西堠門大橋養(yǎng)護(hù)技術(shù)新進(jìn)展展示

西堠門大橋養(yǎng)護(hù)技術(shù)新進(jìn)展

介紹人:范厚彬浙江省交通投資集團(tuán)沿海板塊公司主要內(nèi)容西堠門大橋工程概況懸索橋吊索振動(dòng)觀測(cè)及減振措施研究結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)優(yōu)化提升大橋主纜溫濕度變化機(jī)理及預(yù)養(yǎng)護(hù)策略研究舟山跨海大橋舟山跨海大橋（又名舟山大陸連島工程），是國家高速公路網(wǎng)甬舟高速公路（G9211）的主要組成部分。由浙江省交通投資集團(tuán)控股投資建設(shè)，起自舟山本島的329國道鴨蛋山的環(huán)島公路，經(jīng)舟山群島中的里釣島、富翅島、冊(cè)子島、金塘島至寧波鎮(zhèn)海區(qū)，與寧波繞城高速公路和杭州灣跨海大橋相連接，全長46.29公里，2009年12月25日大橋正式通車。西堠門大橋西堠門大橋是連接舟山本島與寧波的舟山連島工程五座跨海大橋中技術(shù)要求最高的特大型跨海橋梁。主橋?yàn)閮煽邕B續(xù)鋼箱梁懸索橋，主跨1650米，是世界上最大跨度的鋼箱梁懸索橋，全長在懸索橋中居世界第二、國內(nèi)第一，設(shè)計(jì)通航等級(jí)3萬噸、使用年限100年。項(xiàng)目于2005年2月1日國家發(fā)改委核準(zhǔn)立項(xiàng)建設(shè)，2005年5月20日大橋正式開工，2009年12月25日建成通車。工程效益長期以來，因一水相隔，舟山孤懸海外，海島經(jīng)濟(jì)受到極大制約。棄水登陸，直抵彼岸，成了舟山人心中越來越強(qiáng)烈的一個(gè)夢(mèng)想。建設(shè)舟山跨海大橋，構(gòu)筑出一條全天候的舟山——大陸通道，使舟山從孤懸海中的島嶼，變成同大陸相連的半島，成為大陸伸向海洋的港口城市，從而更緊密地融入長三角經(jīng)濟(jì)圈，實(shí)現(xiàn)了海島同大陸的連接，把發(fā)展海島特色經(jīng)濟(jì)與大陸比較完善的基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)密切結(jié)合起來，把中國最好的深水岸線資源與廣大幅地密切結(jié)合起來，對(duì)進(jìn)一步開發(fā)舟山海洋資源，推動(dòng)浙江省、長江三角洲乃至中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展都具有深遠(yuǎn)的意義。2010-2015年，年通行車輛數(shù)分別為279萬輛、389萬輛、453萬輛、534萬輛、602萬輛、685萬輛，分別同比增長39.43%、16.45%、17.88%、12.73%、13.86%，截至2015年底，累計(jì)通行車輛達(dá)2942萬輛。積極開展科技創(chuàng)新工作項(xiàng)目建設(shè)期間，共有幾十家科研單位參加了大橋科研工作，共投入1.4億元科研經(jīng)費(fèi)。承擔(dān)國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目1項(xiàng)，部、省科技項(xiàng)目22項(xiàng)，取得了一批技術(shù)先進(jìn)的科研成果。國際領(lǐng)先水平以上的部分科技項(xiàng)目跨海特大跨徑鋼箱梁懸索橋關(guān)鍵技術(shù)研究及工程示范跨海特大跨徑鋼箱梁懸索橋抗風(fēng)關(guān)鍵技術(shù)研究超長高強(qiáng)懸索橋主纜索股制造技術(shù)研究海島氣候條件下特大跨徑懸索橋施工監(jiān)控關(guān)鍵技術(shù)研究特大跨徑懸索橋新型分體式鋼箱梁關(guān)鍵技術(shù)研究主要科技獲獎(jiǎng)（工法、專利）情況

浙江省科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)1項(xiàng)上海市科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)1項(xiàng)中國公路學(xué)會(huì)科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)4項(xiàng)浙江省科學(xué)技術(shù)二等獎(jiǎng)3項(xiàng)中國公路學(xué)會(huì)科學(xué)技術(shù)二等獎(jiǎng)3項(xiàng)中國公路學(xué)會(huì)科學(xué)技術(shù)三等獎(jiǎng)1項(xiàng)風(fēng)場(chǎng)結(jié)果分析：加勁梁設(shè)計(jì)基準(zhǔn)風(fēng)速55.14m/s、加勁梁設(shè)計(jì)陣風(fēng)風(fēng)速63.96m/s、橋梁顫振檢驗(yàn)風(fēng)速78.74m/s、橋梁顫振臨界風(fēng)速88m/s，實(shí)測(cè)西堠門大橋橋面高度10min平均風(fēng)速最大值24.2m/s、橋面高度陣風(fēng)風(fēng)速最大值33.9m/s。