斜拉桥健康监测实施方案

家沱长江大桥

长期健康监测方案

专业资料

交通大学

2009年5月

目录

一、项目概况及意义...............................................................1

1.1•*•••••••*•••••••*•••••••*•••••••*•••••••*•••••••*•••••••*•••••••*•••••••*•••••••*•••••••*•••••••*•••••••*•••••••*•••••1

1.1.1工程概况................................................................1

1.2本桥健康监测的意义及必要性...............................4

1.3本桥健康监测的难点7

二、大桥健康监测系统总体设计.....................................................7

2.1设计原则..................................................................8

2.2系制能总框架............................................................9

2.3系统硬件总框架............................................................9

三、健康监测围..................................................................10

3.1实时监测围...............................................................10

3.2定期监测围...............................................................10

四、监测项目及监测方法..........................................................11

4.1监测方案的特殊要求.......................................................11

4.2桥梁位移变形监测.........................................................12

4.3主梁、索塔控制截面应力监测...............................................17

4.4温度监测.................................................................20

4.5大雕构动力特蝇测.....................................................22

4.6斜拉索索力监测...........................................................25

4.7风速风向监测.............................................................27

4.9全桥传感器测点布设情况汇总...............................................32

五、数据采集、传输、处理和控制子系统............................................31

5.1数据采集子系统...........................................................31

5.2”...........................................................................................................................33

5.3数题理和控制子系统.....................................................35

六、系统软件的设计..............................................................36

6.1数据采集管理系统.........................................................36

6.2.................................................................................................................37

6.3数据库管理系统...........................................................38

七、结构健康评估...............................................................39

7.1总体设计..................................................................39

专业资料

7.2家沱长江大桥评彳瞬型......................................................40

八、系统运行管理及人员培训1.....................................................................................................................45

8.1系统管理.................................................................45

8.2人员培训.................................................................45

九、现有工作基础...............................................................47

十、技术、经济效益、推广应用及产业化前景........................................49

10.1技术、经济效益分析......................................................49

10.2推广应用及产业化前景...................................................49

十一、计划实施年限、经费概算与资金筹措..........................................51

11.1年度................................................................51

11.2人员组成................................................................51

11.3经费概算................................................................52

专业资料

一、项目概况及意义

1.1大桥工程概况及现状

1.1.1工程概况

家沱长江大桥位于市西郊九龙坡地区，大桥南岸为家沱工业区，北岸为九龙

坡区。主孔全长1288m,跨径组合为：过渡孔(53m)+主孔

(169m+444m+169m)+过渡孑L(53m)+南弓|桥(8x50m)，桥面宽度为4车道(中

间设置分隔带),宽24m。

图家沱长江大桥全景

该桥结构体系为双塔双索面预应力混凝土斜拉桥，塔、墩固结。主梁为纵向

悬浮体系，塔梁交叉处设置横向限位装置，在过渡孔与北台及南引桥结合处设置

大位移量伸缩缝。

主梁采用扁平的实心双主梁断面，主梁肋高宽横梁间距为

2.5m,1.7mo

4.5m,设置横向预应力钢束。主梁在中跨的中间部分及边跨的部分区段设置有

纵向预应力钢束，采用OVM锚具及高强度低松弛钢绞线。主塔呈花瓶形，塔全

高141.5m,塔身为矩形空心断面。拉索采用扇形双索面布置，梁上索距为9m,

在塔上采用不等距排列，索距每个索面中有对斜拉索。锚具采

1.5~1.6mo24

用LM7型冷铸锚锚具。

专业资料

主桥两个主墩基础根据地形及地质条件并结合施工难易程度作了不同的处

理。2#墩采用①2.6~3.2m的变截面挖孔桩基础，3#墩采用沉井基础。

该桥于1991年开始施工，1997年建成通车。

1.1.2大桥现状

1997年建成通车后发现在中跨主梁和主塔斜拉索锚固区出现了大量裂缝。

当时，业主委托西南交通大学对全桥的裂缝进行了普查及成因分析，得到以下结

论：

(1)主梁裂缝数量大。主要集中分布在2号墩16号锚箱至3号墩16号锚箱

之间约150m长度的中跨梁段，且主要分布在主梁底面及其侧面上。裂缝走向

以沿桥跨纵向为主。裂缝在侧面上的分布主要集中在自梁底面往上0.20-1.

