羊曲水電站臨時橋工程健康監測

鮑永龍

(青海黃河上游水電開發有限責任公司工程建設分公司，青海 西寧 810000)

羊曲水電站臨時橋工程健康監測

鮑永龍

(青海黃河上游水電開發有限責任公司工程建設分公司，青海 西寧 810000)

簡要介紹了橋梁健康監測的目的和工作原理，并以羊曲水電站臨時橋工程為例，進行了橋梁健康監測，通過數據采集和短信預警，及時掌握橋梁的工作狀態，對確保橋梁的運營安全，及早發現橋梁病害，延長橋梁的使用壽命起著積極的作用。

健康監測；數據采集；短信預警；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是連接場內左、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計研究院設計，根據地質及水文條件設計，橋梁下部結構為重力式U型橋臺、擴大基礎。橋梁上部結構采用積石峽水電站庫區現有跨黃河臨時橋的1m× 84m鋼桁梁，拆卸后運輸到羊曲水電站臨時橋附近，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結作用，四片桁架組成空間桁架體系，橋梁兩端設橋門架，跨中設橫聯。

主要技術指標為：設計荷載：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、環境因素的影響，結構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。對橋梁結構的健康狀況進行檢測與監測，并在此基礎上對其安全性能進行評估是橋梁運營日常管理的重要內容。

橋梁健康監測運營階段的橋梁結構響應與行為，獲取反映結構狀況和環境因素的各種數據信息。當橋梁出現損傷時，可及時對損傷進行定性和定位分析，對結構的安全狀態和結構可靠性進行評估，為橋梁的管理與維護決策提供科學依據：一方面確保橋梁安全運營；另一方面早期發現橋梁損傷可以節約橋梁的維修費用，避免因橋梁大修而關閉交通帶來的重大損失。經過長期監測統計分析，保障橋梁在特殊氣候、交通條件下或運營狀況嚴重異

常時觸發預警信號。橋梁健康監測具有十分重要的作用。

橋梁健康監測內容：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力/應變。

3 橋梁健康監測設備

橋梁健康監測的試驗儀器、設備見表1。

表1 橋梁健康監測采用儀器

4 橋梁健康監測實施

1）測試截面、構件及測點布置。對羊曲水電站臨時橋在運行時的監測從如下兩方面進行：（1）桁梁的撓度；（2）桁梁桿件的應力/應變。根據桁架結的上述行為表現，可對該橋的工作性能進行健康監測。

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

圖1 上游桁架各測點位置及編號

2）準備工作。在進行現場測試前，完成如下試驗準備工作。（1）靜力水準儀、鋼鉉式應變計和應變儀等儀器的準備及檢查；（2）位移傳感器的埋設安裝、導線連接，聯機調試。

3）數據采集。采用靜力水準儀對位移觀測點進行撓度變化較慢的靜態測量，待所有數據穩定后，完成數據的采集工作，可使用無線載波的無線模塊實現無線控制，還可利用手機的無線網絡實現只要有手機信號覆蓋的地區全范圍的控制。總線采集模塊可按用戶的設定要求自動采集靜力水準儀的測試數據，并儲存在采集模塊內電子硬盤中，用戶可隨時下載測試數據，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日的應力變化曲線。

4）整理分析現場監測結果。根據橋梁實際運行情況進行理論分析，在橋梁健康監測中力求對橋梁結構進行整體行為的實時監控，對確保橋梁的運營安全，及早發現橋梁病害，延長橋梁的使用壽命起著積極的作用。

5 橋梁監測結果

橋梁健康監測整理數據如圖3，4所示，并根據橋梁運行實際情況進行分析：

1）白天橋梁通車加載，致使結構位移變化，靜力水準儀中連通管中的液面處于動態變化中，由于不同時段通過的車輛荷重不同，靜力水準儀采集的數據在白天變幅較大，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。

圖3 2016年2月1日至2月15日的位移變化曲線

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