羊曲水電站臨時橋工程健康監(jiān)測

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)

羊曲水電站臨時橋工程健康監(jiān)測

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)

簡要介紹了橋梁健康監(jiān)測的目的和工作原理，并以羊曲水電站臨時橋工程為例，進行了橋梁健康監(jiān)測，通過數(shù)據(jù)采集和短信預(yù)警，及時掌握橋梁的工作狀態(tài)，對確保橋梁的運營安全，及早發(fā)現(xiàn)橋梁病害，延長橋梁的使用壽命起著積極的作用。

健康監(jiān)測；數(shù)據(jù)采集；短信預(yù)警；運營安全；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海縣與貴南縣交界處，是黃河干流龍羊峽水電站上游“茨哈、班多和羊曲”三個規(guī)劃梯級電站的最下一級，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。羊曲水電站臨時橋工程的主要任務(wù)是連接場內(nèi)左、右岸低線公路的跨黃河下游臨時橋，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97m，橋面設(shè)計高程為2615m。左岸接30m道路與后期臨時施工道路銜接，右岸橋頭接100m道路與右岸低線公路相接。

該橋下部由中國水電顧問集團西北勘測設(shè)計研究院設(shè)計，根據(jù)地質(zhì)及水文條件設(shè)計，橋梁下部結(jié)構(gòu)為重力式U型橋臺、擴大基礎(chǔ)。橋梁上部結(jié)構(gòu)采用積石峽水電站庫區(qū)現(xiàn)有跨黃河臨時橋的1m× 84m鋼桁梁，拆卸后運輸?shù)窖蚯娬九R時橋附近，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簡支鋼桁梁，橋梁全長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)測的目的

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

橋梁健康監(jiān)測運營階段的橋梁結(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，可及時對損傷進行定性和定位分析，對結(jié)構(gòu)的安全狀態(tài)和結(jié)構(gòu)可靠性進行評估，為橋梁的管理與維護決策提供科學(xué)依據(jù)：一方面確保橋梁安全運營；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)過長期監(jiān)測統(tǒng)計分析，保障橋梁在特殊氣候、交通條件下或運營狀況嚴(yán)重異

常時觸發(fā)預(yù)警信號。橋梁健康監(jiān)測具有十分重要的作用。

橋梁健康監(jiān)測內(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)測設(shè)備

橋梁健康監(jiān)測的試驗儀器、設(shè)備見表1。

表1 橋梁健康監(jiān)測采用儀器

4 橋梁健康監(jiān)測實施

1）測試截面、構(gòu)件及測點布置。對羊曲水電站臨時橋在運行時的監(jiān)測從如下兩方面進行：（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)，可對該橋的工作性能進行健康監(jiān)測。

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

圖1 上游桁架各測點位置及編號

2）準(zhǔn)備工作。在進行現(xiàn)場測試前，完成如下試驗準(zhǔn)備工作。（1）靜力水準(zhǔn)儀、鋼鉉式應(yīng)變計和應(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)機調(diào)試。

3）數(shù)據(jù)采集。采用靜力水準(zhǔn)儀對位移觀測點進行撓度變化較慢的靜態(tài)測量，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現(xiàn)無線控制，還可利用手機的無線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)只要有手機信號覆蓋的地區(qū)全范圍的控制?？偩€采集模塊可按用戶的設(shè)定要求自動采集靜力水準(zhǔn)儀的測試數(shù)據(jù)，并儲存在采集模塊內(nèi)電子硬盤中，用戶可隨時下載測試數(shù)據(jù)，也可進行實時測量。圖2為時間段2016年2月1日至2月15日的位移變化曲線，圖4為時間段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)場監(jiān)測結(jié)果。根據(jù)橋梁實際運行情況進行理論分析，在橋梁健康監(jiān)測中力求對橋梁結(jié)構(gòu)進行整體行為的實時監(jiān)控，對確保橋梁的運營安全，及早發(fā)現(xiàn)橋梁病害，延長橋梁的使用壽命起著積極的作用。

5 橋梁監(jiān)測結(jié)果

橋梁健康監(jiān)測整理數(shù)據(jù)如圖3，4所示，并根據(jù)橋梁運行實際情況進行分析：

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態(tài)變化中，由于不同時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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