因此西堠門大橋的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)風(fēng)速、陣風(fēng)風(fēng)速和顫振臨界風(fēng)速均遠(yuǎn)大于本次“海葵”臺(tái)風(fēng)實(shí)測(cè)風(fēng)速結(jié)果；結(jié)構(gòu)空間變形結(jié)果分析：在設(shè)計(jì)百年風(fēng)作用下產(chǎn)生的主纜橫向最大變形為10.1m，加勁梁為10.65m，遠(yuǎn)大于臺(tái)風(fēng)產(chǎn)生的主纜最大橫向位移1.426m，加勁梁最大橫向位移1.494m，完全處于設(shè)計(jì)的安全范圍之內(nèi)。風(fēng)致振動(dòng)分析：

在臺(tái)風(fēng)作用下，西堠門大橋的加勁梁振動(dòng)表現(xiàn)為多模態(tài)隨機(jī)抖振響應(yīng)，沒有監(jiān)測(cè)到渦激共振現(xiàn)象；大橋在臺(tái)風(fēng)期間沒有發(fā)生顫振和靜風(fēng)失穩(wěn)等橋梁結(jié)構(gòu)毀壞現(xiàn)象。根據(jù)西堠門大橋抗風(fēng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，大橋加勁梁在“海葵”臺(tái)風(fēng)作用下具有很好的安全性。從監(jiān)測(cè)結(jié)果分析可知：“海葵”臺(tái)風(fēng)風(fēng)速小于西堠門大橋、金塘大橋設(shè)計(jì)百年風(fēng)速，結(jié)構(gòu)變形、振動(dòng)等各項(xiàng)指標(biāo)均在設(shè)計(jì)允許范圍之內(nèi)，臺(tái)風(fēng)未能對(duì)大橋整體結(jié)構(gòu)安全產(chǎn)生影響臺(tái)風(fēng)期間觀測(cè)結(jié)果以2012年“?？迸_(tái)風(fēng)觀測(cè)為例2014年11月12日至13日，交通運(yùn)輸部組織了舟山連島工程西堠門大橋竣工驗(yàn)收工作，經(jīng)竣工驗(yàn)收委員會(huì)檢查和評(píng)議，西堠門大橋竣工驗(yàn)收工程質(zhì)量評(píng)分分別為96.37，工程質(zhì)量等級(jí)為優(yōu)良。

交竣工驗(yàn)收“菲迪迪克””杰出出項(xiàng)目目獎(jiǎng)魯班獎(jiǎng)獎(jiǎng)?wù)蔡煊佑营?jiǎng)古斯塔塔夫??林德德撒爾爾獎(jiǎng)交通優(yōu)優(yōu)質(zhì)工工程（（李春春）獎(jiǎng)獎(jiǎng)天府杯杯錢江杯杯工程獲獲獎(jiǎng)情情況營運(yùn)管管理機(jī)機(jī)制浙江省省政府協(xié)協(xié)調(diào)舟舟山、、寧波波兩地地確定定大橋橋安全全管理理機(jī)制制，成立了舟山跨跨海大大橋管管理局局，負(fù)責(zé)對(duì)對(duì)大橋橋經(jīng)營營主體體安全全責(zé)任任落實(shí)實(shí)情況況進(jìn)行行監(jiān)督督管理理，組組織、、協(xié)調(diào)調(diào)、監(jiān)監(jiān)督大大橋各各相關(guān)關(guān)行政政管理理部門門職能能，對(duì)對(duì)大橋橋應(yīng)急急狀態(tài)態(tài)的處處置進(jìn)進(jìn)行統(tǒng)統(tǒng)一協(xié)協(xié)調(diào)。。交通、、公安安、海海事、、港口口、海海洋與與漁業(yè)業(yè)、安安全生生產(chǎn)等等行政政管理理部門門按照照各自自職責(zé)責(zé)依法法負(fù)責(zé)責(zé)大橋橋的有有關(guān)監(jiān)監(jiān)督管管理工工作。。目前形形成了了由大大橋管管理局局、高高速交交警、、高速速路政政、海海事、、武警警消防防、交交通公公安、、大橋橋經(jīng)營營業(yè)主主等單單位一一路七七方政政企聯(lián)聯(lián)動(dòng)管管理協(xié)協(xié)調(diào)機(jī)機(jī)制，，構(gòu)筑筑了結(jié)結(jié)構(gòu)安安全、、路上上安全全、海海上安安全等等全方方位綜綜合立立體的的安全全防護(hù)護(hù)體系系。