南京四橋懸索橋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)介紹

中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院限公司CCCCHIGHWAYCONSULTANTSCO.,LTD.

南京長(zhǎng)江第四大橋懸索橋結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)簡(jiǎn)介交融天下建者無(wú)疆中國(guó)公路勘察設(shè)計(jì)學(xué)協(xié)會(huì)換屆暨優(yōu)秀公路勘察設(shè)計(jì)技術(shù)交流會(huì)昆明

中國(guó)2015年9月17日-18日匯報(bào)提綱項(xiàng)目背景1系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)11213系統(tǒng)代表性功能及開發(fā)成果介紹河北江蘇安徽廣東浙江福建西藏云南廣西新疆四川青海黑龍江內(nèi)蒙古1、項(xiàng)目背景橋梁總長(zhǎng)：2.476km（懸索橋）/5.451km主橋結(jié)構(gòu)體系：半漂浮體系三跨連續(xù)雙塔

鋼箱梁懸索橋

橋跨布置：576.2+1418+481.8=2476米下部基礎(chǔ)：變直徑鉆孔灌注樁群樁基礎(chǔ)

（D3.2m～D2.8m）設(shè)計(jì)單位：HPDI通車時(shí)間：2012年12月24日全橋總投資：68.6億元（28.996km）；（同類型橋梁）世界第三、中國(guó)第一被譽(yù)為“中國(guó)的金門大橋”（1280m，1937/05/27）南京長(zhǎng)江第四大橋懸索橋主橋等級(jí)：平原微丘區(qū)高速公路設(shè)計(jì)行車速度：100km/h橋梁寬度：

雙向六車道38.8m設(shè)計(jì)荷載：公路-Ⅰ級(jí)（車輛）設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期：100年地震基本烈度：Ⅶ度（按實(shí)測(cè)地震動(dòng)參數(shù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震分析，按規(guī)范規(guī)定進(jìn)行抗震設(shè)防）風(fēng)參數(shù)：運(yùn)營(yíng)期重現(xiàn)期100年

設(shè)計(jì)基本風(fēng)速為31.2m/s船舶撞擊荷載：

南塔：平行于航道方向取105.1MN，垂直于航道方向取52.6MMN；

北塔：平行于航道方向取35.7MN，垂直于航道方向取18MN船撞。其余：交通部《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTGB01-2004）南京長(zhǎng)江第四大橋懸索橋主橋結(jié)構(gòu)主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)1、項(xiàng)目背景1、項(xiàng)目背景長(zhǎng)大橋的運(yùn)營(yíng)期監(jiān)管巡檢養(yǎng)護(hù)的理念：（管理模式、環(huán)境、車輛荷載、建設(shè)材料、構(gòu)造特點(diǎn)、約束體系、受力特點(diǎn)、運(yùn)營(yíng)期結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)分析）→確定養(yǎng)護(hù)體系（專業(yè)養(yǎng)護(hù)、綜合評(píng)估）→養(yǎng)護(hù)規(guī)劃→養(yǎng)護(hù)計(jì)劃→養(yǎng)護(hù)手冊(cè)→監(jiān)測(cè)、檢測(cè)、檢查工作內(nèi)容→養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)、養(yǎng)護(hù)定額→局部加固（更換維修）設(shè)計(jì)→局部加固（更換維修）施工

養(yǎng)護(hù)理念

建立專業(yè)化的養(yǎng)護(hù)管理平臺(tái)“主動(dòng)預(yù)防性”養(yǎng)護(hù)的思想巡檢、監(jiān)測(cè)和試驗(yàn)技術(shù)相結(jié)合項(xiàng)目目標(biāo)：

