智慧市政的橋梁管理云平臺解決方案

智慧市政的橋梁管理云平臺

解

決

方

案

目錄

1.工程概況.................................................5

2.監(jiān)測必要性及意義.............................................6

2.1監(jiān)測必要性..............................................6

2.2監(jiān)測意義...............................................10

3.監(jiān)測依據(jù)....................................................12

4.監(jiān)測內(nèi)容....................................................14

5.系統(tǒng)設(shè)計(jì)....................................................18

5.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則...........................................18

5.2系統(tǒng)組成...............................................19

5.2.1傳感器子系統(tǒng).....................................20

5.2.2數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)...................................20

5.2.3數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)...................................21

5.2.4數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng).....................................21

5.2.5數(shù)據(jù)處理與控制子系統(tǒng).............................22

5.2.6安全評價(jià)與預(yù)警子系統(tǒng).............................22

6.監(jiān)測布點(diǎn)及設(shè)備..............................................24

6.1傳感器選擇原則.........................................24

6.2監(jiān)測項(xiàng)目及設(shè)備參數(shù).....................................26

6.2.1撓度監(jiān)測.........................................26

測點(diǎn)布設(shè)....................................26

監(jiān)測設(shè)備....................................27

監(jiān)測原理....................................29

621.4設(shè)備安裝...................................30

6.2.2應(yīng)變監(jiān)測.........................................39

624.4測點(diǎn)布設(shè).....................................39

監(jiān)測設(shè)備.....................................39

監(jiān)測原理.....................................41

6.2.4A設(shè)備安裝.....................................41

6.2.3索力/吊桿監(jiān)測....................................44

測點(diǎn)布設(shè)....................................45

監(jiān)測設(shè)備....................................45

磁通量傳感器監(jiān)測原理........................47

6.23.4磁通量傳感器安裝...........................47

6.2.4振動監(jiān)測.........................................50

測點(diǎn)布設(shè)....................................50

6.2A.2監(jiān)測設(shè)備...................................50

加速度計(jì)監(jiān)測原理...........................52

加速度計(jì)安裝...............................52

6.2.5伸縮縫監(jiān)測.......................................54

測點(diǎn)布設(shè)....................................55

監(jiān)測設(shè)備....................................55

625.3監(jiān)測原理...................................57

設(shè)備安裝....................................57

6.2.6環(huán)境溫濕度監(jiān)測...................................63

測點(diǎn)布設(shè)....................................64

監(jiān)測設(shè)備....................................64

監(jiān)測原理....................................65

6.2.6A設(shè)備安裝...................................66

6.2.7風(fēng)速風(fēng)向監(jiān)測.....................................71

測點(diǎn)布設(shè)....................................72

監(jiān)測設(shè)備....................................72

監(jiān)測原理....................................73

設(shè)備安裝....................................74

7.系統(tǒng)數(shù)據(jù)的采集、傳輸、處理...................................77

7.1在線健康監(jiān)測系統(tǒng)無線數(shù)據(jù)傳輸方式.......................77

7.1.1無線數(shù)傳模塊.....................................77

7.1.2無線遠(yuǎn)程數(shù)傳采集系統(tǒng)具備的特點(diǎn)...................78

7.2數(shù)據(jù)處理...............................................79

7.3數(shù)據(jù)優(yōu)化...............................................80

8.閾值確定及分級預(yù)警..........................................83

8.1預(yù)警閾值的確定原則.....................................83

8.2分級預(yù)警...............................................84

9.系統(tǒng)供電和防雷..............................................86

9.1系統(tǒng)供電...............................................86

9.2系統(tǒng)防雷...............................................86

10.軟件系統(tǒng)...................................................88

10.1軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)..........................................88

10.2軟件功能..............................................88

1.工程概況

根據(jù)實(shí)際情況編制

2.監(jiān)測必要性及意義

2.1監(jiān)測必要性

鑒于市政的橋梁結(jié)構(gòu)施工監(jiān)控及運(yùn)營期監(jiān)測在工程的

建設(shè)以及運(yùn)營管理中所發(fā)揮的作用，從以下幾方面闡述整

個(gè)系統(tǒng)建設(shè)的必要性：

1）社會智能化建設(shè)要求

要加快推動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能和實(shí)體經(jīng)濟(jì)深

度融合。隨著中國社會智能化建設(shè)的推進(jìn)，廣泛利用云計(jì)

算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、移動互聯(lián)網(wǎng)、BIM、北斗

等先進(jìn)的現(xiàn)代化技術(shù)成果，構(gòu)建技術(shù)先進(jìn)、結(jié)構(gòu)合理、功

能完善、管理科學(xué)、安全可靠、具有中國特色的智能化信

息系統(tǒng)成為了中國社會高質(zhì)量發(fā)展的標(biāo)志。

因此，有必要應(yīng)用傳感技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、地理

信息、衛(wèi)星導(dǎo)航等現(xiàn)代信息技術(shù)，可形成重點(diǎn)市政的橋梁

運(yùn)營狀態(tài)的全息化智能感知、快速辨識、風(fēng)險(xiǎn)評估、預(yù)警

和應(yīng)急處置能力。

2）施工安全要求

通過施工現(xiàn)場的結(jié)構(gòu)測試，跟蹤計(jì)算分析及成橋狀態(tài)

預(yù)測得出合理的反饋控制措施，使施工過程中結(jié)構(gòu)內(nèi)力合

理，結(jié)構(gòu)變形控制在允許范圍內(nèi)，確保結(jié)構(gòu)施工過程中結(jié)

構(gòu)的安全和穩(wěn)定，給施工過程提供決策性技術(shù)依據(jù)，為結(jié)

構(gòu)行為控制提供理論數(shù)據(jù)，從而正確地指導(dǎo)施工，使成橋

后的橋塔偏位、橋面線形達(dá)到設(shè)計(jì)要求，并且使結(jié)構(gòu)的內(nèi)

力分布與設(shè)計(jì)理想的內(nèi)力狀態(tài)基本吻合，確保市政的橋梁

施工安全。

3）施工控制要求

斜拉橋?yàn)楦叽纬o定結(jié)構(gòu)，安裝過程中結(jié)構(gòu)體系將隨

施工階段不同而變化；結(jié)構(gòu)的實(shí)際參數(shù)與理論值肯定有差

異，現(xiàn)場施工荷載與環(huán)境也是不斷變化的；以上種種原

因，必將使施工過程中的內(nèi)力和位移偏離設(shè)計(jì)值，因此施

工過程中必須對線形及內(nèi)力進(jìn)行控制，對施工步驟及控制

條件做出調(diào)整，防止施工中的誤差積累。

4）環(huán)境特點(diǎn)要求

大橋在建成通車后，由于受到氣候、腐蝕和老化等因

素的影響，其強(qiáng)度和剛度會隨著時(shí)間的增加而降低，不僅

會影響行車安全，更會縮短市政的橋梁的使用壽命。因此

有必要建立一個(gè)結(jié)構(gòu)運(yùn)營安全監(jiān)測系統(tǒng)對使用中市政的橋

梁結(jié)構(gòu)所處環(huán)境條件實(shí)時(shí)監(jiān)測，研究結(jié)構(gòu)受力、變形、耐

久性等與環(huán)境因素之間的聯(lián)系，評估其在所處環(huán)境條件下

的可能發(fā)展態(tài)勢及其對結(jié)構(gòu)安全運(yùn)營造成的可能潛在威

脅。

5）一體化要求

施工監(jiān)控是在市政的橋梁施工過程中通過控制各施工

階段的標(biāo)高，使成橋后主梁能達(dá)到設(shè)計(jì)所要求的線形和應(yīng)

力狀態(tài)，而運(yùn)營期監(jiān)測系統(tǒng)通過對市政的橋梁結(jié)構(gòu)運(yùn)營過

程的長期連續(xù)監(jiān)測，對結(jié)構(gòu)的服役情況、可靠性、耐久性

和承載能力進(jìn)行性能評估，為大橋維修養(yǎng)護(hù)提供依據(jù)和信

號。

市政的橋梁施工監(jiān)測和控制與使用其監(jiān)測均是通過監(jiān)