大橋管理局高速交警高速路政海事武警消防交通公安經(jīng)營業(yè)主營運(yùn)管管理框架各聯(lián)勤勤單位位密切切配合合、高高效聯(lián)聯(lián)動(dòng)、、有效效應(yīng)對(duì)對(duì)，通通過加加強(qiáng)管管理和和加大大投入入（舟舟山大大橋投投入養(yǎng)養(yǎng)護(hù)經(jīng)經(jīng)費(fèi)總總計(jì)1.4億元））、充充分依依靠科科技支支撐作作用等等措施，，確保保了大橋橋始終終保持持安全全有序序運(yùn)營營態(tài)勢(shì)勢(shì)。近近兩年年，大大橋在在浙江江省公公路局局組織織的養(yǎng)養(yǎng)護(hù)管管理檢檢查評(píng)評(píng)比中中均獲獲得第第一名名。細(xì)致檢檢查橋橋梁纜纜索結(jié)結(jié)構(gòu)清理伸伸縮縫縫大橋““體檢檢”橋梁檢檢測(cè)橋檢車車吹雪車車天文望望遠(yuǎn)鏡鏡灌縫車車存在問問題及及原因因分析大橋地地處外外海，，結(jié)構(gòu)構(gòu)復(fù)雜雜，再再加上上人的的認(rèn)識(shí)識(shí)局限限性，，客觀觀上決決定了了存在在海洋洋腐蝕蝕環(huán)境境、強(qiáng)強(qiáng)風(fēng)強(qiáng)強(qiáng)震、、材料料退化化、養(yǎng)養(yǎng)護(hù)措措施不不當(dāng)、、設(shè)計(jì)計(jì)施工工先天天不足足、意意外撞撞擊、、車輛輛超載載等許許多因因素，，將給給大橋橋帶來來不足足和損損傷，，且隨隨著時(shí)時(shí)間推推移，，其發(fā)發(fā)展趨趨勢(shì)也也將越越來越越明顯顯。已知或或未知知的大大橋許許多養(yǎng)養(yǎng)護(hù)技技術(shù)難難點(diǎn)問問題，，面臨臨著既既無現(xiàn)現(xiàn)成規(guī)規(guī)范可可直接接參考考應(yīng)用用，也也少有有類似似工程程經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)可借借鑒的的境地地，這這些難難題有有的還還屬于于世界界前沿沿性課課題，，有些些問題題要得得到良良好解解決，，又涉涉及多多學(xué)科科、多多專業(yè)業(yè)交叉叉融合合。如何定定性、、定量量分析析結(jié)構(gòu)構(gòu)損傷傷，掌掌握其其發(fā)展展演變變規(guī)律律，采采取應(yīng)應(yīng)對(duì)策策略和和措施施，是是擺在在大橋橋養(yǎng)護(hù)護(hù)管理理工作作人員員，但但又不不得不不回答答的問問題。一、西西堠門大橋橋吊索索減振振技術(shù)術(shù)應(yīng)用用研究究2023/3/7浙江省省交通通投資資集團(tuán)團(tuán)沿海海板塊塊公司司問題提提出磁流變變阻尼尼器減減振試試驗(yàn)?zāi)Ｐ惋L(fēng)風(fēng)洞試試驗(yàn)及及分隔隔器減減振方方案優(yōu)優(yōu)化分隔器器減振振方案案的現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)效效果實(shí)實(shí)測(cè)全橋吊吊索分分隔器器減振振設(shè)計(jì)計(jì)介紹主主要內(nèi)內(nèi)容西堠門門吊索索布置置及構(gòu)構(gòu)造（（一））西堠門門吊索索布置置及構(gòu)構(gòu)造（（二））吊點(diǎn)的的吊索索布置置鋼絲繩繩橫截截面單個(gè)吊吊點(diǎn)四四段鋼鋼絲繩繩索吊索采采用一一個(gè)吊吊點(diǎn)4根鋼絲繩的的布置方式式，每個(gè)吊吊點(diǎn)的布置置方式及鋼鋼絲繩截面面，鋼絲繩繩順橋向間間距300mm，橫橋向間間距為600mm。長度l

(m)恒載內(nèi)力N(kN)橫截面積A

(mm2)等效密度(kg/m3)彈性模量(N/m2)鋼絲繩中心距

(mm)160.563495.8396080001.11011順橋向300橫橋向600代表性吊索基本參數(shù)表表問題提出2023/3/7錄像1錄像2錄像3臺(tái)風(fēng)“海葵葵”襲擊時(shí)時(shí)，大橋10分鐘平均風(fēng)風(fēng)速達(dá)25m/s。盡管西堠門門橋吊索已已安裝減振振器，但部部分長吊索索仍有大幅幅振動(dòng)，大大幅振動(dòng)導(dǎo)導(dǎo)致碰索，，最大瞬時(shí)時(shí)加速度達(dá)達(dá)到2.058g。2023/3/7長期大幅振振動(dòng)造成阻阻尼器連接接松動(dòng)及損損壞、吊吊索損傷和和影響行車車安全等問問題碰撞損傷2023/3/7建立振動(dòng)實(shí)實(shí)時(shí)觀測(cè)系系統(tǒng)序號(hào)部件數(shù)量1加速度計(jì)941182風(fēng)速儀23數(shù)據(jù)采集器CR100034信號(hào)電纜18為了準(zhǔn)確分分析吊索振振動(dòng)特性和和評(píng)估減振振效果，建建立吊索實(shí)實(shí)時(shí)自動(dòng)觀觀測(cè)系統(tǒng)。