20m的高度围，梁体底面裂缝分布主要集中在锚箱两侧。主梁侧面裂缝深度大

多在30-60mm之间，最大深度97mm，间距大多在0.15-0.45m之间，

最大宽度0.90mm;主梁底面裂缝深度大多在20-40mm之间，最大深度91

mm，间距大多在0.10~0.35mm之间，最大宽度0.56mm。

(2)少数主梁节段梁底面的侧面上存在横向和竖向裂缝。裂缝宽度多在0.10

mm以下，最大为0.13mm;裂缝深度一般在20-50mm围。从裂缝形态上看,

此类裂缝属于混凝土收缩裂缝。

⑶横隔板及顶板裂缝主要集中在中跨2号墩侧C27-C31,C38〜C39、

C41-C43和3号墩侧C39-C41横隔板及其附近顶板上。裂缝多分布在横隔板

与顶板之间的梗肋部位，并沿梗肋向顶板延伸。其它部位裂缝较少。横隔板裂缝

方向以竖向为主，在横隔板与主梁结合部位有一些呈45度走向的斜裂缝；而顶

板上的裂缝多为顺桥纵向裂缝，横向裂缝很少。裂缝宽度多数在0.10〜0.30mm

之间，最大为。横隔板裂缝长度多数不超过最长为

0.65mm1m,1.10mo

专业资料

(4)2号墩上游塔柱裂缝主要集中在17-24号锚箱之间的区段，其它3个塔

柱裂缝主要集中在20〜24号锚箱之间的区段，裂缝基本上呈水平走向。在3号

墩下游塔柱24号锚箱上侧，出现最长裂缝约15m。3号墩下游塔柱西南角南面

裂缝深度多在30-60mm之间，最大深度64mm;其它位置的裂缝深度多在

20-40mm之间。

(5)主梁和桥塔混凝土裂缝为非结构性受力裂缝。

(6)既有裂缝不会影响桥梁目前的正常运营。

(7)考虑到梁体混凝土裂缝的数量、宽度、深度等均较大，部分裂缝已经深

入到主筋以，将会严重影响到桥梁的耐久性。

根据裂缝成因综合结论，当时对桥塔和主梁的裂缝进行整治，同时也对塔柱

上封锚碎进行整治，以达到封闭裂缝、防止裂缝进一步扩展的目的。

2008年底进行的桥梁外观检查，反映出该桥目前主要缺陷有：

1)塔柱已外观共发现裂缝20条，最长的达8m,裂缝宽度最宽达0.25cm;