測手段，測試市政的橋梁結(jié)構(gòu)的內(nèi)力、變形、環(huán)境和荷

載，因此在傳感器子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集與傳輸子系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)

安全評價(jià)子系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)庫管理子系統(tǒng)等方面都具有很大

的共享性和重復(fù)性。此外，各階段在時(shí)間順序上具有銜接

性，每一個(gè)階段的監(jiān)測數(shù)據(jù)是后一個(gè)階段的基礎(chǔ)，為節(jié)約

資源、降低工程造價(jià)、應(yīng)充分發(fā)揮各個(gè)子系統(tǒng)的共享性，

對各子系統(tǒng)統(tǒng)籌規(guī)劃和實(shí)施，采取統(tǒng)一設(shè)計(jì)、統(tǒng)一施工和

統(tǒng)一管理的方式，實(shí)現(xiàn)市政的橋梁施工監(jiān)控和運(yùn)營期監(jiān)測

一體化的工程實(shí)施。可減少監(jiān)測成本的投入，創(chuàng)造良好的

經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。同時(shí)，為了加強(qiáng)設(shè)計(jì)、施工配合，

將施工單位的施工監(jiān)控納入一體化運(yùn)營期監(jiān)測系統(tǒng)，可以

做到施工、成橋、維養(yǎng)數(shù)據(jù)間的無縫銜接，最大限度的提

高監(jiān)測數(shù)據(jù)的利用率，實(shí)現(xiàn)了建造、運(yùn)營、養(yǎng)護(hù)全過程的

數(shù)據(jù)全覆蓋，通過與施工監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的對比分析，可了解市

政的橋梁運(yùn)營期安全狀況的演變過程和規(guī)律，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)

運(yùn)營期監(jiān)測系統(tǒng)缺少前期施工等歷史數(shù)據(jù)的缺陷，提高了

市政的橋梁安全評估及預(yù)測預(yù)報(bào)的精度，為深入研究市政

的橋梁的行為特征提供了基礎(chǔ)，有助于市政的橋梁建造和

養(yǎng)護(hù)管理一體化水平的提高。

施工監(jiān)測及運(yùn)營期監(jiān)測一體化需具備以下原則：

1）對施工監(jiān)控的測點(diǎn)和儀器狀況進(jìn)行梳理，在一體化

運(yùn)營期監(jiān)測中盡量加以利用，既節(jié)省了費(fèi)用，更實(shí)現(xiàn)了施

工及運(yùn)營期間數(shù)據(jù)的無縫銜接。

根據(jù)施工監(jiān)控的具體實(shí)施內(nèi)容，對施工監(jiān)控測點(diǎn)的可

利用性進(jìn)行逐層分析，一般情況下，可將橋塔最不利受力

截面的應(yīng)力狀態(tài)和溫度情況施工監(jiān)測、梁部最不利受力截

面的應(yīng)力狀態(tài)和溫度情況施工監(jiān)測、斜拉索索力及溫度情

況施工監(jiān)測納入到運(yùn)營期監(jiān)測系統(tǒng)中，避免設(shè)備的重復(fù)投

資。

2）對該橋施工階段劃分以及運(yùn)營期間的特點(diǎn)，合理設(shè)

置控制斷面，測試設(shè)備提前充分預(yù)埋。施工過程中注意測

試設(shè)備的保護(hù)，保證測試設(shè)備在施工及運(yùn)營期都能服役。

3）盡量采用技術(shù)成熟、耐久性好的配套產(chǎn)品，保證系

統(tǒng)的精確性、穩(wěn)定性；設(shè)置適度冗余的傳感器及相關(guān)設(shè)

備，保證系統(tǒng)的可靠性，并滿足系統(tǒng)改進(jìn)、擴(kuò)展和完善的

要求。

2.2監(jiān)測意義

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，綜合現(xiàn)代測試與傳感技術(shù)、網(wǎng)

絡(luò)通信技術(shù)、信號處理和分析技術(shù)、數(shù)學(xué)理論和結(jié)構(gòu)分析

理論等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的市政的橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)，可

極大地延拓市政的橋梁的監(jiān)測內(nèi)容，并可連續(xù)地、實(shí)時(shí)

地、在線地對結(jié)構(gòu)“健康”狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測和評估，對市政

的橋梁的運(yùn)營安全和提高市政的橋梁的管理水平具有極大

的指導(dǎo)意義。通過為市政的橋梁建立一個(gè)先進(jìn)實(shí)用的市政

的橋梁健康與安全狀況監(jiān)測系統(tǒng)，主要功能如下：

(1)通過對相關(guān)的內(nèi)容的監(jiān)測，建立監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)時(shí)

掌握市政的橋梁運(yùn)營狀況，有效保證市政的橋梁的安全。

(2)了解市政的橋梁的結(jié)構(gòu)變形、應(yīng)力等情況，當(dāng)超

過預(yù)警值時(shí)可及時(shí)預(yù)警，實(shí)現(xiàn)市政的橋梁服務(wù)水準(zhǔn)的實(shí)時(shí)

安全報(bào)警，并通知相關(guān)單位及時(shí)采取相應(yīng)措施。

(3)通過監(jiān)測數(shù)據(jù)，對災(zāi)害進(jìn)行有效評估，給決策者

提供相關(guān)依據(jù)，使運(yùn)維方案等更加合理，提高市政的橋梁

的使用壽命。

(4)合理配置市政的橋梁養(yǎng)護(hù)維修資源，為降低市政

的橋梁運(yùn)營維護(hù)成本提供科學(xué)技術(shù)依據(jù)，保證市政的橋梁

檢查維修策略制訂具有針對性、及時(shí)性和高效性。

(5)為科學(xué)研究提供數(shù)據(jù)支撐。通過對市政的橋梁的

監(jiān)測，獲取結(jié)構(gòu)應(yīng)變的原始數(shù)據(jù)，為相關(guān)的科學(xué)研究提供

相關(guān)數(shù)據(jù)和分析服務(wù)。

(6)驗(yàn)證市政的橋梁的設(shè)計(jì)建造理論與方法，以及施

工工藝，從而完善相關(guān)設(shè)計(jì)施工技術(shù)規(guī)程，提高市政的橋

梁設(shè)計(jì)及加固方法的設(shè)計(jì)水平和安全可靠度，保障市政的

橋梁的使用安全，具有重要的社會意義、經(jīng)濟(jì)價(jià)值和廣泛

的應(yīng)用前景。

3.監(jiān)測依據(jù)

監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要參考下相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)的技

術(shù)文件等，主要參考規(guī)范為：

(1)《公路市政的橋梁結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程》

(JT/T1037-2016)；

(2)《建筑與市政的橋梁結(jié)構(gòu)監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》

(GB50982-2014)；

(3)《結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(CECS333-

2012)；

(4)《公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范》(JTGH11-2004)；

(5)《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》(JTG/TF50-

2011)；

(6)《公路市政的橋梁技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)》(JTG/T

H21-2011)；

(7)《建筑變形測量規(guī)范》(JGJ8-2016)；

(8)《市政的橋梁工程檢測手冊》，人民交通出版

社，2010；

(9)《橋涵工程試驗(yàn)檢測技術(shù)》，人民交通出版社

2004；

(10)《綜合布線系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50311-

2016）；

(11)《公路工程質(zhì)量檢測評定標(biāo)準(zhǔn)》(JTGF80/1-

2017)；

(12)《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)

范》(JTG3362-2018)

(13)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(JTGB01-2014)；

(14)《公路市政的橋梁承載能力檢測評定規(guī)程》

(JTG/TJ21-2011)；

(15)《工程測量規(guī)范》(GB50026-2007)；

(16)《工程振動測量儀器和測試技術(shù)》，中國計(jì)量

出版社,2001；

(17)《精密工程測量規(guī)范》(GB/T15314-1994)；

(18)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50057-2010)；

(19)《綜合布線系統(tǒng)工程驗(yàn)收規(guī)范》(GB/T50312-

2016)；

(20)《計(jì)算機(jī)軟件可靠性和可維護(hù)性管理》

(GB/T14393-2008)；

(21)《計(jì)算機(jī)場地安全要求》(GB/T9361-2011)；

(22)《電氣裝置安裝工程低壓電器施工及驗(yàn)收規(guī)

