華陽特大橋健康監測系統

初步技術方案

同濟大學橋梁工程系

二零一二年三月

目錄

第1章項目的背景和必要性........................................1

1.1工程概況................................................1

1.2橋梁健康監測系統........................................1

1.3橋梁健康監測系統的主要功能..............................2

1.4建立橋梁健康監測系統的目的和意義........................3

第2章系統設計原則與目標........................................4

第3章設計依據、標準............................................4

3.1設計依據................................................4

3.2技術標準................................................5

3.3設計規范................................................5

第4章監測內容及系統構成........................................6

4.1橋梁健康監測內容........................................6

4.2監測系統構成............................................7

4.3監測系統的拓撲結構......................................9

第5章傳感器子系統.............................................10

5.1傳感器子系統的設計原則.................................10

5.2傳感器的類型、布設及技術要求...........................10

5.2.1雨量傳感器........................................10

5.2.2空氣溫度計.......................................11

5.2.3空氣濕度計.......................................12

5.2.4結構溫度傳感器...................................12

5.2.5加速度傳感器.....................................13

5.2.6應變計...........................................14

5.2.7振弦式應變計.....................................14

5.2.8靜力水準儀.......................................15

529位移傳感器........................................16

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5210激光測距儀.......................................16

5.2.11振動索力計.......................................17

5212橋傳感器匯總.....................................18

5213傳感器布設位置...................................18

5.3傳感器測點保護..........................................24

第6章數據采集和傳輸子系統.....................................24

6.1數據采集和傳輸子系統的總體設計思路.....................24

6.2工作站的組成及功能.....................................26

6.3數據采集單元外圍設備...................................28

6.3.1機柜.............................................29

6.3.2工業級控制機柜溫度調節機.........................29

6.3.3UPS及后備電池...................................29

6.4數據傳輸子系統的設計...................................30

6.4.1底層傳輸網絡.....................................30

6.4.2上層傳輸網絡的設計...............................31

第7章數據處理及管理子系統.....................................31

7.1數據處理與管理子系統總體要求...........................31

7.2數據存儲原則...........................................32

7.3數據庫訪問控制設計.....................................33

7.4服務器系統的設計.......................................33

7.4.1服務器系統總體說明及設計原則.....................33

7.4.2服務器系統構成及邏輯拓撲.........................34

7.4.3服務器技術參數要求及設備選型.....................35

第8章結構狀態評估子系統.......................................35

8.1橋梁結構狀態評估子系統總體設計.........................36

8.1.1橋梁結構狀態評估子系統總體框架...................36

8.1.2在線評估方法.....................................37

8.1.3離線評估方法.....................................37

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8.1.4評估成果..........................................38