多处由于钢筋锈蚀膨胀引起的碎脱落；3处碎空洞；钢筋露筋，个别钢筋锈蚀严

重；23处预埋钢板外露并有不同程度的锈蚀；约80%的拉杆位置钢管头外露锈

蚀；塔柱外观涂装多处大面积开裂、起壳、脱落。

2)主桥车行道部分出现原修补处的沥青硅铺装层周边冒浆，沥青碎路面出

现网状裂缝及横、纵、斜向裂缝并同时有洞穴、坑函等现象，部分沥青混凝土碎

裂和空鼓，在主桥车行道2号墩边跨，3号墩下游中跨处出现了穿透型裂缝和沥

青碎脱落的现象。

3)主引桥钢护栏和立柱出现点状锈蚀，在交接处锈蚀严重，主梁底部已锈

穿。伸缩缝锚固混凝土开裂，出现裂缝，主桥主梁底板部分出现了渗水和露筋现

专业资料

象。

4）横系梁出现了斜裂缝，在3号墩上游中跨20号索出现了3处渗水。

5）拉索边中跨总索力差值最大变化至成桥索力值的4.15%（2#墩2008

年6月中跨下游）,设计值的8.06%（3#墩2008年6月中跨下游X

1.2本桥健康监测的意义及必要性

1.2.1桥梁健康监测系统的研究现状与发展

许多都在一些已建和在建的大跨桥梁上进行了有益的尝试：丹麦曾对总长

1726m的Faroe跨海斜拉桥进行施工阶段及通车首年的监测，另外，他们在主

跨1624m的GreatBeltEast悬索桥上也开始了相关的尝试；泰国与韩国目前

也已开始在重要桥梁上安装永久性的实时结构整体与安全性报警设备;香港的青

马大桥、地的虎门大桥、徐浦大桥、江阴大桥等在施工阶段也已开始传感器的安

装，以备将来运营期间的实时监测。这些健康监测技术的成功开发与应用将起到

确保桥梁安全运营、延长桥梁使用寿命的作用。同时通过早期桥梁病害的发现能

大大节约桥梁的维修费用，可以避免最终频繁大修关闭交通所引起的重大损失。

目前，国外已经采用了健康监测系统的部分桥梁见表

表1.1安装了健康监测系统的部分桥梁

桥名结构类型跨度（m）位置

明石海峡大桥悬索桥960+1990+960日本

专业资料

GreatBelt悬索桥535+1624+535丹麦

江阴桥悬索桥1388中国

青马桥悬索桥1375中国香港

Namhae悬索桥128+404+128韩国

SeohaeBridge斜拉桥60+200+470+200+60韩国

Sharsundet斜拉桥240+530+240挪威

RamalX斜拉桥166+450+166泰国

距石.岛桥斜拉桥700日本

Storck'sBridge斜拉桥63+61瑞士

徐浦大桥斜拉桥590中国

滨州黄河大桥斜拉桥84+300+300+84中国

松花江大桥斜拉桥主跨365中国

大佛寺长江大桥斜拉桥198+450+198中国

长江大桥斜拉桥+312+中国

东营黄河大桥斜拉桥60.5+136.5+288+136.5+6中国

0.5

三门江大桥斜拉桥100+160+100=360中国

润扬大桥斜拉桥175.4+406+175.4中国

大桥斜拉桥152+370+152中国

汀九桥斜拉桥127+448+475+127中国香港

汲水门桥斜拉桥160+430+160中国香港

桥梁结构健康监测不只是对传统桥梁检测技术的简单改进，而是运用现代的

传感与通讯技术，实时监测桥梁运营阶段在各种环境荷载条件下的结构相应与行

为，获取反映结构状态和环境因素的各种信息，由此分析结构的健康状态、评估

结构的可靠性，为桥梁的管理与维护提供科学依据。对于具体的一座桥梁，由于

专业资料

其本身的结构特点和监测重点的不同，因此其相应的监测容、规模、方式和手段

及监测效果也各不相同。

桥梁健康检测的基本涵是通过对桥梁结构状态的监控与评估,从而为桥梁工

程在特殊气候、交通条件下或运营状况严重异常时发出预警信号，为桥梁维护、

维修与管理决策提供依据和指导。根据目前国外最新的发展，现代桥梁健康监测

