三汊矶大桥运营期监测方案.doc

目 录 1 工程概况 2 1.1 桥梁概况 2 1.2 目前存在问题 3 1.3 系统定位 4 2 三汊矶大桥健康监测系统初步方案 5 2.1 系统功能 5 2.2 系统监测项目 5 2.3系统技术方案 6 2.3.3.2预警指标体系的建立 13 三汊矶大桥健康监测 初步方案 1 工程概况 1.1 桥梁概况 长沙市三汊矶湘江大桥主桥设计为自锚式悬索桥，全长732米，分跨为70+132+328+132+70米。主塔为钢筋混凝土箱形结构，由塔柱和上下两道横梁组成，塔柱采用C50变截面钢筋混凝土结构，横梁为预应力钢筋混凝土结构。 全桥共设2根主缆，主缆由37束预制索股构成单缆，预制索股由127丝φ5.1mm镀锌高强钢丝组成；主缆中心距25m，矢跨比中跨1/5，边跨1/10.6；主缆两端采用冷铸墩头锚锚固于钢箱梁，主缆与钢箱梁连接采用焊接钢板锚箱。 本桥采用双吊索，普通吊索236根，采用PWS平行钢丝索股，普通吊索规格为Φ5.1×85。靠近主缆锚固区短吊杆采用刚性吊杆，共8根。吊索与主缆连接方式为上下销接式，吊索采用PWS平行钢丝索股，外套PE防护层。对长度超过20m的吊索设置减振架，以减少吊索的风致振动。 自锚式悬索桥加劲梁采用钢箱梁，箱梁全宽35米，桥梁中心线处梁高3.6米。桥面设有双向2.0%的横坡，1.5%的纵坡。 桥面全宽35m＝1m（风嘴）＋3.0m（人行道含栏杆宽）＋2.0m（吊杆锚固区）＋23m（双向6车道）+2.0m（吊杆锚固区）＋3.0m（人行道含栏杆宽）＋1m（风嘴）。 主桥线路设计为城市Ι级主干道，设计行车速度为60km/h。行车道上铺7.5cm厚的环氧沥青路面层，人行道上铺设3.5cm厚的沥青混凝土。 设计荷载：汽车－超20级，挂车－120。人群荷载：4KN/㎡，按规范进行折减。温度荷载：设计基准温度20℃，体系升温20℃，降温20℃。基本风速：一百年重现期10米高度处10min年平均最大风速25.9m/s。抗震设计：按地震基本烈度7度设防。 三汊矶大桥主桥于2006年9月1号正式通车。 图1-1湘江三汊矶自锚式悬索桥雄姿 1.2 目前存在问题 在桥梁通车至今，养护检查中对对三汊矶大桥桥下、桥上、主塔根部、悬索系统、支座、减振器及桥面系等进行实地检查，该桥存在如下病害和缺陷： 悬索系统中吊杆下锚头有锈水渗出；东西两主塔根部砼局部开裂；东西两主塔支座处、大桥纵向减振设施锚固板螺栓锈蚀、其中东塔下游侧减振设施锚固板螺栓损坏3个；西塔下主梁横向限位块脱落；东岸顶推梁27#墩（顶推梁最东的桥墩）盖梁开裂明显；主梁下检修滑车锈蚀；主塔检修通道支架铁件锈蚀；东引桥盖梁上泥沙堆积，共有5处；东引桥落水管破损，初步统计有10套；东桥台处梁体顶挤桥台背墙，致桥台局部顶坏；伸缩缝胶带破损严重：主车道共12条伸缩缝，有8条胶带破损，有3条缝内泥砂淤积需冲洗；钢箱梁4台除湿机有两台故障停止运转，另两台可运转但抽风机皮带断裂无法除湿。 1.3 系统定位 本次拟建立的三汊矶大桥桥梁运营期结构安全监测系统核心思路为：紧密结合养护，以安全评价为核心，初步实现“数据对桥梁安全状态实时监测，实现结构状态分级和红线预警：根据人工监测数据的桥梁健康状况分级，根据监测系统实时数据的红线预警分析，通过在线监测系统预警与人工检查相结合对桥梁结构的安全运营提供技术支撑和保障。 2 三汊矶大桥健康监测系统初步方案 2.1 系统功能 建立“三汊矶大桥桥梁运营期结构安全监测系统”，其核心思路为：紧密结合养护，以安全评价为核心，实现“数据对桥梁安全状态进行评估，实现结构状态分级和红线预警：根据人工监测数据的桥梁健康状况分级，根据监测系统实时数据的红线预警分析， 三汊矶大桥桥梁运营期结构安全监测系统预期功能包括： （1）报告大桥工作环境变化； （2）报告大桥主要构件的应力、变形等响应情况状况； （3）报告大桥主缆缆索受力状况； （4）报告大桥主要构件是否有较大损伤或累积破坏； （5）实现异常状态下（包括荷载、工作环境和结构响应）的预警； 2.2 系统监测项目 三汊矶大桥桥梁运营期结构安全监测系统主要监测项目包括： 1、环境监测：结构温度荷载是结构的荷载源之一，也是三汊矶大桥桥梁运营中维护管理的一个重要依据，此外风速等环境参数也是对大跨径桥梁产生影响的因素之一，环境检测主要对温度（钢箱梁内外及大气温度）、风速进行监测； 2、应力监测：应力是构件安全性评价的基础，对于自锚式悬索桥，钢箱梁压应力最最重要的监测内容，本次应力（应变）监测主要对钢箱梁以及主塔关键截面应变进行监测； 3、挠度监测：对三汊矶大桥的几何线形及其变化进行监测，研究桥梁线形变化与环境变化(如温度、车辆)的关系，为大桥工作状态动态显示及分析提供数据，本工程中安排