8.2預警系統的設計..........................................39

第9章軟件系統集成設計.........................................40

9.1業務功能總體框架描述...................................40

9.2業務功能總體數據流程描述...............................41

9.3數據采集工作站部分數據流程描述.........................41

9.3.1工作站參數配置...................................42

9.3.2信號調理與轉換...................................42

9.3.3數字信號處理.....................................43

9.3.4數據采樣.........................................43

9.3.5采樣控制.........................................43

9.3.6數據本地存儲.....................................44

9.3.7系統自檢.........................................45

9.3.8數據通訊.........................................45

9.4數據接收和存儲服務器...................................46

9.4.1數據通訊.........................................46

9.4.2系統維護及自檢...................................47

9.4.3人工養護數據錄入.................................47

9.4.4數據庫流程描述...................................48

9.5數據處理和評估服務器數據流程描述.......................49

9.5.1數據處理.........................................50

9.5.2在線評估.........................................50

第10章系統造價估算............................................51

10.1系統硬件造價..........................................51

10.2系統造價估算..........................................52

3

第1章項目的背景和必要性

1.1工程概況

華陽特大橋屬于華陽路南延線道路工程項目，跨越潭洲水道。該項目為南北

走向，北起佛陳路碧桂花城段，南止于荷岳路，全長3.118km。華陽特大橋位于

東平新城核心區，連接陳村與樂從兩鎮，是連接禪城區與東平新城區的重要紐帶。

橋址位于燈籠沙洲島下游344m處，該處潭洲水道分南北兩個航道，其中南航道

槽較深，航跡線偏于南側，較為順直，為其主要航道。橋軸線法線方向與水流主

流向的交角為6°。主橋起點樁號為K1+696,終點樁號為K2+082。北側過渡墩

位于R=1800m的平曲線上，南側過渡墩位于R=1000m的平曲線上，兩主墩位于

直線段內。縱面主要位于il=2.3%、i2=-2.5%的凸型曲線(R=3300m,T=79.2m,

E=0.95m)±o主橋為雙向8車道，左右幅橋面均為2%的正常橫坡。主橋分為左

右兩幅,上部結構采用(109+168+109)m跨PC連續梁，由于左右兩幅橋結構相似,

所以健康監測系統采用相同布置方式。橋梁總體布置圖見圖lo

圖1橋梁總體布置圖

1.2橋梁健康監測系統

橋梁結構健康監測系統，是一個以橋梁結構為平臺，應用現代傳感技術、通

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信網絡技術和計算機技術，優化組合結構監測、環境監測、交通監測、設備監測、

綜合報警、信息網絡分析處理各功能子系統為一體的綜合監測系統。它監測橋梁

在各種環境、荷載等因素作用下的結構響應，并能有效地提供橋梁養護管理的科

學依據，顯著提高橋梁的整體管理水平，從而能夠最大限度地確保橋梁安全運營、

預診斷橋梁病害和延長橋梁使用壽命。

橋梁結構健康監測系統旨在探測結構的性態變化，揭示結構損傷與結構性能

劣化。理想的健康監測系統應能在結構損傷出現的較早時期發現損傷，在傳感器

允許的情況下，結合損傷識別技術確定損傷的位置，評估損傷程度，預測剩余的

有效壽命。要實現橋梁結構的健康監測，必須要有完整的橋梁狀態信息、科學的

安全分析評估手段，這就要求橋梁具有感覺神經與思維判斷能力，前者就是能獲

取橋梁狀態的信息采集硬件系統，后者則是數據分析評估的軟件系統。其核心內

容包括：

令智能傳感元件：需要對橋梁進行監測的主要為風、浪、冰、車輛荷載等的環

境量；應力、變形、裂紋、疲勞損傷、反力等的局部量；動力特性和狀態反

應等的整體量。根據監測量的需要，開發滿足穩定性與耐久性、可埋設或表

面附著、大規模分布式的傳感元件是這一部分的核心內容。

令數據采集與智能處理：數據采集的主要內容是各種智能傳感元件的信號轉換

接口和采集軟件的開發。信號處理的核心內容是提取結構損傷特征信息，充

分利用現代信號處理方法，如高階譜分析、時頻分析、小波分析、神經網絡

等方法，對傳感器傳輸來的信息進行智能處理，通過數據融合理論表征結構

特征損傷信息，便于對橋梁結構進行安全與損傷評估。

令健康診斷與安全評估：健康診斷與安全評估主要包括損傷識別、定位與模型

修正和安全評估系統與預警系統。

1.3橋梁健康監測系統的主要功能

橋梁健康監測系統通常有如下目標：

令全面獲取橋梁運營狀況的信息，用來評估結構的安全性、耐久性和使用性;

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令對設計假定和設計荷載進行驗證，為完善設計規范提供依據；