诊断的主要容可概括为3个方面：结构损伤状态的识别、定位与标定；有损桥梁

结构的功能定量评估，•有损桥梁结构的使用风险趋势预测。由于运营中的桥梁结

构及其环境所获得信息不仅是理论研究和实验室调杳的补充，而且可以提供有关

结构行为与环境规律的最真实的信息,因此桥梁健康监测带来的将不仅是监测系

统和某种特定桥梁设计的反思，它还可能并成为桥梁研究的现场实验室。

在目前阶段我国不宜普遍建造桥梁结构健康监测系统，但精选个别几座代表

性的大桥建造高质量的桥梁结构健康监测系统是必要的，因为他们提供了高水平

的研究实验平台。有了高质量的桥梁结构健康监测系统，就可以随时做足尺全桥

实验，从而大大加速我过桥梁结构健康监测系统整个领域的研究。

1.2.2本桥健康监测意义

近年来随着大跨径桥梁的轻柔化及形式与功能的复杂化，车流量的持续增

加，对已建成的桥梁建立长期的安全健康监测、振动和损伤控制系统，将会越来

越必要和迫切。健康监测技术的成功开发与应用将起到确保桥梁安全运营、延长

桥梁使用寿命的作用，同时通过早期桥梁病害的发现能大大节约桥梁的维修费

用，可以避免最终频繁大修关闭交通所引起的重大损失。在桥梁的建造和长期服

役过程中，由于受到车辆、风、人为等外部因素以及材料性能的退化、疲劳效应

等部因素的影响，桥梁结构的安全性、适用性和耐久性有很大的降低，因此，桥

梁健康监测及安全评估尤为重要。

专业资料

家沱长江大桥已建成运营12年，经检测发现桥梁中存在一定程度的病害,

该类型桥梁的健康检测系统与新建桥梁的健康检测系统有较大的不同，必须考虑

桥梁结构损伤的影响。可借鉴的成桥监测技术较少，也不完善。相比桥梁设计理

论和建设技术的飞速发展，传统的桥梁测试技术相对落后；为了适应上述发展，

桥梁的长期在线健康监测技术逐渐发展起来。对桥梁进行长期在线健康监测，不

但可以验证桥梁的设计理论和建设技术,还可以在营运期对桥梁进行观测，研究

桥梁在正常状态下的行为。

考虑到大桥在运营阶段，由于受气候、氧化、腐蚀和老化等因素影响，在长

期静载和活载的作用下容易遭受损坏，尤其是其超载情况严重，大大超出设计时

所预计的车流量及超重荷载，从而导致桥梁强度和刚度随着时间的增加而降低，

这不仅会影响安全行车，更会缩短桥梁的使用寿命。因此，为确保桥梁的使用安

全，有必要针对本桥特点，建立和发展一个长期健康监测系统，利用现代化的诊

断量测手段，通过对大桥关键部位的空间位置、力学性能及其变化的长期和定期

监测、分析，长期积累数据，用来监测和评估大桥在运营期间结构的承载能力、

运营状态和耐久能力，从而确保桥梁的使用安全与延长寿命，便于实现防患于未

然，实现实时或准实时的损伤监测，对大桥结构服役期间出现的损伤进行定性、

定位和定量分析，分析其病害状况及病害成因，为今后进一步的桥梁病害防治及

维修加固决策提供科学可靠的依据。因此桥梁健康监测不只是传统的桥梁检测加

结构评估新技术,而是被赋予了结构状态监控与评估、设计理论验证和设计规的

研究与发展三方面的意义。

1.3本桥健康监测的难点

1）家沱长江大桥属于建成多年的预应力混凝土斜拉桥，当前结构实际状态

较难确定；

专业资料

2）结构的损伤识别存在较多问题；

3）斜拉索索力的监测手段及评估方法需进一步完善；

4）需考虑多类型传感器的数据采集及处理；

5）基于健康监测信息的结构有限元模型修法有待进一步研究。

6）实现将桥梁的健康监测系统与管理养护系统有机的结合。

专业资料

二、大桥健康监测系统总体设计

为了更好的了解桥梁的运行状态，有关单位定期对相关的桥梁进行了病害检

测，并给出了相应的维护解决方案。对于新建桥梁，在考虑在施工过程中就引入

健康检测理念，并根据大桥施工进度进行安装调试。但现有桥梁的健康检测系统,

