結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測系統(tǒng)在橋梁監(jiān)測中的應(yīng)用

閆成明

（南京科興工程建設(shè)項(xiàng)目管理有限責(zé)任公司 江蘇南京 210039）

1 橋梁概況

天保立交橋位于南京市雨花臺(tái)區(qū)油天線X101，樁號為K2+581，橋長152m，其橋面鋪裝為瀝青混凝土，伸縮縫為梳齒板式伸縮裝置；上部結(jié)構(gòu)為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，支座類型為盆式支座；下部結(jié)構(gòu)為柱式墩臺(tái)，樁基礎(chǔ)。經(jīng)現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，1#梳齒板式伸縮縫齒間距11.3cm，明顯大于2#伸縮縫齒間距3.1cm。

經(jīng)現(xiàn)場檢查分析發(fā)現(xiàn)，橋梁出現(xiàn)此類病害的原因可能為：①梁體的熱脹冷縮，在溫度較低的情況下梁體出現(xiàn)收縮，同時(shí)由于橋上經(jīng)過的碴土車較多，導(dǎo)致許多塵土、垃圾灑落伸縮縫內(nèi)，在溫度升高時(shí)，梁體縱向伸縮受阻，伸縮縫無法恢復(fù)原來縫寬；②天保立交橋是存在縱向坡度的橋梁，并且兩側(cè)坡度并不對稱，在重型車輛的緊急制動(dòng)的情況下容易造成梁體的整體滑移。

為了確定梁體兩側(cè)伸縮縫齒間距較大的原因，判斷梁體是否有整體滑移現(xiàn)象，現(xiàn)通過結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測系統(tǒng)并輔以人工測量手段對天保橋進(jìn)行為期一年的監(jiān)測。

2 位移和溫度監(jiān)測

結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測系統(tǒng)包括硬件和軟件兩個(gè)部分，其中硬件部分包括：①傳感器系統(tǒng)，包括拉線式位移計(jì)和鉑電阻溫度傳感器；②數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；③數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)；④數(shù)據(jù)收集及存儲(chǔ)系統(tǒng)。軟件系統(tǒng)包括監(jiān)控中心的健康監(jiān)測軟件系統(tǒng)和遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)上基于數(shù)據(jù)深度處理的結(jié)構(gòu)狀態(tài)識(shí)別系統(tǒng)等。橋梁現(xiàn)場主要由傳感器和采集模塊獲得響應(yīng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，然后通過光纖傳輸至現(xiàn)場的計(jì)算機(jī)。遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)通過4G網(wǎng)絡(luò)可以遠(yuǎn)程訪問該計(jì)算機(jī)并獲得所需數(shù)據(jù)。

2.1 結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測系統(tǒng)斷面布置

天保立交橋是一個(gè)8跨的連續(xù)箱梁橋，岱山方向?yàn)樾短柗较?，天保方向?yàn)榇髽短柗较?，從岱山到天保方向依次?#臺(tái)～8#臺(tái)。梁體位移監(jiān)測選擇在0#臺(tái)、5#墩、7#墩頂支座處進(jìn)行測量，測量支座的縱向與橫向位移。0#臺(tái)支座處測量梁體的縱向位移，需要1個(gè)拉線位移傳感器；5#墩支座處測量梁體的縱向位移和橫向位移，需要2個(gè)拉線位移傳感器；7#墩支座處測量梁體的縱向位移，需要1個(gè)拉線位移傳感器，全橋共需4個(gè)拉線位移傳感器，各墩頂支座截面測點(diǎn)布設(shè)位置如圖1所示。

圖1 位移監(jiān)測測點(diǎn)布置斷面

2.2 結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)

天保立交橋現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)，通過4G無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綐蛄涸诰€監(jiān)測管理系統(tǒng)?，F(xiàn)將2018年度系統(tǒng)支座位移監(jiān)測點(diǎn)監(jiān)測的支座位移時(shí)程曲線繪于圖2；2018年天保立交橋現(xiàn)場全年環(huán)境溫度時(shí)程曲線繪于圖3。