令為橋梁養護、維修和管理的決策提供依據。

令能夠自動實時監測環境條件和橋梁結構的物理及兒何狀態，如荷載和關鍵構

件的物理特性等，向管理部門傳送監測結果的數據和圖表，提供定期的在線

評估報告；

令能夠跟蹤監測結構狀態并對橋梁結構的異常反應做出緊急警報；

令基于實際監測數據評估結構的靜力和動力安全性、耐久性和使用性，并對結

構異常進行識別，為大橋的維護管理決策提供依據。

1.4建立橋梁健康監測系統的目的和意義

傳統上，對橋梁結構的評估通過人工目測檢查或借助于便攜式儀器測量得到

的信息進行。人工橋梁檢查分為經常檢查、定期檢查和特殊檢查。但是人工橋梁

檢查方法在實際應用中有很大的局限性。傳統檢測方式的不足之處主要表現在：

令需要大量人力、物力并有諸多檢查盲點；

令主觀性強，難于量化：經過半個多世紀的發展，雖然橋梁的分析設計與施工

技術己日趨完善，但對某些響應現象，尤其是損傷的發展過程，尚處于經驗

積累中，因此定量化的描述是很重要的；

令缺少整體性：人工檢查以單一構件為對象，只能提供局部的檢測和診斷信息，

而不能提供整體全面的結構健康檢測和評估信息；

令影響正常交通運行：傳統的人工檢測需要中斷交通或者封閉部分車道從而影

響橋上車輛的行駛；

令周期長，時效性差，在突發事件時不能向決策者和公眾提供即時信息。

與傳統的橋梁檢測方法不同，橋梁結構健康監測系統重在診斷可能發生結構

損傷或災難的條件和環境因素，評估結構性能退化的征兆和趨勢，以便及時采取

養護維修措施。而傳統的檢測方法重在損傷發生后檢查損傷的存在并采取維修加

固的手段，因此，橋梁結構健康監測系統的概念具有革命性的變革。隨著傳感技

術的革新和自動遠程監控技術的更新換代，橋梁結構健康監測系統正向簡單易裝、

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經濟可行、持久可靠的方向發展，并己開始成為許多橋梁建設工程的一部分。可

見，對于橋梁成橋階段實際結構在各種不利環境和運營條件下的工作狀態和行為,

有必要通過建立結構健康監測系統、獲取實際結構和橋址環境的各種信息來分析

和把握。

第2章系統設計原則與目標

橋梁健康監測與安全評價系統的設計應遵循以下原則：

令系統設計應根據結構健康與安全評價的要求、系統的建設規模和造價、結構

特點、地理氣候環境，建立一個功能齊備、性能完善、經濟合理的系統，以

確保系統能真正為橋梁的管理、養護提供依據；

令系統應采用目前世界上最成熟的技術和產品，以確保系統的可靠性和穩定性;

令系統應采用高精度、高耐久性的產品，以確保系統的精確性和耐久性；

令系統應采用模塊化設計，并對整體設計進行優化，以確保系統的可替換性和

經濟性；

令系統設計應具有開放性，以確保系統良好的升級換代能力和遠程數據共享及

監控功能；

令系統的傳感器數量和設備能力等應具有適度冗余，以確保系統的可靠性，和

滿足系統未來改進、擴展和完善的需求；

令系統采用實時監測和人工檢測結合的辦法，綜合兩個方面的結果對結構的狀

態進行綜合評估；

令系統監測和采集的數據量大，系統應提供強大的前處理、后處理功能以便有

效地處理、分析和管理這些數據。

第3章設計依據、標準

3.1設計依據

令華陽特大橋是華陽路南延（含華陽橋）道路工程第四標段設計施工圖；

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3.2技術標準

令中華人民共和國交通部標準

令中華人民共和國郵電部標準

令中華人民共和國公安部消防安全條例

令國際電信聯盟標準

令國際電工技術委員會標準

令美國材料與試驗協會標準

令美國各州公路與運輸協會標準

令日本國家標準

令英國國家標準

3.3設計規范

令《公路工程技術標準》(JTGBO1-2003)

令《公路路線設計規范》OTGD20-2006)

令《公路勘測細則》(JTG/TC10-2007)

令《公路工程水文勘測設計規范》(JTGC30-2002)

令《公路工程地質勘察規范》(JTJ064-98)

令《公路橋涵設計通用規范》。TGD60-2004)

令《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》(JTGD62-2004)