觀測(cè)對(duì)象象為西堠門門大橋的2#與28#吊索，這是是振動(dòng)最大大最頻繁的的吊索，每每根吊索有有四根索股股，直徑88mm，順橋向中中心距300mm，橫橋向中中心距600mm，基頻0.42Hz。吊索振動(dòng)形態(tài)分分析微振動(dòng)區(qū)大幅振動(dòng)碰索區(qū)起振區(qū)（10秒）28#吊索的2#鋼繩順橋向向加速度時(shí)時(shí)程曲線風(fēng)速時(shí)程曲曲線28#吊索的一階階模態(tài)頻率率約為0.4Hz，周期約為為2.25s。某天上午午8點(diǎn)12分13秒時(shí)鋼繩尚尚處于微振振動(dòng)狀態(tài)，，經(jīng)過4個(gè)周期，就就達(dá)到兩鋼鋼繩相撞的的狀態(tài)，此此時(shí)的風(fēng)速速儀記錄的的平均風(fēng)速速約為11m/s。鋼繩加速速度在相撞撞的瞬間立立即改變方方向。起振速度度如此之快快，是吊索索振動(dòng)不同同于斜拉索索振動(dòng)的根根本特征，，也是減振振措施難以以見效的主主要原因。。吊索的大幅幅振動(dòng)的振振動(dòng)形態(tài)不不能用“尾尾流馳振””，“渦振”等等已有理論論解釋，更更像是一種種與風(fēng)速變變化幾乎同同步的隨機(jī)機(jī)振動(dòng)，起起振速度是是斜拉橋拉拉索風(fēng)雨振振的10倍以上，其其機(jī)理有待待進(jìn)一步研研究證實(shí)。。12月2日，發(fā)現(xiàn)邊邊跨吊索都都在低風(fēng)速速下出現(xiàn)高高階渦振現(xiàn)現(xiàn)象。磁流變阻尼尼器減振現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)?zāi)康模簽槲鬈╅T橋橋吊索提供供一種通過過阻尼器耗耗能來減小小吊索振動(dòng)動(dòng)的減振技技術(shù)。相比分隔器方方案具有兩兩大優(yōu)點(diǎn)：：不會(huì)對(duì)吊索索股造成損傷；；安裝高度度較低易于于檢查維護(hù)護(hù)。研究對(duì)象：：跨中側(cè)的2#索和邊跨側(cè)側(cè)的28#索，索內(nèi)拉拉應(yīng)力最低低，振動(dòng)最最嚴(yán)重，故故選此二索索作為磁流變阻尼尼器減振技術(shù)的研究究對(duì)象?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)吊吊索示意圖圖有支撐架的的磁流變阻阻尼器現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)試驗(yàn)在28#吊索安裝了了一個(gè)6m高的支架，，同時(shí)將每每根索股用用兩個(gè)阻尼尼器與支架架連接，希希望能抑制制索股之間間的相對(duì)振振動(dòng)和同步步振動(dòng)，但但幾次調(diào)試試都沒有達(dá)達(dá)到防止兩兩索股相撞撞的效果。無支撐架的的的磁流變變阻尼器現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)無支撐架的的試驗(yàn)主要要在2#吊索上進(jìn)行行，目的是是抑制索股股之間的振振動(dòng)，防止止順橋向相相撞。經(jīng)過多次調(diào)調(diào)整阻尼器器參數(shù)和安安裝高度，，但無法抑抑制兩索相相撞的振動(dòng)動(dòng)。2#吊索試驗(yàn)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)下為阻尼器器上為加速度度計(jì)由于吊索起起振速度非非常快，要要及時(shí)將能能量耗散掉掉，阻尼器器必須具備備很大的阻阻尼系數(shù)；；但是兩鋼鋼繩之間橫橫向剛度小小，阻尼系系數(shù)過大以以后會(huì)接近近剛性支撐撐，阻尼器器效率無法法發(fā)揮。這這是一對(duì)無無法解決的的矛盾。試驗(yàn)時(shí)，我們已在安安裝高度6~14m，阻尼系數(shù)數(shù)0.3~2.0kNs/cm的范圍內(nèi)進(jìn)進(jìn)行了減振振效果對(duì)比比試驗(yàn)，實(shí)實(shí)測(cè)阻尼比比達(dá)到1.5%以上，這已已是斜拉索索減振要求求的2.5倍，但仍然然沒有抑制制住吊索振振動(dòng)基于上述，，似可以認(rèn)定定：單一的阻尼尼器措施無無法解決西西堠門橋吊吊索振動(dòng)問問題?