圖2 支座位移測點(diǎn)年時(shí)程

圖3 實(shí)時(shí)系統(tǒng)溫度年變化時(shí)程

由圖2可知0#橋臺(tái)處支座的縱向位移值較大，最大位移值達(dá)到21.3mm；相比于0#橋臺(tái)，5#墩、7#墩（中墩）處支座縱向位移都很小，最大位移幅度不超過2mm。這與中墩支座的縱向剛度大于邊墩支座的縱向剛度的實(shí)際情況相符。其次5#墩支座處的橫向位移值也很小，最大位移值不超過1mm，結(jié)構(gòu)橫向狀態(tài)穩(wěn)定。

天保立交橋現(xiàn)場的鉑電阻溫度傳感器測得的2018年度溫度數(shù)據(jù)如圖3所示，從系統(tǒng)監(jiān)測的數(shù)據(jù)來看，與氣溫季節(jié)性變化相吻合，符合實(shí)際情況。

結(jié)合系統(tǒng)監(jiān)測的支座處位移變化值和現(xiàn)場實(shí)測溫度值，發(fā)現(xiàn)夏季支座位移數(shù)值較小、變化值較大；冬季支座位移數(shù)值較大、變化值較小，這與大體積混凝土結(jié)構(gòu)受溫度線性影響狀況相吻合。

2.3 人工測量伸縮縫外緣間距

在采用結(jié)構(gòu)監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行支座處位移監(jiān)測外，同時(shí)也對橋面伸縮縫梳齒板外緣間距進(jìn)行定期人工測量，進(jìn)一步對橋梁位移、變形進(jìn)行綜合分析，確保橋梁安全。2018年度伸縮縫外緣間距測量數(shù)據(jù)見表1。

表1 2018年度伸縮縫間距人工測量數(shù)據(jù)

由表1可知：1#伸縮縫外緣間距變化較明顯，2#伸縮縫外緣間距變化不明顯，這與現(xiàn)場實(shí)際情況相吻合，因?yàn)?#伸縮縫間已被雜物垃圾堵塞填實(shí)，閉合復(fù)位受限，伸縮功能失效。

溫度較高的月份，兩伸縮縫外緣間距之和減小，溫度較低的月份，兩伸縮縫外緣間距之和增大，這與混凝土結(jié)構(gòu)的材料性質(zhì)（熱脹冷縮）相吻合，且最大伸縮量也在合理范圍內(nèi)。

3 結(jié)論和處治措施

3.1 結(jié)論

由人工測量的梁體變形數(shù)據(jù)可知，天保立交橋上部結(jié)構(gòu)的人工測量伸縮值在±2cm左右，與監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測的支座處梁體位移極值（21.3mm）基本吻合，拉線位移計(jì)的縱向位移量基本是由梁體自身變形引起的，結(jié)構(gòu)縱向基本沒有滑移現(xiàn)象。

5#墩支座處的橫向位移值很小，最大位移值不超過1mm，結(jié)構(gòu)橫向狀態(tài)穩(wěn)定。

綜上所述，天保立交橋基本不存在梁體滑移現(xiàn)象。

3.2 處治措施

考慮天保立交橋重車較多、橋梁縱坡較大且伸縮縫存在大量垃圾堵塞，提出了如下處治措施：

（1）繼續(xù)對此橋進(jìn)行繼續(xù)監(jiān)測，并定期組織橋梁檢查；

（2）2#伸縮縫間垃圾雜物堵塞嚴(yán)重，伸縮功能失效，這種情況極易引起梁體附加內(nèi)力，造成梁體裂縫、擠壓破壞等病害。所以提出及時(shí)清理伸縮縫間雜物；

（3）嚴(yán)禁超載車輛通過此橋。