令《公路橋涵地基與基礎設計規范》(JTGD63-2007)

令《公路橋梁抗震設計細則》JTG/TB02-01-2008

令《公路橋梁抗風設計規范》(JTG/TD60-01-2004)

令《公路橋涵施工技術規范》(JTJ041—2000)

令《公路工程質量檢驗評定標準》OTGF80/1-2004)

令《內河通航標準》(GBJ50139-2004)

令《計算機軟件開發規范》(GB/8566)

令《軟件工程術語》(GB/T11457)

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令《計算機軟件產品開發編制指南》(GB/8567)

令《計算機軟件配置管理計劃規范》(GB/T12505)

令《中國工程建設標準化協會》(CECS)

令《國際數據庫規范》(IS09001ANSISQL)

參考規范及資料：

令BS5400《鋼橋、混凝土橋及結合橋》(英國)

令AASHTO《美國公路橋梁設計規范》1994(美國)

第4章監測內容及系統構成

4.1橋梁健康監測內容

橋梁健康監測系統監測內容的確定首先考慮橋梁結構形式的特點，針對不同

橋型選取不同側重點的監測內容。另外，從運營期養護維修的角度出發，考慮提

供詳細必要的數據給養護管理系統，為養護需求、養護措施采用決策提供科學依

據，確保結構安全運營，真正做到預防性養護。確定監測內容還需根據監測系統

的自身要求來選擇適合的監測項目，主要考慮到測試手段的可行性、分析方法的

可靠性等因素。橋梁健康監測系統的監測內容在考慮結構形式的基礎上，主要考

慮以下三方面的因素而定：環境方面；養護管理方面；橋梁易發事故或者病害方

面。

監測部位的確定，需建立在詳細的結構分析結果基礎上才能保證其合理性。

由于本方案為初步設計，故此處仍為根據經驗確定的結構關鍵監測部位。橋梁的

主要監測部位及監測內容如下表所示：

序號監測內容監測部位監測方式監測儀器監測目的

1雨量跨中橋面實時雨量計氣象

跨中橋面、箱梁內

2空氣溫度實時空氣溫度計環境溫度

部

3濕度跨中橋面、箱梁內實時空氣濕度計環境濕度

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部

4結構溫度跨中斷面實時結構溫度計溫度場分布

邊跨跨中、中跨跨加速度傳感結構動力特

5結構振動實時

中器性

跨中、支座斷面箱關鍵截面應

6結構應變實時應變計

梁變、彎矩

結構長期應振弦式應變結構長期應

7跨中斷面實時

變計變、內力

8橋梁靜撓度L/8斷面實時靜力水準儀橋梁變形

橋墩差異沉

9橋墩沉降墩頂斷面實時靜力水準儀

降

10支座位移橋梁支座實時位移計支座變形

11伸縮縫位移伸縮縫實時位移計伸縮縫變形

橋墩縱向位橋墩相對位

12中跨橋墩實時激光測距儀

移移

振動式索力

13索力跨中斷面實時體外索索力

計

4.2監測系統構成

橋梁健康監測與安全評價系統包括數據測量系統和數據管理與分析兩大子

系統。其中，數據測量系統由傳感器子系統和數據采集與傳輸子系統有機地組成;

數據管理與分析系統包括數據處理和管理子系統和結構狀態評估子系統。

傳感器系統將采集各類信號并傳輸到附近的工作站；工作站根據需要對各類

信號進行解調和預處理，并通過傳輸系統將傳感器的信號送到數據處理和管理系

統；數據處理和管理系統對數據進行二次預處理（數據的時域、頻域和幅值域顯

示，頻度計數等）、結果顯示、存檔和數據入庫等；結構狀態評估系統對監測數

據進行在線評估（如預警、初步評估等）及離線評估（如模態分析、數據融合、

信息提取和挖掘、損傷識別、結構的安全性和耐久性評估）。本系統具有如下特

7

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占-

八、、?