由于缺乏统一规划，在设计、实派维护等过程中，一般都以各自独立的方式进

行运作，缺乏对长远的考虑。

鉴于此，对于主城区的大型桥梁，考虑按照统一规划、分步实施的原则，建

立总体的监测系统框架，根据项目时间、资金配比等等，成熟一个，实施一个，

逐步实现主城区大型过江桥梁的集中健康监测系统，为桥梁的维修、养护与管理

决策提供依据和指导。

新建桥梁：在设计过程中引入健康监测理念，结合施工监测中的数据，在通

车前完成健康监测系统的安装调试工作；

原有桥梁：通过体检，对桥梁的健康状况进行评估，然后根据桥梁的特征和

现状，实施健康监测系统的安装。

各个桥梁的健康监测系统，既可独立运行，又能够提供向上的接口，集成到

上级监控中心的系统里面，最终实现集中、分权、分域管理的模式。

专业资料

图2.1多座大桥健康监测系统集成示意图

目前本建议书中仅针对运营的家沱长江大桥，根据以上思路，提出相应的系

统方案。

2.1设计原则

家沱长江大桥健康监测系统是一个集结构分析计算、计算机技术、通信技术、

网络技术、传感器技术等高新技术于一体的综合系统工程。为使家沱长江大桥健

康监控系统成为一个功能强大并能真正长期用于结构损伤和状态评估，满足桥梁

养护管理和运营的需要，同时又具经济效益的结构健康监控系统，遵循如下设计

原则：

1）遵循总体设计，分步实施的指导思想；

2）遵循简洁、实用、性能可靠、经济合理的原则；

3）系统设置首先需满足家沱长江大桥养护管理和运营的需要，立足实用性

原则第一，兼顾考虑科学试验和设计验证等方面因素。

4）根据结构易损性分析的结果及养护管理的需求进行监测点的布设。

5）易损性分析原则考虑以下方面：

令不同类型的结构受力特点、构件的工作特征；

令设计时不同类型结构的控制断面、控制点；

令结构不同类型材料的材料特性、使用特性；

。结构受外部环境及荷载影响后最易损伤部位；

。基于既有同类型结构已发生的损伤部位；

＜目前阶段尚未有足够资料验证的关键部位。

6）监测与结构安全性密切相关容，主要监测一些有代表性的结构、必须进

行监测的重要结构以及日常养护无法检查或检查非常困难的结构响应。

专业资料

7）从动力、静力、耐久性对结构进行监测，力求用最少的传感器和最小的

数据量完成工作；

8）以结构位移监测为主，以力、应力、模态分析为辅助。

9）系统应具有可扩展性。

2.2系统功能总框架

'传感涔系统

数据妥集系统数据处理和控制系统

♦风

信号调理

度

♦温数据通讯数据处理

变

♦及♦信号放大,♦数据,收控制♦数据预处理

‘♦信号过渡x

速

加♦信号或送f数据次处理

♦度♦9

度

♦挠♦模拟/数字转换♦数据存储

为

:索♦数据融合处理

斜

倾

仪

段

梁

♦位

移败黑采集

♦数据采样数据此示

♦数据存储（编档）♦原始数据

♦数据预处理

♦处理后数据

♦取样控制♦桥梁变形状况在战评估

♦系统，作状态♦分级预警

♦各类费料及参♦T作柒态评级

数♦日常报表

数据通讯

♦数据传输X

♦控制信号接收T局域网

离线评估

♦各分项监测内容

♦安全、耐久/使用性

结构健康监测系统总体框架♦综合评估

结构健康状况评估

图2.2系统功能总框架图

2.3系统硬件总框架

专业资料

李家沱长江大桥

检测区段桥梁结构各类传感器检海区段桥梁豺构

传感器各美传想器

子系纷

数

「集线器集线器|谢印柬

据为殳鱼柒设备

采

集专用传感器调传感器调理采专用传感器调11传晟黯调理采

子理采集设备集设备理采集设备集设备

系

统采集计算机（WINDOWS采集计算机（WINDOWS

操作系统）操作系统》

数

结点交换机|结点交换机

据

传箱梁内工作站机柜箱梁内工作站机柜

输

子

系

统

段哀机及其他网络设备"