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)小小結(jié)橋塔兩邊的的兩對(duì)吊索索振動(dòng)最大大，兩繩相相撞的情況況在10m/s的風(fēng)速下就就會(huì)發(fā)生，，而且大風(fēng)風(fēng)下中部相相撞長度可可能超過50m。如考慮安裝裝分隔架，，可能出現(xiàn)現(xiàn)大風(fēng)下吊吊索整體擺擺動(dòng)和扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)的情況，，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)應(yīng)盡可能考考慮這一因因素。為吊索減振振技術(shù)提供供盡可能多多的參考依依據(jù)，建議議進(jìn)行吊索索室內(nèi)風(fēng)洞洞試驗(yàn)和理理論分析，，。振動(dòng)形態(tài)分分析與現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)試驗(yàn)后的的幾點(diǎn)建議議室內(nèi)風(fēng)洞試試驗(yàn)為確認(rèn)吊索索各索股之之間振動(dòng)的的形態(tài)，在在風(fēng)洞中重重現(xiàn)吊索大大幅振動(dòng)和和碰索試驗(yàn)驗(yàn)。包括吊吊索剛性節(jié)節(jié)段模型和和吊索完全全氣彈模型型風(fēng)洞試驗(yàn)驗(yàn)。吊索剛性節(jié)節(jié)段模型風(fēng)風(fēng)洞試驗(yàn)吊索完全氣氣彈模型風(fēng)風(fēng)洞試驗(yàn)室內(nèi)風(fēng)洞試試驗(yàn)小結(jié)進(jìn)行了吊索索完全氣彈彈模型風(fēng)洞洞試驗(yàn)，在在風(fēng)洞中重重現(xiàn)了吊索索大幅振動(dòng)動(dòng)及碰索情情況，其中中以位于尾尾流區(qū)的吊吊索振動(dòng)最最為明顯；；并且在各各來流風(fēng)向向角中，以以15度風(fēng)風(fēng)偏角時(shí)振振動(dòng)最大；當(dāng)沿吊索高高度均勻設(shè)設(shè)置1道和和3道分隔隔器時(shí)，在在風(fēng)洞中還還觀測(cè)到了了相鄰分隔隔器之間的的索股局部部大幅振動(dòng)動(dòng)，并造成成碰索；當(dāng)設(shè)置4道道分隔器后后，沒有觀觀測(cè)到吊索索碰撞現(xiàn)象象，此時(shí)拉拉索振動(dòng)加加速度響應(yīng)應(yīng)的頻譜圖圖沒有卓越越頻率，表表現(xiàn)為多模模態(tài)的隨機(jī)機(jī)振動(dòng)，因因此建議設(shè)設(shè)置4道分分隔器；采用4道分分隔器后，，在80度度風(fēng)向角下下觀測(cè)到了了第5階模模態(tài)的尾流流馳振現(xiàn)象象，換算到到振型最大大點(diǎn)的馳振振位移均方方根值為22mm，，位移很小小，不會(huì)發(fā)發(fā)生碰索現(xiàn)現(xiàn)象。分隔器現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)依據(jù)風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)結(jié)果，在N28和N2吊索沿高度方向向均勻安裝了4道分隔器，對(duì)安安裝分隔器前后后西堠門橋N28和N2吊索的實(shí)測(cè)加速速度響應(yīng)分析，，得到如下結(jié)論：：當(dāng)N2吊索沒有安裝分隔器時(shí)，尾流流馳振起振風(fēng)速速約為8～9m/s，起振后后吊索很快發(fā)生生碰撞，碰撞時(shí)時(shí)加速度峰值達(dá)達(dá)到16m/s2；N2和N28索索安裝分隔器后，在幾次大風(fēng)下下都沒有發(fā)生碰碰索情況，其最最大加速度響應(yīng)應(yīng)由未安裝分隔隔器時(shí)的16m/s2降低至3.5~4m/s2，減振率將近80%，吊索運(yùn)運(yùn)動(dòng)的相對(duì)加速速度和絕對(duì)加速速度也顯著減小??；安裝分隔器后在在一分鐘平均風(fēng)風(fēng)速25m/s下N2和N28吊索的位移最最大值在2cm~3cm區(qū)間間，個(gè)別最大位位移達(dá)到4.7cm，但都不不會(huì)出現(xiàn)碰索情情況。分隔器結(jié)構(gòu)全橋吊索減振設(shè)設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)的基本思想想：按各吊索的最低低頻率和索力值值確定分隔器內(nèi)內(nèi)索段最大長度度，從而確定所所需的分隔器數(shù)數(shù)量。