令具有長期、實時、同步、連續地進行數據采集的能力；

令具有強大的數據傳輸、處理、顯示、存檔和遠程共享能力；

令具有自檢、校準、控制功能；

令具有正常狀態評估和突發事件況評估的能力；

令具有良好的可更換性和升級能力。

傳感器子系統：

令采用穩定性和耐久性較好的傳感器能夠保證對結構溫度、加速度、結構動應

變、結構長期靜應變、橋梁撓度、墩頂沉降、支座位移、伸縮縫位移、索力

等量的監測；

令雨量、空氣溫度、空氣濕度等環境因素的監測；

令車輛荷載的監測；

令結構溫度場分布特點的監測；

令各種傳感器的耐久性與可更換性研究。

數據采集和傳輸子系統：

令數據采集和傳輸系統總體設計；

令各類信號采集、處理方法研究；

令數據采集的控制、同步和集成化研究；

令系統可靠性措施研究；

令基于無線網絡和因特網的分布式橋梁監控系統研究。

數據處理及管理子系統

令數據處理及控制系統總體設計；

令數據管理、顯示和控制方法研究。

結構狀態評估子系統

令反映結構狀態的特征參數確定及其提取方法研究；

令狀態參數指標的閡值與預警機制研究；

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令結構健康評估（安全評價）系統總體設計；

令損傷指標、性能指標體系的建立，損傷指標、性能指標與橋梁結構健康狀態

之間的關系研究；

令健康監測數值分析模型的建立與修正；

令在線監測報告生成子系統的開發；

令利用評估系統對大橋的日常維護和運營管理提供依據和指導性建議的研究。

4.3監測系統的拓撲結構

經過方案比選，我方選擇數字微波的方式進行傳輸,整個監測網絡的拓撲結

構圖如圖1所示。

一理中心1

—>s：

金事理/々***?馬-

通訊光纖

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圖1監測系統網絡拓撲結構圖

第5章傳感器子系統

5.1傳感器子系統的設計原則

令對結構構件進行重要性、危險性和易損性評級，將該評級結果作為傳感器布

置的參考指標；

令對特殊、重要部位進行重點監測，以分析、計算、評估重要構件的工作狀態，

并預測其它構件的內力分布和變化；

令根據結構整體損傷檢測與局部損傷檢測的要求，一些傳感器用于整體損傷檢

測，另一些用于局部損傷診斷；

令利用盡可能少的傳感器獲取結構狀態評估所需要的全面、精確的結構參數信

息；

令對于結構中的易損和多病害構件的狀況進行監測和評估。

5.2傳感器的類型、布設及技術要求

橋梁健康監測系統采用的傳感器類型包括：雨量傳感器、空氣溫度傳感器、

濕度傳感器、結構溫度傳感器、加速度傳感器、應變計、振弦式應變計、振動索

力計、靜力水準儀、位移傳感器。以下傳感器布置為單幅橋布置數量，另一幅橋

梁中除雨量傳感器、空氣溫度傳感、濕度傳感器布設數量不同外，其余均相同。

5.2.1雨量傳感器

雨量傳感器主要是通過對雨量的監測來達到對拉索發生風雨振時的環境條

件進行定量的描述，以便能夠結合其他環境因素的監測量對拉索發生風雨振的規

律和機理進行分析。

雨量傳感器要求有良好的耐久性和測量精度，能夠對環境下雨狀況有非常精

確的測量，初步擬定在下述位置安裝傳感器。

10

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設置部位采集方法數量

跨中斷面實時監測1

合計1

技術要求如下表：

項目技術要求

測量范圍0-4mm/min

分辨率0.1mm

誤差±0.2mm

環境溫度-0。Cto+50℃

相對濕度0-95%

5.2.2空氣溫度計

大氣溫度變化是橋梁的重要荷載源之一，會引起結構變形和橋梁撓度的改變,

應進行監測，采用空氣溫度計對大氣溫度進行監測。

擬在橋面跨中部位、箱梁內分別布設空氣溫度傳感器，其具體布設如下表所

示。

設置部位采集方法數量

梁部中跨跨中及邊跨跨中箱梁實時監測3

橋面中跨跨中實時監測1

合計4

技術要求如下表:

