桥梁变形监测
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地区:湖北省 武汉市
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  武汉市朱家河大桥长期健康监测系统
  
  1、朱家河大桥概况
  武汉市朱家河大桥位于武汉市东郊,于肉联厂附近跨越朱家河。朱家河大桥是一座城郊大型桥梁,该桥全长271.06米,宽19米。上部结构采用95米斜压杆式预应力钢筋混凝土T构桁架梁,下部结构采取钢筋混凝土空心沉井基础,钢筋混凝土空心墩身。挂孔、过渡孔和边孔为跨径为25米的预应力钢筋混凝土简支梁。桥孔组合为:25 m+60m+95m+60m+25m.
  2、监测目标
  本方案主要用于长期监测桥跨中T型梁和牛腿的动态挠度、应力、应变等数据。与桥梁各项指标初值进行比较,计算出其长期的变化趋势,与桥梁设计的限值进行比较,在其接近限值时,进行报警,以预防重大事故的发生。
  3、方案系统组成及简介
  本方案主要由传感器、数据集中采集器和服务器分析软件(主要是服务器软件)三个部分组成。
  3.1传感器特点
  本方案中采用了本公司自行生产的新型传感器进行长期监测。本公司自行生产的传感器有以下几个共同的特点:
  信号现场处理,直接将各种模拟信号(如:电压信号,电流信号,频率信号等)转化成数据信号,并以标准的工业总线输出。以减少现场布线数量,减小施工难度。
  所有的传感器信号,均可以通过无线进行远传,省去布线的麻烦。
  所有的传感器均是低功耗设计,的可以使用电池供电一到二年。大功率的,也只要一小块太阳能板即可。这样不但可以解决在野外桥梁的电源问题,也大大减少了传感器安装时的工作量。
  所有的传感器无需特殊校准,安装比较随意,在安装后,可由远程进行校准,省去现场校准的麻烦。
  所有传感器工作无需人工干扰。
  3.2传感器简介
  (1)振弦传感器,用于采集应力应变信号,与普通的振弦传感器不同的是,我们采用小体积,低功耗的采集设备与振弦传感器制作成一体,直接输出数字信号,并统一进行地址编码,方便总线读取。
  (2)激光测距传感器用于采集动态挠度信息。激光测距传感器,对于频率测量一般,但是对于振动幅度测量比较高(同时还可以测量静态挠度)。激光测距传感器具备了上面所述的几个优点,数据直接处理成数字信号,并可以通过无线直接远传。
  (3)裂缝传感器。主要用于对已有裂缝进行监测,可以达到0.01MM.中间无需任何转换,可直接远传。
  (4)角度传感器。测量可以到0.004度,一般用于测量大型结构体的倾斜度。也可以用于超长梁体(或基准点比较远)的挠度计算。
  3.3数据集中采集器
  3.3.1数据集中采集器主要组成部件
  数据集中采集器主要由工业主机,数据分散采集板,无线转换模块,3G通讯模块等组成,目前具备64个可以同时工作的采集端口(如需要更多可以定制开发,可以扩展至200个以上)。
  3.3.2数据集中采集器功能简述
  (1)工业主机为采集器中的主控部分和数据中转站。在工作过程中,其通过控制采集板,来控制每个端口的采样方式,采样时间等。并将数据进行初步处理后暂存于本地。在本周期采集结束后,通过3G网络将数据发送到主服务器。如在初步处理中发现较大异常数据,则马上传输到主服务器(也可设置为传输过程中,由现场主机发出报警信息)。
  (2)数据分散采集卡,由于工业主机接口较小,而现场传感器有些为了增加可比性,需要在一定的时间内对多点,或同类传感器的数据完成采集。这时通过工业主机接口,串行采集数据便不能满足要求,此时通过此采集卡,便可以对工业主机的接口进行智能扩展,使所扩展出来的接口,除有常规功能外,还可以进行并行数据采集,以满足不同的需求。
  (3)3G工业模块,主要用于现场工业主机与主服务器之间的通讯。同时有些场合为了降低功耗(如现场供电不便,使用太阳能供电时,在非工作状态,可以使除了3G模块以外的其他设备全部处于关闭状态,整个系统由3G命令进行唤醒)。
  3.4服务器及分析软件
  服务器及分析软件主要用于通过网络对现场主机的数据进行采集、存储、分析和报警。并以很直观的形式,反映出桥梁的状态。
  
  4、传感器安装说明
  (1)激光传感器主要用于测量桥梁动态挠度时的振动幅度。同时也可以测量桥梁的振动频率。此传感器以桥墩做为基准(如果桥墩沉降比较明显,可以以建桥时外部设定的基准点,为基准)。传感器与桥墩之间的激光束为水平方向,在测量的其中一端装上一个45度角的反光板,使水平方向上可以以1:1的比例反应出纵向的位移,从而达到测量扰度的目的。
  (2)振弦传感器主要用来进行梁体应变监测。
  (3)角度传感器主要用于测量桥梁的挠度幅值。