及日益增加的交通流量影响，大跨度 梁断面见图１和图２。 桥梁随着桥龄的增长，结构的安全性和使用性能发生 退化。理论研究和经验都表明，成桥后的结构状态识别 和桥梁运营过程中的损伤检测、预警及适时维修有助 于从根本上消除隐患及避免灾难性事故的发生。南仓 ｌ Ｉ 编组站斜拉桥作为异型独塔斜拉桥，结构形式新颖、体 系受力复杂、桥梁交通流量大，有必要建立桥梁健康 ９ ∞ 咖 １５ ０００ ｇ 监测系统。 单位：ｃｍ 图１ 南仓编组站斜拉桥立面 工程概况 南仓编组站斜拉桥为独塔４索面预应力混凝土斜 拉桥，采用塔粱固结形式。桥跨布置为１５０ ｍ＋１５０ ｍ，每 幅桥主梁采用预应力混凝土双主梁截面，两边主梁为 单箱单室结构，除塔梁固结区其他部分左右幅分离，主 单位：ｃｍ 梁顶面全宽２２．４２５ ｍ，顶面单向１．５％横坡，梁高２．５ ｉＴＩ 图２箱梁标准段横截面 （标准断面），塔梁固结区加高到３．５ ｍ，梁端梁高变化 到２．９ ｍ。索塔采用双人形塔，内侧塔柱在桥面以下合 监测方法和设备选择 ＝为一。索塔底面高程１．７ ｍ，塔顶高程１０６．７ ｍ，索塔 总高度为１０９．０ ｍ，桥面以上塔的高度８４．０ ｍ。斜拉索 南仓编组站斜拉桥健康监测系统监测内容包括桥 为镀锌平行钢丝拉索，采用扇形布置，每侧主塔设２１对 址环境、结构变形、索力、结构应力、结构动力特性等， 斜拉索，全桥共计８４对拉索。设计荷载等级为城一Ａ级， 测点布置见图３。 丈津建设科技２０１０．ＮＯ．５ 团 构的整体性能进行损伤监测，即将结构系统的实测结 构模态特性与健康结构的模态特性进行比较，判断结 构是否发生损伤；进一步对有限元模型进行修正，从而 可以进行多荷载和复杂环境条件下桥梁结构的系统深 入计算分析并进行桥梁结构的安全评定和预警。 术和安全评估等理论的不断完善和发展，健康监测系 统必能成为桥梁安全运营、高效管理的有效手段。 口● 参考文献： ［１］梁磊，姜德生，周雪芳，等．光纤Ｂｒａｇｇ光栅传感器在桥梁 工程中的应用［Ｊ］．光学与光电技术，２００３，１（２）：３６—３９． 口中图分类号：Ｕ４４６．２ 结语 桥梁结构健康监测技术涉及土木工程、力学、测试 技术、计算机、图形学和通信等多门学科，综合性强，还 有许多问题需要进行研究探索，包括传感器优化布置、 结构损伤评定、状态识别与安全性评估等。随传感器技 ．， ； ≥ Ｉ， ； ． ：： ．≥ ．乏 ≥ 乏 ． ． 口文献标识码：Ｃ 口文章编号：１ ００８—３１ ９７（２０１ ０）０５—４１—０３ 口收稿日期：２０１ ０—０５—０５ 口作者简介：齐怀展／男，１９８１年出生，工程师，天津币市政工程 研究院，从事桥梁施工监控和健康监测工作。 口吴立勇／天津市滨海市政建设发展有限公司。 口何立忠／天津市市政工程研究院。 一 一 ； （上接第３４页） 在框构桥顶进过程中，采用此种加固方式，预制框 构本身向开挖面方向的顶进，相当于在暗挖隧道作业 中及时跟进了二次衬砌，施工安全得到更大程度地 保障。 皇口 争± 五 口 在下穿浏阳河隧道施工中通过采用掌子面预加固法， 采用全断面或半断面开挖，提高机械化作业程度，安全 顺利地下穿了浏阳河。 该工程为浅埋、大断面、风险较高的穿越水底及敏 感建筑物的隧道，设计施工采用玻璃纤维锚杆注浆预 加固掌子面以后，采用非爆破开挖法实现全断面或半 根据类似工程的加固效果分析，结合本工程的具 体施工实例不难看出，既有线路加固严格按照“降水 断面开挖，机械化程度高，摒弃了复杂的分部工法。见 圆９ 。 玻璃纤维锚 拱部超前支护杆注浆加固 固结一线路加固一线路防护一掌子面及框构两侧土体 改良加固一开挖掘进”的工序进行实施，尤其加强掌子 面加固效果工艺改进，可有效降低既有线路的安全风 险。 口一 参考文献： ［１］龚晓南．地基处理新技术［Ｍ］．西安：陕西科学技术出版社， １９９７． ａ玻璃纤维锚杆注浆加固 Ｅ２］王梦恕．地下工程浅埋暗挖技术通论［Ｍ］．合肥：安徽教育出 版社，２００４． 口中图分类号：ｕ４４５．４ 口文献标识码：Ｃ 口文章编号：１ ００８—３１ ９７（２Ｏｌ ０）０５—３２—０３ 口收稿日期：２０１ ０—０７—２２ 口作者简介：郑伟／男，１９８０年出生，工程师，工学学士，天津铁 路投资控股（集团）有限公司，从事铁路工程技术管 ｂ机械全断面开挖 理工作。 图２掌子面超前预加固与开挖示意 口司军平／天津市地下铁道集团有限公司。 天津建诅科技 牙 Ｄ．ＮＯ．５ 因