基于全壽命設(shè)計(jì)理念，在橋梁專業(yè)工程監(jiān)控領(lǐng)域引入傳感測(cè)試、計(jì)算機(jī)及信息技術(shù)等，建立“橋梁電子檔案”，輔助特大型橋梁運(yùn)營(yíng)期結(jié)構(gòu)安全監(jiān)管養(yǎng)護(hù)工作，提高數(shù)字化、信息化、專業(yè)化橋梁管養(yǎng)科技水平，實(shí)現(xiàn)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)目標(biāo)。遵循、參考國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范：《公路工程特殊橋梁項(xiàng)目設(shè)計(jì)文件編制辦法》(2015)69號(hào)--2015年08-01執(zhí)行；《建筑與橋梁結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》(GB50892-2014)-2015年08-01執(zhí)行《公路橋梁結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)程》（交通運(yùn)輸部JTJ—報(bào)審稿）《公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范》JTGH11-2004《公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（JTJTH21-2011）《公路橋梁承載能力檢測(cè)評(píng)定規(guī)程》（JTG/T21-2011）《大跨徑懸索橋斜拉橋養(yǎng)護(hù)規(guī)范》（報(bào)審稿）（江蘇省地方標(biāo)準(zhǔn)）《巖土工程結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)手冊(cè)》中國(guó)水力電力出版社，2009《工程振動(dòng)測(cè)量?jī)x器和測(cè)試技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》中國(guó)計(jì)量出版社，1999《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》GB/T50343-2004《綜合布線系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范》GB/T50311-2007《計(jì)算機(jī)軟件需求規(guī)格說(shuō)明規(guī)范》GB/T9385-2008《計(jì)算機(jī)軟件可靠性和可維護(hù)性管理》GB/T14394-2008……………1、項(xiàng)目背景遵循、參考國(guó)外意見(jiàn)、手冊(cè)、規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)：《給南京四橋健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)文件的咨詢意見(jiàn)》（日本長(zhǎng)大公司）《道路和橋梁設(shè)計(jì)手冊(cè)第3卷公路結(jié)構(gòu)檢查和養(yǎng)護(hù)》（英國(guó)）GuidelinesforStructuralHealthMonitoring,DesignManual,ISISCANADA,2001DevelopmentofaModelHealthMonitoringGuideforMajorBridges,FederalHighwayAdministrationResearchandDevelopment,2002State-of-the-ArtReport,StructuralHealthMonitoring,fibTaskGroup5.1,2002MechanicalVibration—EvaluationofMeasurementResultsfromDynamicTestsandInvestigationsonBridges,ISO/DIS18649:2002(E)歐洲動(dòng)態(tài)稱重標(biāo)準(zhǔn)COST323AccuracyClasses