范》(GB50254-2014)

以及其他相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范等。

4.監(jiān)測內(nèi)容

監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，結(jié)合相關(guān)規(guī)范要求并根據(jù)市政的橋

梁的幾個(gè)方面確定系統(tǒng)監(jiān)測內(nèi)容。

（1）基于結(jié)構(gòu)形式的分析；

（2）大橋工作環(huán)境方面的分析；

（3）基于養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)的分析；

（4）市政的橋梁易發(fā)事故分析；

（5）基于市政的橋梁重要程度的分析。

并結(jié)合《建筑與市政的橋梁結(jié)構(gòu)監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》

（GB50982-2014）,對于使用期間的市政的橋梁安全監(jiān)測

項(xiàng)目，如下表所示。

表4.1施工期間監(jiān)測項(xiàng)目

基環(huán)境及效應(yīng)監(jiān)

變形監(jiān)測

礎(chǔ)應(yīng)測

沉變

降豎水監(jiān)溫振

風(fēng)

監(jiān)向平測度動

測

梁橋★★O★O★O

拱橋★★▲★O★O

斜拉

★★▲★★★O

橋

懸索

★★▲★★★O

橋

注：1★應(yīng)監(jiān)測項(xiàng)，▲宜監(jiān)測項(xiàng)，?？杀O(jiān)測項(xiàng)；

根據(jù)市政的橋梁結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，考慮市政的橋梁的重要

程度、工作環(huán)境等，在進(jìn)行健康監(jiān)測時(shí)，以下各監(jiān)測內(nèi)容

是非常重要的：

（1）結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測：包括梁體、塔變形、橋墩傾斜和

沉降等；

（2）結(jié)構(gòu)應(yīng)力（應(yīng)變）監(jiān)測：市政的橋梁重要部位

（市政的橋梁跨中關(guān)鍵部位等）靜態(tài)的應(yīng)力（應(yīng)變）測

試；

（3）索力/吊桿監(jiān)測：主跨斜拉索索力、吊桿拉力、系

桿拉力的監(jiān)測；

（4）結(jié)構(gòu)振動特性與振動水平：包括振動特性的測試

與分析、地震動；

（5）伸縮縫/裂縫監(jiān)測：主橋與引橋間伸縮縫大小變

化、裂縫變化；

（6）環(huán)境監(jiān)測：監(jiān)測大橋所處環(huán)境的溫濕度、風(fēng)速風(fēng)

向、雨量等。

表4.2真武路瀟河大橋監(jiān)測內(nèi)容及位置

監(jiān)測項(xiàng)傳感器安裝位置測點(diǎn)數(shù)量

拱肋位置及

結(jié)構(gòu)溫度溫度傳感器72

跨中

主跨、從跨

撓度靜力水準(zhǔn)儀44

和邊跨

拱肋位置及

應(yīng)變表面式應(yīng)變計(jì)72

跨中

溫濕度溫濕度傳感器拱頂位置2

超聲波風(fēng)速風(fēng)向

風(fēng)速風(fēng)向橋面位置1

儀

橋面跨中和

振動加速度計(jì)36

頂部

斜拉索索力磁通量傳感器斜拉索36

市政的橋梁

伸縮縫監(jiān)測直線位移傳感器兩端伸縮縫4

處

表4.3大運(yùn)路瀟河大橋監(jiān)測內(nèi)容及位置

監(jiān)測項(xiàng)傳感器安裝位置測點(diǎn)數(shù)量

拱肋位置及

結(jié)構(gòu)溫度溫度傳感器40

跨中

主跨、從跨

撓度靜力水準(zhǔn)儀20

和邊跨

拱肋位置及

應(yīng)變表面式應(yīng)變計(jì)40

跨中

溫濕度溫濕度傳感器拱頂位置2

超聲波風(fēng)速風(fēng)向

風(fēng)速風(fēng)向橋面位置1

儀

橋面跨中和

振動加速度計(jì)10

頂部

吊桿拉力磁通量傳感器吊桿48

巾政的橋梁

伸縮縫監(jiān)測直線位移傳感器兩端伸縮縫4

處

5.系統(tǒng)設(shè)計(jì)

5.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足一定的原則，盡量做到可靠、經(jīng)

濟(jì)、合理。監(jiān)測系統(tǒng)是提供獲取市政的橋梁結(jié)構(gòu)信息的工

具，使決策者可以針對特定目標(biāo)做出正確的決策，設(shè)計(jì)原

則如下：

(1)保證系統(tǒng)的有效性。針對大橋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，根據(jù)

結(jié)構(gòu)狀態(tài)識別和安全性評估要求確定監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測項(xiàng)目

與傳感器測點(diǎn)布設(shè)。

(2)保證系統(tǒng)的可靠性：由于真武路瀟河大橋及大運(yùn)

路瀟河大橋結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測系統(tǒng)為野外實(shí)時(shí)運(yùn)行，需保證系

統(tǒng)的可靠性，否則先進(jìn)的儀器，在系統(tǒng)損壞的前提下也發(fā)

揮不出應(yīng)有的作用及效果。

(3)保證系統(tǒng)的先進(jìn)性：設(shè)備的選擇、監(jiān)測系統(tǒng)功能

與現(xiàn)在技術(shù)成熟監(jiān)測及測試技術(shù)發(fā)展水平、結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測

的相關(guān)理論發(fā)展相適應(yīng)，具有先進(jìn)和超前預(yù)警性。

(4)可操作和易于維護(hù)性：系統(tǒng)應(yīng)易于管理、易于操

作，對操作維護(hù)人員的技術(shù)水平及能力不應(yīng)要求過高，方

便更新?lián)Q代。

(5)系統(tǒng)應(yīng)該具有很好的開放性、兼容性。在滿足功

能要求的前提下，應(yīng)充分考慮現(xiàn)代技術(shù)的快速發(fā)展，以便

系統(tǒng)升級。同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)與交通工程、管理養(yǎng)護(hù)等系統(tǒng)對

接，實(shí)現(xiàn)信息共享。

(6)系統(tǒng)具有遠(yuǎn)程固件升級功能：根據(jù)系統(tǒng)自檢以及

系統(tǒng)需求可通過遠(yuǎn)程固件進(jìn)行完善，且系統(tǒng)具備各種類型

的通訊協(xié)議和接口，可為后期設(shè)備升級服務(wù)。

(7)以最優(yōu)成本控制：監(jiān)測系統(tǒng)的一個(gè)原則就是利用

最優(yōu)布控方式做到既節(jié)省項(xiàng)目成本、后期維護(hù)投入的人力

及物力，又能最大限度發(fā)揮出監(jiān)測的效果。

總之，系統(tǒng)堅(jiān)持貫徹“技術(shù)可行、實(shí)施可能、經(jīng)濟(jì)合

理”的基本原則，使得監(jiān)測系統(tǒng)做到可用、實(shí)用、好用的

程度，充分發(fā)揮作用，為市政的橋梁養(yǎng)護(hù)管理及安全運(yùn)營

提供數(shù)據(jù)上和技術(shù)上的支持。

5.2系統(tǒng)組成

系統(tǒng)由感知層、傳輸層和運(yùn)用層組成，具體為傳感器

系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫子系

統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理與控制系統(tǒng)、安全評價(jià)和預(yù)警子系統(tǒng)，通過

各個(gè)層相互協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的各種功能?，F(xiàn)就對系統(tǒng)組成

及功能進(jìn)行介紹。

傳感器子系統(tǒng)

數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)

數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)

I匚

數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)

應(yīng)用層

數(shù)據(jù)處理與控制子系統(tǒng)

