羊曲水电站临时桥工程健康监测

鲍永龙

(青海黄河上游水电开发有限责任公司工程建设分公司，青海 西宁 810000)

羊曲水电站临时桥工程健康监测

鲍永龙

(青海黄河上游水电开发有限责任公司工程建设分公司，青海 西宁 810000)

简要介绍了桥梁健康监测的目的和工作原理，并以羊曲水电站临时桥工程为例，进行了桥梁健康监测，通过数据采集和短信预警，及时掌握桥梁的工作状态，对确保桥梁的运营安全，及早发现桥梁病害，延长桥梁的使用寿命起着积极的作用。

健康监测；数据采集；短信预警；运营安全；使用寿命

1 工程概况

羊曲水电站工程位于青海省海南州兴海县与贵南县交界处，是黄河干流龙羊峡水电站上游“茨哈、班多和羊曲”三个规划梯级电站的最下一级，距上游班多水电站河道距离约75km，距下游龙羊峡水电站河道距离约100km。羊曲水电站临时桥工程的主要任务是连接场内左、右岸低线公路的跨黄河下游临时桥，本桥桥轴线距离下游围堰中心线55m，采用1m×84m装配式组合钢桁梁桥，单车道净宽4m，桥梁全长97m，桥面设计高程为2615m。左岸接30m道路与后期临时施工道路衔接，右岸桥头接100m道路与右岸低线公路相接。

该桥下部由中国水电顾问集团西北勘测设计研究院设计，根据地质及水文条件设计，桥梁下部结构为重力式U型桥台、扩大基础。桥梁上部结构采用积石峡水电站库区现有跨黄河临时桥的1m× 84m钢桁梁，拆卸后运输到羊曲水电站临时桥附近，拼装利用。桥梁上部由两片竖向桁架承受荷载，两片横向水平桁架承受水平荷载并起联结作用，四片桁架组成空间桁架体系，桥梁两端设桥门架，跨中设横联。

主要技术指标为：设计荷载：汽车－40t（前轴重13t，后轴重27t）；桥面宽度：行车道净宽4m；桥梁跨径：1m×84m简支钢桁梁，桥梁全长97m；桥面高程：2615m。

桥梁工程主体全景如图1所示。

2 桥梁健康监测的目的

羊曲水电站下游临时钢桥作为黄河两岸惟一的通道，从2012年5月份开始运行，车流量大，又受气候、环境因素的影响，结构材料会被腐蚀和逐渐老化，长期的静、动力荷载作用，使其强度和刚度随着时间的增加而降低。这不仅会影响行车安全，更会使桥梁的使用寿命缩短。对桥梁结构的健康状况进行检测与监测，并在此基础上对其安全性能进行评估是桥梁运营日常管理的重要内容。

桥梁健康监测运营阶段的桥梁结构响应与行为，获取反映结构状况和环境因素的各种数据信息。当桥梁出现损伤时，可及时对损伤进行定性和定位分析，对结构的安全状态和结构可靠性进行评估，为桥梁的管理与维护决策提供科学依据：一方面确保桥梁安全运营；另一方面早期发现桥梁损伤可以节约桥梁的维修费用，避免因桥梁大修而关闭交通带来的重大损失。经过长期监测统计分析，保障桥梁在特殊气候、交通条件下或运营状况严重异

常时触发预警信号。桥梁健康监测具有十分重要的作用。

桥梁健康监测内容：1）桁梁在静载作用下的挠度、变形；2）桁梁杆件在静载作用下的应力/应变。

3 桥梁健康监测设备

桥梁健康监测的试验仪器、设备见表1。

表1 桥梁健康监测采用仪器

4 桥梁健康监测实施

1）测试截面、构件及测点布置。对羊曲水电站临时桥在运行时的监测从如下两方面进行：（1）桁梁的挠度；（2）桁梁杆件的应力/应变。根据桁架结的上述行为表现，可对该桥的工作性能进行健康监测。

根据下承式钢桁架桥的受力特点，选取位移及应力的测点，布置如图1所示。位移测点总数为4个，应力测点总数为6个（其中应变计从左往右依次为1#应变计至6#应变计）。

图1 上游桁架各测点位置及编号

2）准备工作。在进行现场测试前，完成如下试验准备工作。（1）静力水准仪、钢铉式应变计和应变仪等仪器的准备及检查；（2）位移传感器的埋设安装、导线连接，联机调试。

3）数据采集。采用静力水准仪对位移观测点进行挠度变化较慢的静态测量，待所有数据稳定后，完成数据的采集工作，可使用无线载波的无线模块实现无线控制，还可利用手机的无线网络实现只要有手机信号覆盖的地区全范围的控制。总线采集模块可按用户的设定要求自动采集静力水准仪的测试数据，并储存在采集模块内电子硬盘中，用户可随时下载测试数据，也可进行实时测量。图2为时间段2016年2月1日至2月15日的位移变化曲线，图4为时间段2016年2月1日至2月15日的应力变化曲线。

4）整理分析现场监测结果。根据桥梁实际运行情况进行理论分析，在桥梁健康监测中力求对桥梁结构进行整体行为的实时监控，对确保桥梁的运营安全，及早发现桥梁病害，延长桥梁的使用寿命起着积极的作用。

5 桥梁监测结果

桥梁健康监测整理数据如图3，4所示，并根据桥梁运行实际情况进行分析：

1）白天桥梁通车加载，致使结构位移变化，静力水准仪中连通管中的液面处于动态变化中，由于不同时段通过的车辆荷重不同，静力水准仪采集的数据在白天变幅较大，从图3中时间段2.1～2.15的位移变化可以得出，跨中位移最大，最大值接近6mm，在允许范围内。

图3 2016年2月1日至2月15日的位移变化曲线

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