《NationalBridgeInspectionStandards》FHWA,2004“Rion-AntirionBridgeInspection&MaintenanceManual”,2004……………1、項(xiàng)目背景結(jié)構(gòu)安全綜合評(píng)估宏觀受力專項(xiàng)評(píng)估結(jié)構(gòu)空間變位結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性結(jié)構(gòu)邊界條件、整體剛度…耐久性專項(xiàng)評(píng)估涂層劣化錨碇滲水、化學(xué)元素侵蝕主纜、鋼箱梁、主鞍溫濕度…易損性專項(xiàng)評(píng)估復(fù)合澆筑瀝青鋼橋面鋪裝局部破壞及鋼箱梁疲勞裂紋支座損壞、落空、位移超限錨碇分布傳力式錨固系統(tǒng)錨固區(qū)應(yīng)力吊索索夾螺桿松弛鋼混結(jié)構(gòu)結(jié)合部開裂混凝土結(jié)構(gòu)裂縫吊索銷軸襯套磨損…吊索振動(dòng)、索力使用性能專項(xiàng)評(píng)估車輛荷載伸縮縫伸縮量機(jī)電系統(tǒng)、交安設(shè)施橋面平整度專項(xiàng)評(píng)估…1、項(xiàng)目背景匯報(bào)提綱項(xiàng)目背景1系統(tǒng)代表性功能及開發(fā)成果介紹系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)11213專項(xiàng)分析評(píng)估綜合分析評(píng)估國(guó)家和行業(yè)橋梁設(shè)計(jì)、養(yǎng)護(hù)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程橋梁安全監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)程（報(bào)批階段；交通運(yùn)輸部）；建筑與橋梁監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范（住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部）信息化行業(yè)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)（信息產(chǎn)業(yè)部）歐、美、日、韓等國(guó)的監(jiān)測(cè)手冊(cè)、規(guī)程2、系統(tǒng)代表性功能及開發(fā)成果介紹（1）環(huán)境和荷載監(jiān)測(cè)項(xiàng)：重要的自然環(huán)境參數(shù)（風(fēng)速/風(fēng)向、溫濕度（主纜、錨碇、鋼箱梁、主鞍罩）、地震）重要的運(yùn)營(yíng)交通車輛荷載（動(dòng)態(tài)交通荷載WIM）;主墩防船撞鋼套箱及護(hù)舷視頻監(jiān)測(cè)；復(fù)合澆筑式瀝青鋪裝層溫度梯度（2）結(jié)構(gòu)局部、整體響應(yīng)：懸索橋整體空間變位及剛度監(jiān)測(cè)；（包括主梁、索塔橫縱橋向、縱橋向及豎向位移）鋼箱梁關(guān)鍵代表性截面正交異性鋼橋面板的疲勞應(yīng)力監(jiān)測(cè)（動(dòng)應(yīng)變及溫度梯度）；結(jié)構(gòu)整體動(dòng)力及振動(dòng)特性監(jiān)測(cè)（結(jié)構(gòu)頻率和振型）；2、系統(tǒng)功能及設(shè)計(jì)南京長(zhǎng)江第四大橋懸索橋監(jiān)測(cè)點(diǎn)平面布置圖（Sensors：12類/188個(gè)）南京長(zhǎng)江第四大橋懸索橋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)代表性監(jiān)測(cè)儀器…2、系統(tǒng)代表性功能及開發(fā)成果介紹WEB服務(wù)器實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器KVM視頻切換器GPS時(shí)間同步系統(tǒng)GPS服務(wù)器數(shù)據(jù)處理服務(wù)器南京長(zhǎng)江第四大橋懸索橋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)控中心代表性監(jiān)控設(shè)備2、系統(tǒng)代表性功能及開發(fā)成果介紹風(fēng)荷載環(huán)境溫濕度動(dòng)態(tài)交通車輛荷載結(jié)構(gòu)振動(dòng)南京長(zhǎng)江第四大橋懸索橋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)-----監(jiān)測(cè)項(xiàng)目代表性軟件界面（兼具預(yù)警）2、系統(tǒng)代表性功能及開發(fā)成果介紹南京長(zhǎng)江第四大橋懸索橋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)巡檢管理子系統(tǒng)架構(gòu)2、系統(tǒng)代表性功能及開發(fā)成果介紹2、系統(tǒng)功能及設(shè)計(jì)南京長(zhǎng)江第四大橋懸索橋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)巡檢管理子系統(tǒng)巡檢管理軟件設(shè)計(jì)代表性流程曉斌補(bǔ)充2、系統(tǒng)代表性功能及開發(fā)成果介紹南京長(zhǎng)江第四大橋懸索橋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)巡檢管理子系統(tǒng)巡檢管理軟件---代表性用戶界面巡檢計(jì)劃制定界面巡檢日歷界面巡檢任務(wù)查詢界面維修措施界面南京長(zhǎng)江第四大橋懸索橋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)巡檢管理子系統(tǒng)---巡檢養(yǎng)護(hù)手冊(cè)節(jié)選2、系統(tǒng)代表性功能及開發(fā)成果介紹南京長(zhǎng)江第四大橋懸索橋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)---數(shù)據(jù)分析報(bào)告（2014年度節(jié)選）2、系統(tǒng)代表性功能及開發(fā)成果介紹監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析：2014年度數(shù)據(jù)分析報(bào)告(代表性節(jié)選）---索塔船撞監(jiān)測(cè)采用視頻和振動(dòng)監(jiān)測(cè)相結(jié)合的方案：（1）采用3個(gè)攝像機(jī)對(duì)索塔防撞套箱和護(hù)弦進(jìn)行監(jiān)控，24小時(shí)在線監(jiān)控，可提供照片作為執(zhí)法依據(jù)；（2）對(duì)索塔遭受的沖擊振動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測(cè),并兼具基于圖像識(shí)別技術(shù)的軟件觸發(fā)報(bào)警功能。