分隔器數(shù)量吊索編號(hào)吊索長度41N-5N（主跨），N25-N29（邊跨）138-169m36N-11N（主跨），N21-N24（邊跨）110-134m212N-17N（主跨），N15-N20（邊跨）71-103m118N-24N（主跨），N9-N14（邊跨）40-70m025N-45N（主跨），N1-N8（邊跨)小于40m全橋半跨吊索的的分隔器設(shè)置數(shù)數(shù)量分隔器安裝位置示意圖3系統(tǒng)特點(diǎn)介紹1系統(tǒng)背景4系統(tǒng)展望2系統(tǒng)總體介紹二、結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)優(yōu)優(yōu)化提升西堠門大橋建設(shè)之初，基于交通通運(yùn)輸部以及浙浙江省交通運(yùn)輸輸廳關(guān)于大型橋橋梁運(yùn)營期結(jié)構(gòu)構(gòu)安全的信息化化監(jiān)管要求，已已設(shè)計(jì)并構(gòu)建了了基于動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的橋梁健健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。西堠門大橋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)現(xiàn)狀系統(tǒng)背景系統(tǒng)的目標(biāo)是服服務(wù)橋梁的日常常管養(yǎng)，實(shí)時(shí)監(jiān)監(jiān)管并掌握大橋橋代表性構(gòu)件的的結(jié)構(gòu)使用狀態(tài)態(tài)，從而達(dá)到科科學(xué)合理地評(píng)估估全橋結(jié)構(gòu)安全全的目標(biāo)。原始數(shù)據(jù)傳感器數(shù)據(jù)分析結(jié)構(gòu)評(píng)估但根據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)目目前的實(shí)際應(yīng)用用情況，對(duì)于系系統(tǒng)所獲海量數(shù)數(shù)據(jù)基本只是做做到實(shí)時(shí)顯示和和妥善存儲(chǔ)的程程度，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)統(tǒng)雖然大都建立了結(jié)構(gòu)安全全評(píng)估模塊，從從實(shí)際操作和最最終結(jié)果方面來來看，在實(shí)用性性和可靠性方面面還不夠理想。。系統(tǒng)背景監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)現(xiàn)狀操作繁鎖、實(shí)用用性有待提高數(shù)據(jù)顯示形式單單一、圖像查看看功能薄弱存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量大數(shù)據(jù)處理與安全全評(píng)估相互獨(dú)立立系統(tǒng)不足評(píng)估內(nèi)容單一數(shù)據(jù)處理過于簡簡單系統(tǒng)背景監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)現(xiàn)狀因此，需要進(jìn)一一步從結(jié)構(gòu)安全全評(píng)估角度出發(fā)發(fā)，對(duì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行全面面梳理、深入挖挖掘和精細(xì)分析析，針對(duì)大橋管管理養(yǎng)護(hù)工作的的需求開展研究究，建立實(shí)用的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)測(cè)數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)統(tǒng)。系統(tǒng)背景監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)現(xiàn)狀系統(tǒng)總體架構(gòu)系統(tǒng)總體概況西堠門大橋結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分分析系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析結(jié)構(gòu)評(píng)估荷載整體響應(yīng)關(guān)鍵構(gòu)件響應(yīng)荷載與響應(yīng)組合合靜力評(píng)估疲勞分析動(dòng)力評(píng)估臺(tái)風(fēng)事件分析系統(tǒng)介紹本系統(tǒng)針對(duì)當(dāng)前大跨橋橋梁結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)系系統(tǒng)在原始數(shù)據(jù)據(jù)與后續(xù)顯示與與結(jié)構(gòu)評(píng)估之間間分析手段缺失失的現(xiàn)狀，研究究并給出了適用用于當(dāng)前大多數(shù)數(shù)大跨橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)據(jù)的壓縮與分析析方法。