[解決方案]高速公路橋梁輕量化安全監(jiān)測

一、高速橋梁監(jiān)測背景

國內(nèi)現(xiàn)狀：隨著我國交通基礎(chǔ)設(shè)施的快速發(fā)展，高速橋梁已成為連接城市和區(qū)域的重要紐帶。據(jù)統(tǒng)計，截止2023年底，我國高速公路總里程已達(dá)18.36萬公里，高速公路橋梁的數(shù)量為368727座，??高速橋梁數(shù)量眾多，形態(tài)各異，包括懸索橋、斜拉橋、拱橋等多種類型。這些橋梁在促進(jìn)經(jīng)濟發(fā)展和改善交通條件方面發(fā)揮了重要作用。

在高速鐵路橋梁中，梁式橋是常見的類型?。梁式橋的主要承重構(gòu)件是梁體，受力特點為主梁受彎，適用于中小跨徑的橋梁。梁式橋包括T梁橋和箱梁橋等多種類型。這些橋梁在促進(jìn)經(jīng)濟發(fā)展和改善交通條件方面發(fā)揮了重要作用。

T梁橋：T梁橋是一種常見的預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁結(jié)構(gòu)，適用于中等跨度。T梁橋由多個T形截面的梁組成，具有施工簡便、成本較低的優(yōu)點。

箱梁橋：箱梁橋是一種封閉的箱形截面橋梁結(jié)構(gòu)，適用于大跨度和高荷載要求的橋梁。箱梁橋具有較高的剛度和抗扭性能，適用于各種復(fù)雜的環(huán)境條件。

危險性： 高速橋梁由于長期承受車輛荷載、風(fēng)荷載、溫度變化等多重因素的影響，容易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)損傷和老化問題。這些問題如果不及時發(fā)現(xiàn)和處理，可能會導(dǎo)致嚴(yán)重的安全事故，如橋梁坍塌，給人民生命財產(chǎn)帶來巨大損失。

監(jiān)測的必要性： 為了確保高速橋梁的安全運營，進(jìn)行安全監(jiān)測是不可少的。通過實時監(jiān)測橋梁的各項指標(biāo)，可以及時發(fā)現(xiàn)潛在的安全隱患，采取相應(yīng)的維護措施，延長橋梁的使用壽命，保障交通安全。

二、相關(guān)規(guī)范

《公路橋梁結(jié)構(gòu)監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》(JT/T 1037-2022)

《公路橋梁施工監(jiān)控技術(shù)規(guī)程》（JTG/T 3650-01-2022）

《公路橋梁養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范》（JTG H11-2004）

《公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程》（JTG/T J21-2011）

《公路橋梁技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG/T H21-2011）

《公路橋梁加固設(shè)計規(guī)范》（JTG/T J22-2008）

《北京市公路橋梁養(yǎng)護管理辦法》

《上海市公路橋梁養(yǎng)護管理實施細(xì)則》

三、監(jiān)測內(nèi)容

1、監(jiān)測內(nèi)容

高速公路橋梁結(jié)構(gòu)監(jiān)測參考《公路橋梁結(jié)構(gòu)監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》(JT/T 1037-2022)、《公路橋梁施工監(jiān)控技術(shù)規(guī)程》（JTG/T 3650-01-2022）等規(guī)范。

考慮高速公路中小型橋梁結(jié)構(gòu)監(jiān)測安裝的經(jīng)濟性、便利性，初步監(jiān)測內(nèi)容為：

橋梁傾斜：監(jiān)測橋梁在不同荷載作用下的傾斜角度，以評估橋梁的穩(wěn)定性。

橋梁振動：監(jiān)測橋梁在車輛通行、風(fēng)荷載等作用下的振動特性，以評估橋梁的動力響應(yīng)。

若監(jiān)測中出現(xiàn)橋梁傾斜、振動異常情況下，可增加位移、應(yīng)變、裂縫等多手段監(jiān)測，如下表1。

表1 梁式橋使用期間結(jié)構(gòu)監(jiān)測

2、測點布設(shè)

關(guān)鍵部位：在橋梁的關(guān)鍵部位布設(shè)測點，如橋墩頂部、橋塔、主梁、支座等。

均勻分布：測點應(yīng)均勻分布在橋梁的不同位置，確保數(shù)據(jù)的全面性和代表性。

易損部位：重點關(guān)注易發(fā)生損傷的部位，如裂縫、銹蝕等。

四、 監(jiān)測設(shè)備選型

1、系統(tǒng)介紹

①傾角加速度傳感器

用于監(jiān)測橋梁的傾斜角度及振動加速度，傾斜角度反映橋梁傾斜狀態(tài)、振動加速度反映橋梁的動力響應(yīng)。具有高精度和穩(wěn)定性。

②數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)

數(shù)據(jù)采集器：實時采集各個傳感器的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行初步處理。

無線傳輸模塊：通過無線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測。

③監(jiān)控中心軟件平臺

數(shù)據(jù)處理與分析：對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，生成監(jiān)測報告。

預(yù)警系統(tǒng)：設(shè)置預(yù)警閾值，當(dāng)監(jiān)測數(shù)據(jù)超出正常范圍時，自動發(fā)出警報。

展示：通過數(shù)據(jù)圖表等方式，直觀展示橋梁的狀態(tài)。

2、橋梁輕量化安全監(jiān)測設(shè)備介紹

根據(jù)高速橋梁現(xiàn)場情況，武漢中地恒達(dá)科技有限公司開發(fā)出了適用于各種工況的高速橋梁輕量化安全監(jiān)測設(shè)備。

3、設(shè)備特點

1）一體機和分體機多種組合，適用于各種工況；

2）設(shè)備精度高、集成度高、穩(wěn)定性好，安裝便捷；

3）傳感、采集、供電、上傳一體化；

4）低功耗，1h/次數(shù)據(jù)，設(shè)備可工作3年；

5）可通過傾角或加速度觸發(fā)加密采集；

6）設(shè)備自帶存儲，不間斷采集，斷網(wǎng)可續(xù)傳；

7）采用NTP高精度網(wǎng)絡(luò)授時，采集上傳無時差，上傳數(shù)據(jù)區(qū)分顯示采集時間和上傳時間，方便分析現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)情況；

8）設(shè)備采集上傳數(shù)據(jù)類型：設(shè)備ID、物聯(lián)網(wǎng)卡號、傾斜和加速度數(shù)據(jù)、采集時間、上傳時間、設(shè)備電壓等；

9）可遠(yuǎn)程配置，遠(yuǎn)程查看設(shè)備狀態(tài)，遠(yuǎn)程升級；

10）數(shù)據(jù)可同時上傳多個IP，支持多種協(xié)議對接。

五、總結(jié)

高速橋梁作為重要的交通基礎(chǔ)設(shè)施，傾斜振動監(jiān)測是確保橋梁安全運營的重要手段。通過遵循國家和行業(yè)規(guī)范，合理布設(shè)監(jiān)測點，采用監(jiān)測設(shè)備和技術(shù)手段，可以有效提升橋梁的安全管理水平。實時監(jiān)測橋梁的傾斜和振動等關(guān)鍵指標(biāo)，能夠及時發(fā)現(xiàn)潛在的安全隱患，為橋梁的維護和管理提供科學(xué)依據(jù)，從而保障人民群眾的生命財產(chǎn)安全，促進(jìn)交通運輸事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。