2、系統(tǒng)代表性功能及開發(fā)成果介紹監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析：2014年度數(shù)據(jù)分析報(bào)告(代表性節(jié)選）---校驗(yàn)系數(shù)分析14#車通過(guò)時(shí)刻中跨1/4跨GPS測(cè)點(diǎn)撓度變化時(shí)程曲線2014-01-0915:39:13時(shí)刻梁近中跨1/4跨GPS測(cè)點(diǎn)撓度校驗(yàn)系數(shù)GPS點(diǎn)位實(shí)測(cè)撓度（m）環(huán)境參數(shù)作用撓度（m）實(shí)際撓度（m）理論撓度（m）校驗(yàn)系數(shù)梁中跨1/4跨0.4020.5850.1830.3030.604校驗(yàn)系數(shù)：是評(píng)判橋梁承載能力和工作狀態(tài)的一個(gè)重要指標(biāo)參數(shù)。校驗(yàn)系數(shù)為0.604<1，說(shuō)明大橋結(jié)構(gòu)剛度滿足要求，橋梁結(jié)構(gòu)整體工作性能良好。2、系統(tǒng)代表性功能及開發(fā)成果介紹大橋成橋荷載試驗(yàn)、2013年、2014年年度分析報(bào)告中結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性基準(zhǔn)頻率、前5階振型變化?。?.001-0.002），大橋結(jié)構(gòu)的剛度和約束體系狀況良好，結(jié)構(gòu)整體受力性能無(wú)退化。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析：2014年度數(shù)據(jù)分析報(bào)告(代表性節(jié)選）---結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性專項(xiàng)評(píng)估分析巡檢管理子系統(tǒng)平臺(tái)代表性應(yīng)用2、系統(tǒng)代表性功能及開發(fā)成果介紹基于橋梁“專業(yè)化、信息化、數(shù)字化”巡檢管理要求，從通車開始收集建立“電子橋梁檔案”。圍繞監(jiān)測(cè)系統(tǒng)平臺(tái)，2年來(lái)各施工、檢測(cè)、監(jiān)測(cè)專業(yè)隊(duì)伍（中交第二航務(wù)工程局有限公司、中鐵大橋局股份有限公司、山東省路橋集團(tuán)有限公司、公規(guī)院）對(duì)大橋進(jìn)行定期養(yǎng)護(hù)檢查，包括經(jīng)常性經(jīng)常、定期檢查、索力檢測(cè)、鋼結(jié)構(gòu)無(wú)損檢測(cè)和除濕系統(tǒng)維護(hù)，所有相關(guān)監(jiān)測(cè)、檢測(cè)、維護(hù)技術(shù)成果均按平臺(tái)巡檢管理要求數(shù)字化、信息化、專業(yè)化錄入監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，建立初始維護(hù)檔案；主纜索夾緊固及主纜維護(hù)用戶使用評(píng)價(jià)及意見(jiàn)2、系統(tǒng)代表性功能及開發(fā)成果介紹匯報(bào)提綱項(xiàng)目背景1系統(tǒng)代表性功能及開發(fā)成果介紹系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)112132、系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)基于全球定位、衛(wèi)星導(dǎo)航和云技術(shù)，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了特大跨徑懸索橋空間變位（包括主纜、索塔和加勁梁）多元數(shù)據(jù)融合分布式監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了特大跨徑懸索橋運(yùn)營(yíng)期全天候空間變位的高精度實(shí)時(shí)同步監(jiān)測(cè)，有效地保障了南京四橋結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性、可靠性以及數(shù)據(jù)分析的專業(yè)針對(duì)和有效性。基于多元數(shù)據(jù)融合全球定位和衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)的變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)同步解算原理基于精密高溫測(cè)量技術(shù)，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了復(fù)合澆注式瀝青鋼箱梁鋪裝在>220℃施工過(guò)程中和運(yùn)營(yíng)期使用過(guò)程中的溫度場(chǎng)監(jiān)測(cè)方案，獲得了南京四橋懸索橋復(fù)合澆注式瀝青鋪裝層在施工和運(yùn)營(yíng)過(guò)程中連續(xù)不間斷的溫度場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，為改進(jìn)特大跨徑懸索橋澆注式瀝青鋼箱梁鋪裝技術(shù)和了解運(yùn)營(yíng)期本橋正交異性鋼橋面板新型的復(fù)合澆筑瀝青鋪裝層養(yǎng)護(hù)管理技術(shù)提供數(shù)據(jù)支撐。鋼橋面瀝青鋪裝層內(nèi)精密連續(xù)高溫溫度測(cè)量技術(shù)溫度數(shù)據(jù)采集流程圖2、系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)基于超聲波與力平衡傳感技術(shù)，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了特大跨徑懸索橋風(fēng)場(chǎng)環(huán)境、風(fēng)致振動(dòng)及相關(guān)性的全方位監(jiān)測(cè)方案，獲得南京四橋主梁、主纜風(fēng)場(chǎng)參數(shù)對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性參數(shù)和相關(guān)性分析成果，為實(shí)時(shí)預(yù)警南京四橋行車安全和舒適度以及大橋結(jié)構(gòu)風(fēng)致振動(dòng)（箱梁渦激振動(dòng)，吊桿抖振等）和鋼結(jié)構(gòu)疲勞安全提供技術(shù)服務(wù)。超聲波測(cè)量風(fēng)場(chǎng)參數(shù)原理力平衡傳感器工作原理基于超聲原理和力平衡傳感技術(shù)的風(fēng)致振動(dòng)相關(guān)性技術(shù)分析2、系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)設(shè)計(jì)并研發(fā)實(shí)現(xiàn)了基于多線程調(diào)度處理和算法工廠技術(shù)的數(shù)據(jù)處理、恢復(fù)、存儲(chǔ)與回放實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)方案，實(shí)現(xiàn)了南京四橋海量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理、離線數(shù)據(jù)恢復(fù)和歷史數(shù)據(jù)回放，建立了特大跨徑懸索橋數(shù)字化、信息化、專業(yè)化的一體化監(jiān)管協(xié)作管養(yǎng)平臺(tái)，主要包括：（1）多線程調(diào)