軟件系統(tǒng)

安全評價(jià)、預(yù)警子系統(tǒng)

圖5-1在線監(jiān)測系統(tǒng)拓?fù)鋱D

5.2.1傳感器子系統(tǒng)

自動化監(jiān)測傳感器子系統(tǒng)作為感知層，是整個(gè)監(jiān)測系

統(tǒng)的基礎(chǔ)部分，能在惡劣條件下，對監(jiān)測結(jié)構(gòu)物的各監(jiān)測

項(xiàng)能提供真實(shí)、實(shí)時(shí)和可靠的安全監(jiān)測數(shù)據(jù)。傳感器子系

統(tǒng)即把結(jié)構(gòu)等的變化，轉(zhuǎn)換成其他信號的方式，例如聲、

光、電、磁等，對結(jié)構(gòu)的變化進(jìn)行定量，轉(zhuǎn)換成人們比較

熟悉的數(shù)值等，從而了解結(jié)構(gòu)的受力及其他參數(shù)等。

5.2.2數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)

數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)就是采集傳感器子系統(tǒng)測量的環(huán)境條

件和結(jié)構(gòu)自身的聲、光、電、磁等信號，并將信號處理成

數(shù)字信號。數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具有一定的診斷功能，對

于異常的信息數(shù)據(jù)、傳感器失效和損壞部位等能進(jìn)行快速

的分辨，并且保證系統(tǒng)能夠在惡劣的氣候條件（如雨、

雪、颶風(fēng)、地震、暴雨等）下正常運(yùn)行，連續(xù)的采集傳輸

市政的橋梁安全監(jiān)測各監(jiān)測項(xiàng)的信息數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集子系

統(tǒng)還具有一定的數(shù)據(jù)初步處理功能。

5.2.3數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)

數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)常用的通信方式有GPRS/3G/4G、光纖

和無線網(wǎng)橋。視頻數(shù)據(jù)的傳輸常用的方式有光纖等。組網(wǎng)

方式的選擇原則如下：

(1)手機(jī)信號能夠覆蓋的地區(qū)，應(yīng)優(yōu)先考慮選用

GPRS/3G/4G進(jìn)行組網(wǎng)，運(yùn)營商根據(jù)實(shí)際情況選擇；

(2)現(xiàn)場和監(jiān)控中心可通視，且距離不超過10km,

可考慮采用無線網(wǎng)橋的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；

(3)現(xiàn)場無手機(jī)信號或數(shù)據(jù)流量過大(含視頻監(jiān)控)

時(shí)，需采用光纖進(jìn)行傳輸。

5.2.4數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)是一種數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，為實(shí)際可運(yùn)行的

存儲、維護(hù)和應(yīng)用系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)的軟件系統(tǒng)，是存儲介

質(zhì)、處理對象和管理系統(tǒng)的集合體。其軟件主要包括操作

系統(tǒng)、各種宿主語言、實(shí)用程序以及數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。數(shù)

據(jù)庫子系統(tǒng)由數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)統(tǒng)一管理，數(shù)據(jù)的插入、修

改和檢索均要通過數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)進(jìn)行。數(shù)據(jù)管理員負(fù)責(zé)

創(chuàng)建、監(jiān)控和維護(hù)整個(gè)數(shù)據(jù)庫，使數(shù)據(jù)能被任何有權(quán)使用

的人有效使用。

5.2.5數(shù)據(jù)處理與控制子系統(tǒng)

數(shù)據(jù)處理與控制子系統(tǒng)是數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)的下一個(gè)環(huán)

節(jié)，對于數(shù)據(jù)采集和傳輸子系統(tǒng)采集傳輸過來的大量原始

數(shù)據(jù)資料，需要通過數(shù)據(jù)處理與控制子系統(tǒng)，進(jìn)行深一步

的處理和分析。通過軟件、硬件系統(tǒng)的處理，進(jìn)行數(shù)據(jù)校

對檢驗(yàn)、總體數(shù)據(jù)初步分析、響應(yīng)后續(xù)子系統(tǒng)功能模塊的

指令等等。數(shù)據(jù)處理和控制子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)查詢、存

儲、可視化等結(jié)構(gòu)化處理，控制著市政的橋梁處安裝的數(shù)

據(jù)采集設(shè)備，通過數(shù)據(jù)庫操作實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的提取和處理，

是對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析的關(guān)鍵系統(tǒng)部分。

數(shù)據(jù)處理與控制主要包括對數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾、二次處理

等，并用原始數(shù)據(jù)或曲線等進(jìn)行展示，然后APP或者PC

端，進(jìn)行原始數(shù)據(jù)或者以曲線的形式等進(jìn)行展示，打印相

關(guān)表、數(shù)據(jù)等。針對動態(tài)稱重系統(tǒng)，可通過監(jiān)控中心設(shè)備

進(jìn)行查看和展示。

5.2.6安全評價(jià)與預(yù)警子系統(tǒng)

安全評價(jià)與預(yù)警子系統(tǒng)的主要功能就是對采集數(shù)據(jù)進(jìn)

行統(tǒng)計(jì)分析，并對各種環(huán)境條件下，在一定的溫度和荷載

作用下，結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部件和控制截面的參數(shù)值，確定應(yīng)力等

的值域范圍。在各種情況下，監(jiān)測關(guān)鍵參數(shù)的變化，并通

過數(shù)據(jù)判斷出變化趨勢，在遇到突發(fā)狀況的時(shí)候，能夠提

前判斷結(jié)構(gòu)各種狀況，在應(yīng)力和應(yīng)變等達(dá)到限值的時(shí)候發(fā)

出預(yù)警信息，結(jié)合預(yù)警機(jī)制，及時(shí)對不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)或可能出

現(xiàn)失穩(wěn)的結(jié)構(gòu)采取一定的治理措施進(jìn)行防治，防止災(zāi)害的

發(fā)生或擴(kuò)大，減少損失。

6.監(jiān)測布點(diǎn)及設(shè)備

6.1傳感器選擇原則

測試元件以及監(jiān)測儀表的好壞從根本上決定了整個(gè)安

全監(jiān)測及安全監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)傳輸是否準(zhǔn)

確、有效。由于國內(nèi)外生產(chǎn)、銷售可用于土木工程結(jié)構(gòu)監(jiān)

測、檢測設(shè)備的廠家眾多，各廠家生產(chǎn)的傳感器性能及價(jià)

格千差萬別，即便是同一類型的傳感器，不同型號技術(shù)性

能和價(jià)格亦不盡相同，因此在進(jìn)行系統(tǒng)監(jiān)測設(shè)備的選擇上

應(yīng)參考如下要求：

(1)先進(jìn)性：為提高建成后市政的橋梁的信息化、數(shù)

字化管理水平，要求系統(tǒng)的傳感測試儀器等監(jiān)測設(shè)備必須

具有一定國際先進(jìn)水平；

(2)精確性：可靠的監(jiān)測儀表還必須具備必要的精

度，能準(zhǔn)確的反映出效應(yīng)量(或原因量)的變化。選擇傳

感器時(shí)，必須對結(jié)構(gòu)部位的受力進(jìn)行分析，選擇精度滿足

市政的橋梁監(jiān)測要求的傳感測試儀器；

(3)可靠性：選擇的市政的橋梁監(jiān)測設(shè)備必須能在惡

劣的市政的橋梁自然環(huán)境下長期穩(wěn)定可靠運(yùn)行，盡可能選

擇已在同類項(xiàng)目中廣泛使用，并證明使用效果好的監(jiān)測儀

表及傳感設(shè)備；

(4)簡便性：儀器結(jié)構(gòu)簡單，牢固可靠，率定、埋

設(shè)、測讀、操作、維修方便，便于更換，使操作人員易

于掌握，有利于提高量測速度和精度。

(5)經(jīng)濟(jì)實(shí)用性：傳感測試儀器及配套儀表須有合理

的性能/價(jià)格比，滿足市政的橋梁結(jié)構(gòu)監(jiān)測特性及養(yǎng)護(hù)管理

實(shí)用性的要求；

(6)自動化性：傳感測試及采集設(shè)備選型時(shí)，應(yīng)從技

術(shù)先進(jìn)、可靠實(shí)用、經(jīng)濟(jì)合理以及自動化測控技術(shù)發(fā)展水

平相適應(yīng)等方面進(jìn)行綜合分析確定，以便系統(tǒng)集成和調(diào)試

及自動控制；

(7)冗余度：考慮到傳感測試元件存活率可能出現(xiàn)的

問題，系統(tǒng)設(shè)計(jì)中個(gè)別監(jiān)測項(xiàng)目的監(jiān)測點(diǎn)時(shí)適當(dāng)考慮冗余

度；

(8)耐久性：結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測系統(tǒng)通常要運(yùn)行數(shù)年，這