系統(tǒng)總體概況系統(tǒng)介紹系統(tǒng)總體概況使處理后的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)有效的的反映了當(dāng)前的橋橋梁狀況；使處理后的數(shù)據(jù)與與原始數(shù)據(jù)相對(duì)對(duì)其容量大幅減少；使得后續(xù)的數(shù)據(jù)顯示示和結(jié)構(gòu)評(píng)估只只需調(diào)用經(jīng)方法法處理后的數(shù)據(jù)據(jù)，結(jié)構(gòu)評(píng)估工作的的效率將大幅提高高；系統(tǒng)總體概況系統(tǒng)介紹某一專項(xiàng)開展內(nèi)容單一工程實(shí)用性不強(qiáng)強(qiáng)當(dāng)前主流結(jié)構(gòu)評(píng)評(píng)估面臨的問題題：隨著監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)運(yùn)用的深入，橋橋梁隨時(shí)間的變變化，對(duì)于數(shù)據(jù)據(jù)關(guān)注點(diǎn)不同而而增加其他專項(xiàng)項(xiàng)評(píng)估模塊，可構(gòu)建出全面整體體的結(jié)構(gòu)安全評(píng)評(píng)估體系。系統(tǒng)總體概況系統(tǒng)介紹結(jié)構(gòu)評(píng)估靜力評(píng)估疲勞分析動(dòng)力評(píng)估臺(tái)風(fēng)事件分析常規(guī)評(píng)估專項(xiàng)評(píng)估渦激振動(dòng)分析。。。。。解決方案系統(tǒng)特點(diǎn)介紹數(shù)據(jù)處理自動(dòng)準(zhǔn)確傳感器狀態(tài)智能預(yù)警結(jié)構(gòu)評(píng)估一鍵式操作界面友好擴(kuò)展性強(qiáng)數(shù)據(jù)展示形式豐富特殊事件分析時(shí)效性強(qiáng)系統(tǒng)特點(diǎn)介紹數(shù)據(jù)處理自動(dòng)準(zhǔn)準(zhǔn)確定時(shí)自動(dòng)下載數(shù)數(shù)據(jù)、處理保存存。根據(jù)數(shù)據(jù)情況，，對(duì)已明確的異異常進(jìn)行處理，，包括風(fēng)速數(shù)據(jù)據(jù)去0值，車流量數(shù)據(jù)據(jù)去重復(fù)等。根據(jù)不同數(shù)據(jù)類類型的特點(diǎn)，采采用多種顯示方方式，包括曲線線圖、動(dòng)態(tài)圖、、柱狀圖、餅狀狀圖等。從大量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)據(jù)中擬合出針對(duì)對(duì)于兩座跨海大大橋的荷載響應(yīng)應(yīng)的真實(shí)相關(guān)性性，為后續(xù)結(jié)構(gòu)構(gòu)分析做進(jìn)一步深層的數(shù)據(jù)研究究。系統(tǒng)特點(diǎn)介紹數(shù)據(jù)展示形式豐豐富系統(tǒng)特點(diǎn)介紹車重分布餅狀圖圖拉索索力動(dòng)態(tài)柱柱狀圖主梁撓度動(dòng)態(tài)曲曲線圖風(fēng)速多曲線對(duì)比比圖超速車流量柱狀狀圖累加圖與時(shí)時(shí)間曲線圖主跨跨中撓度-溫度相關(guān)性散點(diǎn)點(diǎn)圖模型計(jì)算與實(shí)測(cè)測(cè)計(jì)算相關(guān)性曲曲線系統(tǒng)特點(diǎn)介紹2014年全年的撓度與與溫度數(shù)據(jù)傳感器狀態(tài)智能能預(yù)警系統(tǒng)特點(diǎn)介紹通過數(shù)據(jù)異常率率和缺失率兩大大指標(biāo)判斷傳感感器當(dāng)前的工作作狀態(tài)是否正常常，并通過顏色色的變化提示工工作人員應(yīng)對(duì)不不正常的傳感器器進(jìn)行及時(shí)的檢檢查與維護(hù)。