数据接收，数据处理，数:应再眼综介控INTERNETg

数

据处Im

据库服务器（WINDOWS,务器I网络设备。哭

理

控

与操作系统）监控终端

系

制

子

监控终端监控终端

统

监控中心局域网

监控终端

图2.3系统硬件总框架图

专业资料

三、健康监测围

监测围的选取应遵循传感器实时监测和人工定期监（检）测相结合的原则,

监测容能覆盖结构评估的要求。根据以上原则，考虑到本桥建设过程中的特点并

结合大桥近期实际运营状况，本桥健康监测系统的监测围如下：

3.1实时监测围

表3.1实时监测围表

序号实时监测容监测目的

1索力斜拉索索掌握主要索的索力及加速度振幅情况

力及振幅

2变形实时位移掌握主梁挠度变形及主塔偏位实时情况

3结构掌握大桥梁部、塔部主要结构断面的结构温度情况

4大气温度掌握大桥塔外的大气温度

环境

5风速风向掌握大桥风速风向，用以推算大桥结构所受到的风荷载

6动力振动掌握大桥梁部、塔部结构实时振动响应，用以计算结构模态参数

7应变掌握大桥动静荷载作用下的结构应力应变情况，用以设置响应预

警阈值

8梁端掌握大桥伸缩缝位置梁端实时位移

位移

3.2定期监测围

表3.2定期监测围

序定期监测容监测目的

号

1主墩沉降定期对主桥桥墩进行沉降测量

2斜拉索索力定期对未进行长期监测的斜拉索索力进行测试

3安全性斜拉索探伤定期对全部斜拉索的防护套、锚固系统、减震器进行探伤

4混凝土强度定期对混凝土结构进行强度测量，评估大桥的安全性

5混凝土裂缝定期对混凝土裂缝进行观测，评估大桥的安全性

专业资料

4氯离子含量定期对塔部混凝土进行混凝土氯离子含量测量，评估大桥的耐

耐久性久性

5碳化深度定期对塔部混凝土进行混凝土碳化深度测量，评估大桥耐久性

6桥面线形定期进行桥面线形测量，评估大桥的适用性

适用性

7其它外观检桥面状况、伸缩缝状况、支座状况、护栏状况、排水设置状况、

§照明设施状况、其它状况

定期对车流量进行调查，为评估车辆荷载对大桥健康状况的影

8其它车流量数据响提供依据。车流量作为影响桥梁工作状况的重要因素，是深

入分析评估桥梁状态的重要依据。

专业资料

四、监测项目及监测方法

4.1监测方案的特殊要求

家沱长江大桥为大跨径双索面混凝土斜拉桥，建成时间较长，在多种因素作

用下出现了部分病害。作为在旧有桥梁上建立的健康监测系统，为制定适合该桥

的健康监测方案，需采取以下具体措施：

1、结构静动力分析计算：本桥自建成已运营多年，相比于桥梁的设计状态

而言，结构刚度、桥梁线形、拉索索力等方面均有所改变，因此，在对桥梁进行

理论计算分析时，应充分考虑到结构退化对计算模型、计算方法和计算结果的影

响，并据此提出合理的传感器布设方式；

2、结构应力监测：由于全部的传感器均为后安装方式，监测的数值多为相

对量的概念，虽然不影响对结构健康长期趋势的把握，但无法获得可以和设计值

直接比较的绝对值，一定程度上影响了结构健康评估，为此，需建立结构健康监

测数据与施工监测数据、成桥试验数据的关系，使结构健康监测数据能在一定程

度上转换成绝对值；

3、主梁横隔板应力监测：本桥中跨主墩附近的主梁横隔板出现了竖向及斜

向裂缝，为确定造成裂缝的原因，研究混凝土徐变和剪力滞对横隔板受力的影响,

观察裂缝的发展趋势，指导桥梁管理养护工作，可在出现病害的横隔板处布置应

变传感器，建立横隔板的长期监测机制；

4、索力监测：根据索力长期健康监测的需要，需要对关键索布设索力传感

器进行实时监测，但在大桥长期运营过程中，可能存在其它拉索也出现索力变化

较大的病害，因此，监测系统应具有适应索力测点位置改变或索力测点数量增加

的功能；

5、索力计算：由于家沱长江大桥斜拉索使用阻尼器，会影响使用振动法测

得的绝对索力数据的准确性，为此，有必要专项分析成桥后的索力计算公式，并

需收集施工阶段、成桥试验、定期检测的索力数据，以与健康监测所测得的索力

数据做比对分析；

专业资料

6、主墩沉降监测：分析近3年的监测数据，主桥桥墩沉降已趋于稳定，因

此本系统中将该项作为定期监测项目，但其监测数据仍作为重要的状态评估指

标。

4.2桥梁位移变形监测