就要求傳感器必須經(jīng)久耐用，盡可能少的更換，以保證測

試數(shù)據(jù)的長期連續(xù)有效。

(9)可更換性：市政的橋梁設(shè)計(jì)年限一般至少為50

年，因此在市政的橋梁整個(gè)生命周期內(nèi)，幾乎所有傳感器

都面臨著若干次的更換問題。所以在傳感器選型時(shí)應(yīng)盡可

能考慮選擇外裝可更換性好，更換時(shí)對市政的橋梁本身結(jié)

構(gòu)不產(chǎn)生損壞的產(chǎn)品，并能滿足更換時(shí)測試數(shù)據(jù)的連續(xù)

性。

6.2監(jiān)測項(xiàng)目及設(shè)備參數(shù)

6.2.1撓度監(jiān)測

市政的橋梁結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的穩(wěn)定，是確保市政的橋梁安全

運(yùn)營的前提，市政的橋梁的沉降會給市政的橋梁結(jié)構(gòu)造成

多方面不利影響。過大沉降會引起市政的橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生過

大的附加內(nèi)力、市政的橋梁線形的惡化以及市政的橋梁附

屬設(shè)施(支座、伸縮縫、欄桿等)的損壞。市政的橋梁恒

載作用下市政的橋梁線形是市政的橋梁整體安全狀態(tài)的重

要標(biāo)志?；钶d作用下，市政的橋梁撓度是評價(jià)市政的橋梁

使用功能和安全性的重要指標(biāo)之一，是市政的橋梁整體剛

度的重要標(biāo)志。通過對市政的橋梁撓度的監(jiān)測，可以從整

體上把握市政的橋梁健康和安全狀態(tài)。

測點(diǎn)布設(shè)

(1)基準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)置

靜力水準(zhǔn)儀的基點(diǎn)水箱需設(shè)置在穩(wěn)定點(diǎn)。全系統(tǒng)通過

智能控制獲取同一時(shí)刻的測量值，以消除由于測量時(shí)間不

一致而引起的量測誤差。另外，為消除大氣壓、溫度等的

影響，應(yīng)考慮在連通管中注入清潔、消毒、消應(yīng)力的蒸儲

水作為液體以克服毛細(xì)現(xiàn)象，并采用封閉的連通管測量系

統(tǒng)，通過空氣連接軟管達(dá)到大氣壓力的均衡。在布設(shè)連通

管系統(tǒng)時(shí)，優(yōu)化縱向水管、基準(zhǔn)點(diǎn)液面、測點(diǎn)處測量管液

面三者之間的相對位置高度。通過最大限度地降低測量管

的高度，并用溫度傳感器直接量測液體溫度，加入溫度改

正系數(shù)以克服溫度的影響。

（2）監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)

真武路瀟河大橋連通管測點(diǎn)布設(shè)在各跨跨中、1/4跨、

支座處，兩條水路，共計(jì)44個(gè)測點(diǎn)。大運(yùn)路瀟河大橋連通

管布設(shè)兩條水路，共計(jì)20個(gè)測點(diǎn)。具體點(diǎn)位布置可根據(jù)現(xiàn)

場進(jìn)行調(diào)整。

監(jiān)測設(shè)備

市政的橋梁撓度采用靜力水準(zhǔn)儀監(jiān)測，F(xiàn)S-JLSZ-V1.00

型靜力水準(zhǔn)儀是一款高精度、高穩(wěn)定性的智能化靜力水準(zhǔn)

測量傳感器。該產(chǎn)品造型美觀，外形獨(dú)特，采用鋁合金材

質(zhì)，輕量一體化結(jié)構(gòu)，堅(jiān)固耐用。它配有可續(xù)接的標(biāo)準(zhǔn)水

路接口和背壓接口，帶有鎖緊功能的快速接頭既便于管路

連接操作，又能確保水路和氣路的密封性，供電和通訊采

用防水插件，一進(jìn)一出，并且多臺靜力水準(zhǔn)儀可以總線連

接且有手動排氣裝置。它是一款專為沉降監(jiān)測而設(shè)計(jì)的產(chǎn)

品。具體參數(shù)指標(biāo)如下表所示。

表6-1靜力水準(zhǔn)儀技術(shù)參數(shù)

設(shè)備名設(shè)備型

監(jiān)測項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)設(shè)備圖片

稱號

量程：2000mm

綜合精度：土

0.15%FS（典型

值）±0.25%FS

（最大值）

FS-長期穩(wěn)定性土

橋墩沉

靜力水JLSZ-0.2%FS/年

降和梁

準(zhǔn)儀20-防護(hù)等級：IP674;

體撓度

V1.00工作溫度：-

40℃?80℃；

功耗：150mW

輸出信號：RS485

負(fù)載能力：可串聯(lián)

32臺

采用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行采集，具體參數(shù)如下表所示。

表6-2數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)

監(jiān)測設(shè)備名設(shè)備型

技術(shù)指標(biāo)設(shè)備圖片

項(xiàng)稱號

橋墩數(shù)據(jù)采

通道數(shù)：4

沉降集系統(tǒng)FS-D041■?.c,

通道

和梁V1.0

體撓

度

監(jiān)測］原理

(1)工作原理：靜力水準(zhǔn)測量系統(tǒng)是基于連通管原理

的工程應(yīng)用，測量系統(tǒng)由多個(gè)靜力水準(zhǔn)儀通過一根充滿液

體的PU管連接在一起，最后連接到一個(gè)儲液罐上，相比于

管線的容量，儲液罐擁有足夠大的容量，能夠有效減少管

線容量因溫度變化導(dǎo)致的細(xì)微變化所帶來的影響。將儲液

罐及其附近的靜力水準(zhǔn)儀視作基點(diǎn)，基點(diǎn)必須安裝在垂直

位移相對穩(wěn)定或者可以通過其他人工手段測量確定的位

置，接下來就可以通過查看測點(diǎn)靜力水準(zhǔn)儀的壓力變化直

接測得該點(diǎn)的相對沉降。

圖6-1系統(tǒng)連接示意圖

(2)系統(tǒng)采集計(jì)算原理：根據(jù)連通管原理，系統(tǒng)搭建

完成后各測點(diǎn)基本處于同一標(biāo)高，當(dāng)連通管一端(末端)

密封后，整個(gè)通液管路中的液體是不流動的，當(dāng)測點(diǎn)隨結(jié)

構(gòu)變形（沉降或隆起）時(shí)，測點(diǎn)相對于基點(diǎn)儲液罐中的液

面的相對高差即產(chǎn)生變化，測點(diǎn)測值相應(yīng)改變，此改變量

即為該測點(diǎn)的相對沉降量。

靜力水準(zhǔn)儀變量計(jì)算公式：

^=（hi-ho）-（Hi-Ho）

式中：

Ah——當(dāng)前時(shí)刻測點(diǎn)計(jì)算值（即相對變形展示值），

KPa或mm；

hi---測點(diǎn)當(dāng)前時(shí)刻測量值，KPa或mm；

ho——測點(diǎn)初始時(shí)刻測量值，KPa或mm；

Hi——基點(diǎn)當(dāng)前時(shí)刻測量值，KPa或mm；

Ho——基點(diǎn)初始時(shí)刻測量值，KPa或mm（0.OlKPa對應(yīng)