項目技術要求

測量范圍-50℃~+50℃（空氣溫度）

精度±2%

工作電壓SV

輸出信號電流信號：4?20mA

使用壽命210年

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5.2.3空氣濕度計

大氣相對濕度變化是影響橋梁結構狀態特性的環境影響因素之一，對其進行

相應的監測對于準確地評估橋梁結構的狀態特性是非常必要的。

擬在橋面跨中部位布設空氣濕度傳感器，其具體布設如下表所示。

設置部位采集方法數量

橋面中跨跨中實時監測1

合計1

技術要求如下表：

項目技術要求

測量范圍1-1OO%RH（相對濕度）

精度±2%

工作電壓SV

輸出信號電流信號：4?20mA

工作溫度-400C-800℃

使用壽命210年

5.2.4結構溫度傳感器

結構溫度變化是橋梁的重要荷載源之一，結構溫度監測能了解橋梁主要構件

的溫度及溫度梯度情況，為分析結構的應力和疲勞提供依據，并用于結構狀態參

數的相關分析。

結構溫度傳感器應具有良好的測量精度和耐久性，對結構溫度的監測應是

連續監測。其主要布設位置和數量分別如下：

設置部位采集方法數量

中跨跨中斷面實時監測10

邊跨跨中斷面實時監測20

合計30

技術要求如下表:

