西长高速公路连续刚构桥梁运营期远程健康监测及桥梁安全评估技术方案（朝阳沟大桥）*交建公路工程试验检测有限公司
二Ｏ一0年六月 目 录
1、工程概况 1
2、运营期远程健康监测及桥梁安全评估的目的及意义 3
3、本次监测的主要内容 3
4、运营期远程健康监测及桥梁安全评估的基本思路 4
5、运营期远程安全性监测实施技术方案 6
5.1运营期监测的计算机仿真分析 6
5.2大桥运营期挠度远程适时监测及支座定期检查方案 6
5.2.1大桥运营期挠度远程适时监测方案 6
5.2.2大桥运营期支座定期检查方案 8
5.3 大桥运营期主梁纵向位移监测方案 10
5.4 墩身垂直度变化监测方案 10
5.5大桥运营期应力监测方案 11
5.5.1 应力监测项目 11
5.5.2 箱梁应力监测截面与测点 11
5.5.3 测试方法 12
5.6 大桥运营期结构振动特性监测方案 13
6、大桥运营环境状态的监测 13
6.1温度状态监测 13
6.2交通量监测 14
7、大桥定期外观技术状况检测 14
7.1桥面系检测方案 14
7.2上部结构 15
7.2.1 支座检查 15
7.2.2上部结构主梁主要承重构件检查 16
7.3下部结构检查 16
7.4抗震设施检查 17
7.5附属设施检查 17
7.6 检测频率 18
8、大桥耐久性监测实施技术方案 18
8.1钢筋混凝土成品检测试验 18
8.2 裂缝远程适时监测 20
8.3 混凝土中性化深度试验 20
8.4 钢筋锈蚀状态测试 21
9、大桥健康状态及承载能力评估 21
9.1大桥健康状态评估系统 21
9.1.1 桥梁评估的方法 22
9.1.1.1 层次分析法 23
9.1.1.2 变权综合方法 29
9.1.1.3 朝阳沟大桥层次分析模型 30
9.1.1.4 底层评价指标评语确定方法 31
9.1.2 桥梁评估模型 32
9.1.3 评估标准 33
9.2大桥承载能力评估 35
10、无线数据传输系统 36
11、运营期远程健康监测及桥梁安全评估工作计划 37
12、运营期远程健康监测及桥梁安全评估组织机构及管理措施 37
12.1运营期远程健康监测及桥梁安全评估组织机构 37
12.1.1运营期远程健康监测及桥梁安全评估领导小组 37
12.1.2运营期远程健康监测及桥梁安全评估小组 37
12.2运营监测单位人员组成 37
12.3质量管理措施 37
12.4安全及环保措施 38
13、运营期远程健康监测及安全评估报告 38
14、附件 38
朝阳沟大桥运营期远程健康监测及桥梁安全评估技术方案
1、工程概况
朝阳沟大桥是西部开发省际公路通道银川至武汉线陕西境陕甘界至长武段公路上的控制工程之一。该桥位于长武县冉店镇东约五公里处的鸭儿沟沟口，为主线跨越鸭儿沟的一座大桥，最大桥高130米。左半幅桥梁起点桩号为S2K63+081.50，终点桩号为S2K63+749.50，桥梁全长668.00米；右半幅桥梁起点桩号为S2K63+051.50，终点桩号为S2K63+749.50，桥梁全长698.00米。
主桥为55+4×100+55米预应力混凝土刚构－连续组合梁，引桥位于起点岸，左、右半幅分别为一联5×30米和6×30米预应力混凝土连续箱梁。主桥为单箱单室箱形断面，箱梁根部梁高5.80米，跨中梁高2.5米，其间梁高按二次抛物线变化。箱梁顶板宽12.00米，底板宽6.50米，顶板厚0.30米，底板厚由跨中0.30米按二次抛物线变化至根部0.80米。腹板厚分别为0.40米、0.60米，桥墩顶部范围内箱梁顶板厚0.50米，底板厚1.50（1.00）米，腹板厚0.60米。桥面横坡采用不同腹板高度予以调整。主梁刚构-连续组合梁主梁除墩顶0号块件外，各单“T”箱梁均采用挂篮悬浇施工，分11对梁段，即6×3.5+5×4.5米进行对称悬浇。桥墩墩顶块件长11.00米，中孔合拢段长2.00米，边孔现浇段长3.89米，边孔合拢段长2.00米。主梁采用纵、横、竖三向预应力体系。
设计合拢顺序为：先合拢边跨，再合拢次边跨，最后合拢中跨。
主桥7、11号桥墩采用薄壁空心桥墩，主桥8～10号桥墩采用双薄壁空心桥墩。引桥桥墩采用双柱式桥墩。桥台均采用桩柱式桥台。主桥桥墩采用直径2.00米的钻孔灌注桩基础，分隔墩、引桥桥墩及桥台采用直径1.60～2.00米的钻孔灌注桩基础。