高度變化為1mm）o

設(shè)備安裝

1、安裝前的準(zhǔn)備

（1）靜力水準(zhǔn)儀檢測

現(xiàn)場收貨后立即對靜力水準(zhǔn)儀進(jìn)行測試并記錄，看是

否運(yùn)輸過程中損壞；測試過程中可以順便對靜力水準(zhǔn)儀進(jìn)

行編號并標(biāo)記。檢測方法詳見使用說明書。

備注：若測值在未有明顯擾動情況下跳動較大（變化

幅度超過0.05KPa）,不得在項(xiàng)目現(xiàn)場使用，檢測過程應(yīng)輕

拿輕放，嚴(yán)禁磕、摔、碰、撞。水箱內(nèi)可能在倉庫存放時(shí)

間過長，導(dǎo)致灰塵、蟲子，使用前需要清洗。

（2）安裝點(diǎn)位確定

①通過方案或業(yè)主確定現(xiàn)場的安裝點(diǎn)位，看是否與了

解的有出入。

②確定基點(diǎn)、測點(diǎn)的具體安裝位置、安裝高度。

基點(diǎn)應(yīng)選擇離沉降點(diǎn)位最近的穩(wěn)定的點(diǎn)，現(xiàn)場安裝

前，儀器安裝點(diǎn)位需進(jìn)行高程測量，靜力水準(zhǔn)儀安裝位置

安裝水平線應(yīng)精確控制，各測點(diǎn)之間標(biāo)高相對誤差在10mm

內(nèi)（安裝后靜力水準(zhǔn)儀高度誤差在10cm以內(nèi)），保證后續(xù)

靜力水準(zhǔn)儀的量程使用率最高。高程確定有以下兩種方

法：

a.水準(zhǔn)儀測量。水準(zhǔn)儀通過調(diào)平，使得看到的都

是同一水平面，如下圖所示水準(zhǔn)儀前后都擺放的有水平

尺，水準(zhǔn)儀高差讀數(shù)為后視讀數(shù)減去前視讀數(shù)；B點(diǎn)前

視尺讀數(shù)為b,A點(diǎn)后視尺讀數(shù)為a,兩點(diǎn)之間高差

hab=Ha-Hb=a-b；

圖6-2水準(zhǔn)儀測量示意圖

市政的橋梁安裝一般都是側(cè)壁安裝，難以在一個(gè)面上

標(biāo)記水平點(diǎn)，可以在市政的橋梁圍欄上標(biāo)記，安裝的時(shí)候

下放相應(yīng)高度即可。

圖6-3市政的橋梁高程測量示意圖

b.水管超平。水管超平使用的是連通器原理：在

相同的大氣壓強(qiáng)下，對開口的連通器注入同一種液體，

在液體不流動時(shí)連通器內(nèi)各容器的液面總是保持在同一

水平面上。

圖6-4水管超平原理示意圖

口確定采集箱的位置

采集箱位置要方便靜力水準(zhǔn)儀走線，方便接入電源，

信號強(qiáng)度達(dá)標(biāo)。查看信號強(qiáng)度的方法：對于安卓手機(jī)，將

手機(jī)從4G模式改成3G然后點(diǎn)擊手機(jī)設(shè)置一關(guān)于手機(jī)一狀

態(tài)信息一sim卡狀態(tài)，查看到信號強(qiáng)度如下圖:

基站附近：-50dBm-0dBm

信號正常：-90dBm-60dBm

信號不好：-lOOdBm90dBm

信號弱：?110dBm~?100dBm

信號差（無信號）：?110dBm以下

圖6-5信號強(qiáng)度測試圖

④確定走線方式。

2、轉(zhuǎn)點(diǎn)設(shè)置

如果橋體本身呈弧形，則需要測量高程來決定靜力水

準(zhǔn)儀的量程或者選擇是否增加轉(zhuǎn)點(diǎn)。一條水路因高差過

大，導(dǎo)致靜力水準(zhǔn)儀怎么安裝都超出量程，則需鋪設(shè)多條

水路；原則來說，轉(zhuǎn)點(diǎn)越少越好，因?yàn)檗D(zhuǎn)點(diǎn)的數(shù)據(jù)計(jì)算方

式，轉(zhuǎn)點(diǎn)以后的靜力水準(zhǔn)儀受轉(zhuǎn)點(diǎn)影響導(dǎo)致測量累計(jì)誤

差。

轉(zhuǎn)折點(diǎn)的設(shè)置原則：安裝在離第二條水路最近的第一

條水路的測點(diǎn)正上方或者正下方。如下圖所示，測點(diǎn)CD2

與它前一測點(diǎn)CD1之間的高程差過大，需要設(shè)置轉(zhuǎn)點(diǎn)，將

轉(zhuǎn)點(diǎn)設(shè)置在CD1的正上方，如此，轉(zhuǎn)點(diǎn)與CD1檢測同一點(diǎn)

位的沉降，利用組合公式將轉(zhuǎn)點(diǎn)與第一條水路聯(lián)系起來。

轉(zhuǎn)點(diǎn)的組合方式配置，如圖：

OOCD2

CD4CD3..

JD

CD1

氏?3蹤圖

/

監(jiān)測因素:沉降分俎監(jiān)測///

類型：實(shí)體///

是否啟用：是///

歸屬DTU編號:98s45039///

模塊號：3///

通道號：1//Z

產(chǎn)品類型：江差可方力水典/

產(chǎn)品型號：FS-JUfe//

位或：靜沙準(zhǔn)必3/

采集延時(shí)(s):2(Z/J

計(jì)舞公式：|Base-(RefS-RelB)|

公式說明：也Nin客莖HdMnHrtX)以皇點(diǎn)計(jì)H公式

參效：初值(kN):0

圖6-6轉(zhuǎn)點(diǎn)組合方式配置圖

C1-C4：測點(diǎn)

Base：活動基點(diǎn)值

RefS：遠(yuǎn)端測點(diǎn)值

RefB：遠(yuǎn)端基點(diǎn)值

3、靜力水準(zhǔn)儀安裝方式解析

(1)先安裝再通液。把水管、靜力水準(zhǔn)儀全部連接

好，先不密封最后一個(gè)靜力水準(zhǔn)儀水路出口，使水箱液體

通過大氣壓力流入水管內(nèi)；在水路末端處用一個(gè)桶接流出

的液體，在通液過程中，按靜力水準(zhǔn)儀排氣鈕來排除氣

泡，提前把此靜力水準(zhǔn)儀的氣泡排除，最后在排液體的過

程中對接封閉式水管即可！(此方法適用于水管落差較大

的情況下，落差不大的工況，可能會使得液體流入速度過

慢，導(dǎo)致增加現(xiàn)場工時(shí)?。?/p>

（2）先通液再安裝。在安裝前把水管全部通滿液體，

待安裝時(shí)將水管剪斷接入靜力水準(zhǔn)儀，再安裝在測點(diǎn)上，

安裝時(shí)從靠近水箱的安裝點(diǎn)開始安裝。此方法適用于水管

落差大的情況，但缺點(diǎn)是水路中氣泡要按壓靜力水準(zhǔn)儀上

排氣鈕慢慢來排除干凈。

（3）先裝水路、再通液，最后安裝靜力水準(zhǔn)儀。先將

水管手拉手連接各靜力水準(zhǔn)儀的水路接口，在安裝靜力水

準(zhǔn)儀的位置用扎帶扎緊，再通液，將水路中的空氣排出，

先從靠近儲液罐一端的靜力水準(zhǔn)儀開始排氣泡排向下一個(gè)