12

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項目技術要求

測量范圍-30℃?+80℃

分辨率0.01℃

精度±0.5℃

使用壽命215年

5.2.5加速度傳感器

通過實時監測主梁等在交通、環境荷載等作用下的加速度響應，以評估結構

的整體動力特性，為評價結構的結構健康與安全狀況。依據相應的結構分析的結

果，擬在以下位置安裝結構加速度傳感器。

設置部位采集方法數量

中跨跨中豎向實時?監測2

中跨跨中橫向實時監測2

邊跨跨中豎向實時監測4

邊跨跨中橫向實時監測4

合計12

技術要求如下表：

項目技術要求

測量范圍士2g

靈敏度±5V/g

頻率響應范圍DC-120Hz

動態范圍>120dB

線性度<1%

零位漂移<500X10-6g/℃

噪聲W10-6g

環境溫度-25℃to+65℃

相對濕度0-90%

使用壽命210年

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5.2.6應變計

通過實時監測在交通荷載、環境荷載作用下橋梁重要混凝土構件和鋼構件的

應變、應力情況，為評價結構工作狀態提供相應的依據。初步擬對以下部件

位置進行應力監測。

設置部位采集方法數量

中跨跨中實時監測12

邊跨跨中實時監測24

合計36

技術要求如下表：

項目技術參數

硬件構造表面焊接式應變計，溫度自補償功能

測量范圍>3000蘆

分辨率1|1E

精度±0.1%滿量程

線圈阻抗120或240Q

激勵電壓2-10V

疲勞壽命在±2400蘆時1()6循環

溫度：-10℃?60℃

工作環境

相對濕度：98%

5.2.7振弦式應變計

通過實時監測在交通荷載、環境荷載作用下橋梁構件的靜態應變、應力情況,

為評價結構工作狀態提供相應的依據。初步擬對以下部件位置進行應力監測。

設置部位采集方法數量

中跨跨中實時監測12

邊跨跨中實時監測24

邊跨、中跨1/4跨位置實時監測24

14

華陽特大橋健康監測系統同濟大學橋梁工程系

合計60

技術要求如下表：

項目技術參數

硬件構造表面焊接式應變計，溫度自補償功能

測量范圍>3000|is

分辨率1|1￡

精度±0.1%滿量程

線圈阻抗100或150Q

振弦熱系數llppm/℃

絕緣電阻5X1012。

激勵電壓2-15V

疲勞壽命在±2400四時循環

溫度：-10℃?60℃

工作環境

相對濕度：98%

5.2.8靜力水準儀

通過布設靜力水準儀對橋墩的差異沉降進行觀測，基于此對結構的受力狀態

做進一步的評估，其主要的監測部位如下表所示。

設置部位采集方法數量

橋梁墩臺實時監測4

中跨、邊跨、跨中實時監測3

邊跨、中跨1/4跨位置實時監測6

中跨1/8跨位置實時?監測4

合計17

技術要求如下表：

項目技術要求

測量范圍50mm

分辨率0.01mm

15

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長期零飄<0.5%F.S./年

溫度系數<0.05%F.S./℃

環境溫度-25℃to+65℃

5.2.9位移傳感器

支座是橋梁結構的最重要構件之一，而支座位移則是直觀評價支座以及大橋

狀態的重要參數，是必須監測的內容，本系統采用直線位移傳感器連續監測大橋

的支座位移。

設置部位采集方法數量

支座實時監測4

伸縮縫實時?監測4

合計8

技術要求如下表：

項目技術要求

250mm

精度±O.l%oF.S.

溫度補償形式自補償

使用溫度-3O℃~85℃

5.2.10激光測距儀

橋墩相對位移是橋梁健康監測的重要內容，通過激光測距儀可以精確的測出

橋墩相對位移，達到監測目的。激光測距儀主要由激光調制及發射模塊、回波接

收模塊、接收及鑒相系統等組成。發射器發出經過調制的激光，經被測物反射后

返回，返回光與測量光相比產生了相移△①，通過測量此相移，間接測出激光在

測量點與目標間的往返時間，然后根據光速，求出待測距離D=(cX△①)/4“f°

這種方法測量精度高，通常在毫米量級。

設置部位采集方法數量

16

華陽特大橋健康監測系統同濟大學橋梁工程系

13#墩實時監測1

合計1

技術要求如下表：

項目技術要求

激光輸出功率<1mW

測量范圍10cm-200m

測量精度+2mm

典型測量時間<ls

最大測量時間4s

5.2.11振動索力計

華陽特大橋主橋中跨段有體外索的存在，而索力是評價體外索狀態的重要參

數。系統采用加速度傳感器連續監測，通過加速度傳感器使用振動法測量索力能

夠較準確地測量出體外索索力，從而達到實時掌握索力情況，為評估橋梁的工作

狀況提供依據。其主要設置部位如下表

設置部位采集方法數量

跨中體外索實時監測4

合計4

技術要求如下表：

項目技術要求

測量范圍士2g

靈敏度±1.25V/g

頻率響應范圍DC-120Hz

動態范圍>120dB

線性度<1%

零位漂移<500X10-6g/℃

噪聲W10-6g

環境溫度-25℃to+65℃

17

華陽特大橋健康監測系統同濟大學橋梁工程系

相對濕度0-90%

使用壽命210年

5.2.12橋傳感器匯總

數量

編號名稱單位

單幅橋另一幅

1雨量傳感器個1

2空氣溫度傳感器個43

3空氣濕度傳感器個1

4結構溫度傳感器個3030

5加速度傳感器個1212

6應變傳感器個3636

7振弦式應變計個6060

8靜力水準儀個1717

9位移傳感器個88

10激光測距儀套11

11振動索力計個44

總計個345

5.2.13傳感器布設位置

該橋左右近乎對稱，所以除了橋面的雨量計、空氣濕度、溫度計只在西幅橋

跨中布置外，兩幅橋傳感器采取對稱布置。對重要截面從北至南依次定義為1至

7號截面。其中截面1與截面7,截面2與截面6,截面3與截面5傳感器布置

相同。另外邊跨和中跨的1/4跨截面和中跨的1/8跨截面也布設傳感器。所有1/4

跨截面傳感器布設相同，所有1/8跨截面傳感器布設也相同。所以此處只描述單

幅橋的1、2、3、4截面，典型的1/4跨和1/8跨截