桥梁位移变形监测是利用测量手段，对桥梁各控制断面的位移变形进行监

测，并绘编相应的位移变形影响线和影响面以检测各控制部位位移变形状态，从

而为总体评估大桥的承载能力、营运状态和耐久能力提供依据。

4.2.1主梁位移变形监测

1、主梁竖向挠度监测

根据大桥的受力控制断面，主梁的变形测量主要选择了以下几个项目。

(1)主梁竖向挠度变形观测：采用了基于连通管液位测量原理的静力水准

仪，沿家沱长江大桥的主梁安装连通管，并在关键位置引出支管，安装11个精

密液位比不动点1个布置在交接墩主梁跨中处)。液位计布置情况见图4.1〜4.3

所示。

图4.1主梁挠度监测液位计布置示意图

图4.2主梁挠度监测液位计横截面布置示意图

专业资料

系统测量原珅示意图

图4.3主梁测试断面、连通液位沉降计及采集系统结构示意图

静力水准仪是一种智能型位移传感器，由精密液位计、液位罐和连通管组成。

适用于建筑物多点沉降精密测量，适应长期监测和自动化测量。安装时将精密液

位计设置在被测点，液位罐设置在不动点（水平基点），并用连通管连接。其原

理是通过液位的变化测量被测点相对水平基点的沉降变形。温度变化蒸发的因素

引起的液位变化对基准和各个测点有相同的影响，可以通过相减抵消，而挠度引

起的液位变化对基准点和测点的影响不同，相减后则保留下来，因而这一系统测

量不受温度和液体蒸发的影响。数据采集、计算、处理采用SEN-HOR光纤光

栅静力水准仪，该系统具有测试精度高，可远程监测，组网能力强，自带温度补

偿等优点，可与其他类型的光纤光栅传感器组成全光监测网。其仪器主要技术

专业资料

图4.4SEN-HOR光纤光栅静力水准仪

参数见下表：

表4.1静力水准仪参数表

项目参数

标准量程0-100mm

测量精度l%0F.S.

分辨率0.01mm(在与SEN-01解调仪配套情况下)

波长围1525nm~1565nm

尺寸<J)90x200mm

连接方式FC/PC或熔接

外封装不锈钢外壳铠装引线

安装方式打孔或焊接安装

温度补偿形式自补偿

使用温度-30℃~85℃

(2)主梁纵向位移监测：主梁纵向位移监测也是对大桥伸缩缝伸缩量的实

时监测，是大桥健康监测的一项重要容。影响伸缩缝伸缩量的基本因素较多，首

先温度变化是影响伸缩量的主要因素，由于温度使桥梁部温度分布不均匀会引起

大跨径桥梁端部产生角变位。其次，活载、恒载等会使桥梁端部发生角变位，而

专业资料

使伸缩装置产生垂直、水平及角变位。地震对伸缩装置的变位影响比较复杂，目

前还难以把握，在设计系统时一般不予考虑。本项目通过测量主桥主梁梁端与相

邻引桥梁端上固定点之间的距离变化来测定主梁纵向位移变化规律，梁端各设2

个测点，共计4个测点，采用SEN-D2拉线式位移传感器，其主要技术参数为：

表4.2拉线式位移传感器参数表

项目参数

标准量程0-1m

测量精度5%oF.S.

分辨率1mm（在与SEN-01解调仪配套情况下）

波长围1525nm~1565nm

尺寸221.5x103x30mm

连接方式FC/PC或熔接

温度补偿形式自补偿

使用温度-30℃~85℃

本桥主梁纵向位移测点布置如图4.5所示:

图4.5主梁纵向位移监测位移传感器布置示意图

4.2.2索塔位移监测

索塔作为索支承桥梁的主要承重构件，其刚度远大于柔性的斜拉索和桥面主

梁。涉及索塔结构安全的主要问题有：塔身在强风、地震等荷载作用下的稳定性;

在纵向不平衡荷载作用下可能导致的横梁与塔身连接部的开裂;塔身混凝土的徐

专业资料

变收缩导致的斜拉索下垂和相应的索力的变化。

图4.6倾斜计

主塔侧移监测：采用倾斜计进行测量。SEN-TILT光纤光栅倾斜计可用于对

本桥主塔整体倾斜进行实时监测。传感器底座通过焊接或打孔安装，此系统具有

自动温度补偿功能。光纤光栅倾斜计具有精度高、灵敏度高，自动温度补偿，实

时动态监测等优点，可与其他类型的光纤光栅传感器组成全光监测网。

表4.3光纤光栅倾斜计技术参数表

项目参数

标准量程±5°

测量精度±0.05°

分辨率0.005°（在与SEN-01解调仪配套情况下）

波长围1525nm〜1565nm

尺寸113x32x50mm

连接方式FC/PC