安裝點(diǎn)，如此重復(fù)，靜力水準(zhǔn)儀安裝完畢，氣泡也隨之排

除完畢。

4、設(shè)備安裝

（1）安裝橋架。設(shè)計(jì)好水路就可以確定橋架的具體安

裝位置，橋架可以不用安裝在同一水平面。如圖，先打孔

安裝橋架的固定支架，然后用橋架組件將兩根橋架拼接起

來，沿橋架鋪設(shè)方向，在兩根橋架尾部連接相應(yīng)組件；

（2）抄平放線、記錄點(diǎn)位。首先按照圖紙確認(rèn)靜力

水準(zhǔn)儀安裝位置，然后用水準(zhǔn)儀或水管抄平方法，在安裝

位置標(biāo)記出水平點(diǎn)，使用墨斗在確定好的兩個(gè)水平點(diǎn)之間

彈一條墨線，如下圖所示。

圖6-8抄平放線示意圖

(3)安裝靜力水準(zhǔn)儀支架。支架是采用L型結(jié)構(gòu)?？?/p>

根據(jù)實(shí)際工況靈活應(yīng)用安裝方式，因靜力水準(zhǔn)儀可側(cè)面安

裝。為保證安裝后水路平整，在安裝支架打孔定位時(shí)直接

按照墨斗標(biāo)記位置安裝。

00

圖6-9側(cè)面安裝示意圖

在電錘鉆頭上用記號筆或膠帶標(biāo)記出鉆孔深度，鉆孔

深度應(yīng)為膨脹螺栓底部至頂部螺母下邊沿長度，且電錘選

用直徑為①12mm鉆頭，然后在標(biāo)記的位置處鉆出2個(gè)安裝

孔，用打氣筒把安裝孔內(nèi)雜質(zhì)及灰塵吹出，并用530清潔

劑把安裝孔周圍及整個(gè)安裝面擦拭干凈，在①8膨脹螺栓外

部及內(nèi)部(膨脹管與螺栓間空腔間隙)均勻涂抹結(jié)構(gòu)膠，

然后塞入安裝孔內(nèi)，接著把螺帽擰緊2-3圈后感覺膨脹螺

栓比較緊而不松動后擰下螺帽，再把安裝支架圓孔對準(zhǔn)膨

脹螺栓嵌入，然后逐個(gè)安裝每個(gè)膨脹螺栓墊片、彈簧片及

螺母，并擰緊。

(4)安裝保護(hù)罩。安裝完支架后用記號筆標(biāo)記保護(hù)罩安裝

位置，按照安裝靜力水準(zhǔn)儀支架的方法鉆孔和安裝保護(hù)

罩。

(5)安裝儲液罐支架。安裝儲液罐支架位置要保證儲液罐

的出水口高于引壓口的位置，水箱液面與靜力水準(zhǔn)儀引壓

口的高度差不能超過靜力水準(zhǔn)儀量程(可以通過控制液面

的高度達(dá)到滿足量程的目的，最好安裝開始前大概算

下)。

(6)水路鋪設(shè)。此步重點(diǎn)在于水管是放入橋架中的，

完成所有靜力水準(zhǔn)儀的接入，接好后的水管放入橋架內(nèi)。

液體粘性大流動緩慢，一般采用先通液后安裝的方

式。水路鋪設(shè)前先將靜力水準(zhǔn)儀手拉手方式連接，用PVC

管刀剪斷水管，水管切口需平整，水管連接到儲液罐出水

口。在安裝前將水路內(nèi)部灌液體，在經(jīng)過靜力水準(zhǔn)儀時(shí)不

斷按壓靜力水準(zhǔn)儀上的排氣鈕排除內(nèi)部氣泡；亦可安裝靜

力水準(zhǔn)儀后對水路灌液體，然后液體在通過靜力水準(zhǔn)儀時(shí)

按壓靜力水準(zhǔn)儀上的排氣鈕將靜力水準(zhǔn)儀水路腔里空氣排

盡。

安裝最后一個(gè)靜力水準(zhǔn)儀時(shí)將已經(jīng)灌滿液體排完氣泡

的靜力水準(zhǔn)儀水路出口上連接封閉式水管，即在末端水管

不斷排液時(shí)將封閉式水管接入靜力水準(zhǔn)儀出水口上，接入

速度要快，盡可能的減少氣泡的產(chǎn)生。

通液時(shí)，水箱液面必須高于出水口，低于出水口會有

空氣進(jìn)入水管，在液體流過靜力水準(zhǔn)儀后，可以通過按壓

靜力水準(zhǔn)儀排氣鈕排氣，切記不能敲打靜力水準(zhǔn)儀，敲打

靜力水準(zhǔn)儀會造成容易損壞。如果液體不流動，可以在源

頭處用小泵加注液體，如果用平包塑料金屬軟管防護(hù)水

管，在靜力水準(zhǔn)儀接入處建議不完全封閉，以便于查看氣

泡，后續(xù)封閉可考慮用波紋管開口保護(hù)。

(7)氣路鋪設(shè)。監(jiān)測系統(tǒng)的重點(diǎn)就在于氣路封閉，因

此水箱上的出氣口需接入三通，各靜力水準(zhǔn)儀的氣管接口

用手拉手連接方式，最后一個(gè)靜力水準(zhǔn)儀氣管通過水箱上

三通連接成回路即可。

(8)注意事項(xiàng)。

a.水管的切口必須剪得平整；

b.水管不能出現(xiàn)彎折，如果水路有拐角，可以把

水管呈一定角度，如下圖所示。

6.2.2應(yīng)變監(jiān)測

市政的橋梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)力監(jiān)測是通過對應(yīng)變監(jiān)測間接實(shí)

現(xiàn)，主要監(jiān)測市政的橋梁結(jié)構(gòu)關(guān)鍵截面的受力情況，以了

解結(jié)構(gòu)的長期或瞬態(tài)的受力情況。對于各市政的橋梁監(jiān)測

段，受自重以及其他荷載的作用，會產(chǎn)生一定的應(yīng)變，而

應(yīng)變是應(yīng)力的間接反映。大橋橋面受荷載的影響大，因此

對橋面有代表性斷面的應(yīng)力進(jìn)行監(jiān)測，可以了解作為主要

承力構(gòu)件的受力狀態(tài)，及時(shí)診斷市政的橋梁的病害，對市

政的橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行疲勞分析十分必要。橋體作為主要承力

結(jié)構(gòu)，受力是非常重要的，必須加強(qiáng)應(yīng)變的監(jiān)測。

測點(diǎn)布設(shè)

真武路瀟河大橋監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)在主梁關(guān)鍵斷面的頂部、

底部的中間和兩側(cè)，斷面布置在5個(gè)支座處及4個(gè)跨中位

置，共9個(gè)斷面。每個(gè)斷面布設(shè)8個(gè)測點(diǎn)，共布設(shè)72個(gè)監(jiān)

測點(diǎn)位。大運(yùn)路瀟河大橋監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)在主梁關(guān)鍵斷面的頂

部、底部的中間和兩側(cè)，共5個(gè)斷面。每個(gè)斷面布設(shè)8個(gè)

測點(diǎn)，左右兩幅共布設(shè)40個(gè)監(jiān)測點(diǎn)位。具體點(diǎn)位布置可根

據(jù)現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)整。

監(jiān)測設(shè)備

結(jié)構(gòu)應(yīng)變采用表面應(yīng)變計(jì)，該儀器主要應(yīng)用于公路、

市政的橋梁、民用建筑、隧道、地鐵等混凝土、鋼構(gòu)、鋼

筋及錨桿的應(yīng)力測量，具有防水性能好、不受外界環(huán)境影

響、溫度性能穩(wěn)定等特點(diǎn)，具體技術(shù)參數(shù)指標(biāo)如表所示：

表6-3振弦式表面應(yīng)變計(jì)技術(shù)參數(shù)

監(jiān)測設(shè)備名設(shè)備型

技術(shù)指標(biāo)設(shè)備圖片

項(xiàng)稱號

測量范圍±150

0/Z￡；靈敏

度：0.5〃￡；

應(yīng)變表面式FS-

工作溫度：-2

監(jiān)測應(yīng)變計(jì)BM15

0?+70口；測

溫精度：±0.