朝阳沟大桥总体布置图如图1.1所示。
朝阳沟大桥于2007年4月份墩身施工完成，于12月份上部结构箱梁施工完成，于2008年9月28日建成通车。
运营期远程健康监测及桥梁安全评估的目的及意义
多年来，桥梁结构的安全状况一直是公众特别关心的问题。现代化大型桥梁是交通主干道的重要节点，对交通运输区域发展具有重大影响，是国家、地区经济发展与技术进步的象征。然而，目前，国内外许多桥梁都存在不同程度的隐患。我国许多重要的大型桥梁都没有建立保证安全性和耐久性的维护系统。由于缺乏大桥结构整体性的安全监测系统，对结构状态的任何异常不能及时发现，以做出相应的防患措施。一些城市已发生大桥严重的质量事故，造成很大的经济损失和不良的社会影响。分析产生上述事故的原因很复杂，除设计与施工方面的原因以外，这些桥梁长期处于超负荷运营状态，致使许多构件的疲劳损伤加剧，是导致倒塌的重要原因。如果能对桥梁的疲劳损伤进行监测，从而对桥梁的健康状况给出评估，在灾难来临之前给出预警，将会大大减少惨剧的发生。
另一方面，在对局部质量严重退化的结构进行维修更新时，由于目前的检测技术不能对结构各构件的损伤状况作出准确客观的评估，因此，常常不得不过于保守地对“可能”问题的部件全部更新，造成很大的材料浪费和经济损失。可见桥梁监测系统和检测技术的建立与完善，不仅影响到重要结构的健康安全和道路交通的正常运营，还与大型结构的维修费用密切相关。
桥梁健康监测为桥梁工程中的未知问题和超大跨度桥梁的研究提供了新的契机，由运营中的桥梁结构及其环境所得的信息不仅是理论研究和试验室调查的补充，而且可以提供有关结构行为与环境规律的最真实的信息。大型桥梁健康监测不只是传统的桥梁检测和结构评估新技术的应用，而且被赋予了结构监控与评估、设计验证和研究发展三方面的意义。
因此，为了实施有效的养护维修和管理，可以使朝阳沟大桥的使用性能得以改善，寿命得以延长，减少和避免灾难性事故的发生，推动和促进行业的科技进步。就必须尽快发展与其规模和功能相适应的现代监测技术，加强对养护和管理方面的研究。
而采用无线数据传输系统的远程实时监测与常规的定期检测方案比较具有：（1）长期、全天候、实时监测；（2）自动化多点数据获取；（3）先进的无线网络，实现远程监控与管理；（4）测量费用低；（5）不干扰交通等显著的优点，从而在近几年得到了日益广泛的应用。
3、本次监测的主要内容
本次监测的主要任务分为四大部分内容：
（1）对变形（包括竖向挠度、纵向位移、固结墩墩顶倾角等指标）、应力、温度和控制截面结构裂缝进行远程适时监测；
（2）结合远程适时监测情况对大桥进行定期外观检测；
（3）对大桥的耐久性和承载能力进行检测；
（4）为该桥的维护和健康运营评估提供实测数据，并作数据分析，提供该桥的健康运营状况，并作出安全性评价。
4、运营期远程健康监测及桥梁安全评估的基本思路
根据我单位对高墩大跨径连续刚构桥积累的经验，运营期远程健康监测及桥梁安全评估的基本思路可归纳如下：
（1）收集设计、施工监控文件、相关的会议纪要和相关的规范和规程等，对运营桥梁进行模拟计算，得出运营状态下的变形和应力状态的数据，并作数据分析或图表文件进行存放。
（2）通过业主，协同设计、监控单位优化预定的运营期远程健康监测及桥梁安全评估方案，制定实施细则，报送业主审查。
（3）做好监控前的准备工作，如：测控点定位、设备购置、仪器标定、传感器的安装、测试系统的调试等。
（4）大桥运营期远程适时挠度监测。
（5）大桥运营期主梁纵向位移监测。
（6）墩身垂直度监测：墩顶倾角监测。
（7）大桥运营期应力监测，包括大桥运营期箱梁控制截面混凝土正应力和主应力。
（8）大桥运营期振动特性监测。
（9）大桥运营环境状态的监测。在具有代表性的地方设置温度湿度计（箱外），观测实测时的外界环境，用于实测成果的分析。
（10）大桥定期外观检测。
（11）桥梁耐久性检测，包括钢筋混凝土强度检测，裂缝宽度检测。
（12）承载力评价：通过挠度、应力应变及耐久性检测的数据对承载力进行评价。
（13）对大桥健康状态作出评估。
监测程序如图4.1运营期监测流程图所示
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