黑龙江呼兰河大桥监测
一、工程概况与背景
呼兰河大桥位于黑龙江省呼兰县的呼兰河上，是连接哈尔滨与肇兴的交通枢纽，于2002年3月建成并投入使用。它全长420米，最大的跨度为42米，是目前国内较大的预应力钢筋混凝土箱形梁桥，箱形梁采用后张预应力结构形式。由于呼兰河长期泥沙淤积、软土覆盖层很厚以及施工条件恶劣等原因，呼兰河大桥的下部均采用钻孔灌注桩基础、柱式桥墩与肋式桥台。鉴于该桥施工复杂、工期短、跨度较大、交通流量较大和冬夏温差很大等原因，对其进行健康监测具有实际意义。
截止2001年，光纤光栅传感器在国外已在很多领域得到应用，如桥梁、航空航天、复合材料、混凝土、高压输电线、医学等领域的应用研究。然而，国内对光纤光栅的传感研究已有较好成果，但尚未见具体的工程应用报道。为了推动光纤光栅在桥梁工程中的应用，黑龙江省交通厅特别立项，并在黑龙江省路桥公司的支持下，哈尔滨工业大学在国内较早地着手光纤光栅传感器的布设工艺和实际桥梁工程的应用研究，旨在为光纤光栅传感器在桥梁工程中的应用起到示范作用。
二、工程应用
课题组在国内首次于2001年5月至10月将15个光纤光栅传感器在大桥施工过程中布设到第二跨预应力箱形梁上，目的是在施工阶段监测箱形梁的受力与安全状况，在大桥服役阶段监测通车情况和桥梁的安全状态。考虑监测结果的代表性，我们选定呼兰河大桥的42米大跨，即第二跨的第2根与第5根箱形梁底部正中的钢筋肋槽里分别布设了5根光纤光栅应变传感器，如图2所示。在铺设桥面板时，我们在同跨梁上的面板钢筋上布设了7根光纤光栅应变传感器和3个无增敏封装的温度传感器，如图2所示。为了对比，我们在相应位置布设了电阻应变计。
箱形梁经过10天养护后，除误毁的光纤光栅外，其余存活良好，电阻应变片只剩下一个读数相对稳定。我们用存活的光纤光栅与电阻应变片对箱形梁的预应力张拉过程进行监测，得到图6和7的监测数据。测试结果表明：光纤光栅的监测数据稳定可靠，反映了箱形梁预应力的张拉过程，符合实际情况，而电阻应变片的具有明显的漂移不稳现象。
2002年5月，大桥建成通车。光纤光栅传感器经受住了考验，存活良好，而电阻应变计只有桥面板上的个别存活。利用光纤光栅传感器监测了大桥在服役状态下的变形与温度过程，监测过程和部分结果如图5和6所示。
二、主要结论
本项目成功地将光纤光栅传感器应用到正在施工的黑龙江省呼兰河大桥的预应力箱形梁和桥面板中，探讨了光纤光栅的布设工艺与保护措施，进行了箱形梁预应力张拉的施工监测与静载试验，并在桥梁竣工后进行了阶段性运营监测，监测了车辆荷载下的应变时间历程和大桥温度变化过程。结果表明：
1）光纤光栅在稳定性与耐久性上优于传统的电阻应变计；
2）光纤光栅可以有效地监测结构的施工变形，是一种有效的施工监控手段；
3）光纤光栅传感器可以方便有效地长期监测结构的变形与温度变化过程，是一种有效的结构健康监测技术。
|
| 发布企业：泰达尔公司
|
| |
|
| 公司名称： |
泰达尔公司 |
| 地 址: |
深圳市高新区北区面粉大厦515 |
| 联系人: |
欧耀萍 |
| 电 话: |
0755-86026565 |
| E-Mail: |
|
| 来源IP: |
59.40.229.3 (2007-10-11 12:02:58) |
|
|
|
|