5口

由于是振弦類產(chǎn)品，故采用多通道振弦采集儀進(jìn)行采

集，具體參數(shù)如下表所示。

表6-4多通道振弦采集儀

監(jiān)測設(shè)備名設(shè)備

技術(shù)指標(biāo)設(shè)備圖片

項(xiàng)稱型號

通道數(shù)：16通道；

多通道

應(yīng)變FS-分辨率：頻率

振弦采

監(jiān)測F160.01Hz、溫度

集儀

0.01□

精度：頻率

0.05Hz、溫度

±0.5口

采集范圍：

400-3800Hz

6.243監(jiān)測原理

振弦式應(yīng)變計(jì)主要由夾弦器、鋼弦、線圈以及安裝頭

組成，其中鋼弦通過夾弦器與兩端安裝頭相連，鋼弦上被

預(yù)加一定張力固定于傳感器內(nèi)。根據(jù)經(jīng)典弦原理，當(dāng)弦長

一定時(shí)，鋼弦固有頻率的平方同弦的張力成正比關(guān)系，而

鋼弦的張力同鋼弦的應(yīng)變成正比關(guān)系，也就是說鋼弦固有

頻率的平方同鋼弦的應(yīng)變也成正比關(guān)系。當(dāng)被測結(jié)構(gòu)物由

于外力作用產(chǎn)生形變，并通過應(yīng)變計(jì)兩端安裝頭傳遞至鋼

弦使其應(yīng)變量發(fā)生變化，從而導(dǎo)致鋼弦固有頻率亦隨之改

變。通過測量鋼弦頻率的變化，即可得知被測結(jié)構(gòu)物的應(yīng)

變變化量。

設(shè)備安裝

安裝前準(zhǔn)備

(1)表面應(yīng)變計(jì)檢測

用便攜式單通道振弦采集儀逐一采集各應(yīng)變計(jì)出廠頻

率，每個(gè)表面應(yīng)變計(jì)各采集5組數(shù)據(jù)，頻率在一定范圍內(nèi)

且波動小。

(2)安裝方向確認(rèn)

安裝前，確保安裝方向正確。

儀器的安裝

(1)在測點(diǎn)區(qū)域位置選取表面應(yīng)變計(jì)安裝點(diǎn)，并利用

角磨機(jī)對安裝點(diǎn)表面進(jìn)行打磨，以保證表面應(yīng)變計(jì)安裝面

平滑；

(2)把表面應(yīng)變計(jì)按照平行于被測結(jié)構(gòu)物應(yīng)變監(jiān)測方

向置于測點(diǎn)安裝面上，使用記號筆通過表面應(yīng)變計(jì)兩端安

裝頭上圓孔標(biāo)記出安裝孔位置；

(3)在表面應(yīng)變計(jì)安裝孔標(biāo)記處中心鑿出一小凹槽，

防止后續(xù)電錘鉆孔時(shí)打滑偏位；

(4)在電錘鉆頭上用記號筆或膠帶標(biāo)記出鉆孔深度，

鉆孔深度應(yīng)為膨脹螺絲底部至頂部螺母下邊沿長度，且電

錘選用直徑為中10mm鉆頭，然后在第(2)步標(biāo)記的位置

處鉆出3個(gè)安裝孔；

圖6-16鉆頭上做記號

圖6-17孔深的確定

(5)用氣吹把安裝孔內(nèi)雜質(zhì)及灰塵吹出，并用酒精棉

把安裝孔周圍及整個(gè)安裝面擦拭干凈；

圖6-18吹出雜質(zhì)

(6)在M6膨脹螺絲外部及內(nèi)部均勻涂抹環(huán)氧樹脂

膠，然后塞入安裝孔內(nèi)，接著把螺帽擰緊2-3圈后感覺膨脹

螺栓比較緊而不松動后擰下螺帽，再把表面應(yīng)變計(jì)兩端安

裝頭圓孔位對準(zhǔn)膨脹螺絲嵌入，然后逐個(gè)安裝每個(gè)膨脹螺

絲墊片、彈簧片及螺母，并擰緊；

(7)表面應(yīng)變計(jì)兩端螺母擰緊過程中應(yīng)交替進(jìn)行擰

動，不可一端擰緊后再擰緊另一端，同時(shí)在表面應(yīng)變計(jì)兩

端螺母擰緊過程中，還需用便攜式單通道振弦采集儀不間

斷采集應(yīng)變計(jì)頻率，以保證應(yīng)變計(jì)兩端螺母擰緊后輸出頻

率值與安裝前頻率值之差控制在-80?+80Hz以內(nèi)；

(8)記錄應(yīng)變計(jì)安裝信息，如儀器編號、安裝日期、

測點(diǎn)編號等，填入對應(yīng)表內(nèi)。

(9)24小時(shí)候后，在被測結(jié)構(gòu)物無外界因素影響下,

讀取表面應(yīng)變計(jì)數(shù)據(jù)，每個(gè)應(yīng)變計(jì)共讀取5組數(shù)據(jù)，取其

平均值作為安裝初始值記錄。

說明：表面應(yīng)變計(jì)初始讀數(shù)需在安裝完畢后采集。

6.2.3索力/吊桿監(jiān)測

斜拉橋?qū)俑叽纬o定結(jié)構(gòu)，所采用的施工方法和安裝

順序與成橋后的主梁線形及內(nèi)力狀態(tài)有密切關(guān)系，且在施

工階段隨著斜拉橋結(jié)構(gòu)體系和荷載工況的不斷變化，結(jié)構(gòu)

內(nèi)力和變形也隨之不斷變化。結(jié)構(gòu)每個(gè)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)的變化都

會影響結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分配，梁橋線形一旦偏離設(shè)計(jì)值，勢必

導(dǎo)致內(nèi)力偏離設(shè)計(jì)值。另外，主梁、索塔和拉索之間剛度

相差十分懸殊，受拉索垂度、溫度變化、風(fēng)力和日照影

響、混凝土收縮徐變等復(fù)雜因素干擾等，使力與變形的關(guān)

系十分復(fù)雜，特別是斜拉索的存在，使得設(shè)計(jì)計(jì)算和施工

控制更加復(fù)雜。斜拉索類似預(yù)應(yīng)力作用，必須進(jìn)行張拉才

能有效發(fā)揮作用。索力的大小對結(jié)構(gòu)受力的影響很大，而

索力又通常在施工過程中進(jìn)行有限次張拉后確定。由于施

工設(shè)備數(shù)量等條件限制，張拉只能逐根或分組進(jìn)行。斜拉

索的張拉及索力的大小對整個(gè)斜拉索的受力有很大的影

響，其中包括對其他未張拉拉索的影響。因此，索力是影

響斜拉橋受力的一個(gè)核心因素，故除了在施工過程中需對

索力監(jiān)測外，在運(yùn)營期也需對索力進(jìn)行監(jiān)測。

測點(diǎn)布設(shè)

測點(diǎn)布設(shè)在所有斜拉索處，每根布置一個(gè)磁通量傳感

器。

6.232監(jiān)測設(shè)備

索力監(jiān)測使用的傳感器為磁通量傳感器，主要運(yùn)用于

斜拉橋斜拉索的索力測試、系桿拱橋吊桿和系桿的索力測

試、懸索橋的纜索體系的索力測試、懸索結(jié)構(gòu)拉索的索力

測試，以及巖土工程的地錨索力測試、水電工程的環(huán)錨索

力測試。具有精度高、抗干擾性能強(qiáng)、對荷載變化反應(yīng)靈

敏、重復(fù)性好、結(jié)構(gòu)耐用、安裝方便，且維護(hù)成本低、使

用壽命長，可進(jìn)行無損檢測，具體參數(shù)指標(biāo)如下所示。

表6-5磁通量傳感器技術(shù)指標(biāo)

監(jiān)測設(shè)備名設(shè)備型

技術(shù)指標(biāo)產(chǎn)品圖片

項(xiàng)稱號

FS-

拉索磁通量規(guī)格：內(nèi)徑18-

CCTB-

索力傳感器270mm

220

測量范圍：0-屈

服應(yīng)力

接線