缺失率異常率傳感器管理系統(tǒng)特點(diǎn)介紹顏色預(yù)警一鍵式結(jié)構(gòu)評(píng)估估系統(tǒng)特點(diǎn)介紹將數(shù)據(jù)分析與結(jié)結(jié)構(gòu)評(píng)估有機(jī)結(jié)結(jié)合，評(píng)估過程程采用matlab語言編譯，并嵌嵌入到系統(tǒng)所用用的java語言中，提高SQL數(shù)據(jù)庫海量數(shù)據(jù)據(jù)提取的速度，，使得一鍵式結(jié)構(gòu)評(píng)估得以實(shí)實(shí)現(xiàn)，并且使用用舒適度得到認(rèn)認(rèn)可。一鍵式結(jié)構(gòu)評(píng)估估系統(tǒng)特點(diǎn)介紹海量數(shù)據(jù)處理一鍵式結(jié)構(gòu)評(píng)估服務(wù)Matlab程序嵌入java語言SQL海量數(shù)據(jù)的快速速提取難點(diǎn)難點(diǎn)評(píng)估過程采用matlab語言編譯重點(diǎn)關(guān)鍵響應(yīng)點(diǎn)的評(píng)評(píng)估結(jié)果一鍵式結(jié)構(gòu)評(píng)估估系統(tǒng)特點(diǎn)介紹只需用戶輸入時(shí)時(shí)間，點(diǎn)擊評(píng)估估即可。一鍵式結(jié)構(gòu)評(píng)估估系統(tǒng)特點(diǎn)介紹只需用戶輸入時(shí)時(shí)間，點(diǎn)擊評(píng)估估即可。特殊事件分析時(shí)時(shí)效性強(qiáng)系統(tǒng)特點(diǎn)介紹臺(tái)風(fēng)登入期間臺(tái)風(fēng)結(jié)束后及時(shí)時(shí)臺(tái)風(fēng)結(jié)束后三天天臺(tái)風(fēng)事件分析模模塊及時(shí)觀測(cè)到臺(tái)風(fēng)風(fēng)風(fēng)速風(fēng)向信息息以及橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)關(guān)鍵指標(biāo)（撓撓度、索力等））的變化情況。。臺(tái)風(fēng)數(shù)據(jù)初步分分析報(bào)告臺(tái)風(fēng)數(shù)據(jù)詳細(xì)分析報(bào)告采用JAVA語言開發(fā)，基于于B/S結(jié)構(gòu)，可多個(gè)客客戶端同時(shí)使用用自主研發(fā)，模塊塊化開發(fā)，可擴(kuò)擴(kuò)展性強(qiáng)界面友好系統(tǒng)特點(diǎn)介紹界面友好擴(kuò)展展性強(qiáng)數(shù)據(jù)分析部分開展數(shù)據(jù)分析系系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行行工作，不斷完完善系統(tǒng)的各項(xiàng)項(xiàng)功能，特別是是查詢與顯示方方面的功能，加加快系統(tǒng)朝著商商業(yè)化軟件方向向完善的步伐。。集成橋梁各類監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，與監(jiān)測(cè)系系統(tǒng)數(shù)據(jù)共同分分析，提高橋梁梁各類數(shù)據(jù)的利利用率。系統(tǒng)展望結(jié)構(gòu)評(píng)估部分繼續(xù)深入研究鋼鋼箱梁疲勞受力力特性；考慮開展其它專專項(xiàng)評(píng)估研究，，如：主纜濕度度變化機(jī)理研究究、大橋風(fēng)場(chǎng)特特性研究等。系統(tǒng)展望系統(tǒng)使用情況橋面?zhèn)鞲衅黠L(fēng)速速時(shí)間曲線圖風(fēng)速風(fēng)向散點(diǎn)圖圖主梁最大撓度:0.742m主纜最大撓度:0.727m最大風(fēng)速：26.88m/s主梁1/2處橫向變形主纜1/2處橫向變形風(fēng)向：東北轉(zhuǎn)西西北三、西堠門大橋主纜纜內(nèi)部濕度變化化機(jī)理及預(yù)養(yǎng)護(hù)策略研究主纜的重要性：：懸索橋的主纜纜無法進(jìn)行更換換，因此主纜的的壽命決定著懸懸索橋的使用壽壽命，是懸索橋橋的“生命線””。懸索橋的主纜如如果長期處于潮濕易腐蝕的環(huán)環(huán)境中，很可能生銹斷裂而影響大橋的安安全；國內(nèi)外通過對(duì)懸懸索橋的主纜檢檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)采用用傳統(tǒng)防護(hù)方式的主纜鋼絲都受受到了不同程度的腐蝕蝕。主要包括：①主主纜底部存有積積水；②主纜內(nèi)內(nèi)部濕度較大；；③主纜的側(cè)面面和下部有明顯顯的腐蝕；④鋼鋼絲的鋅皮耗盡盡；強(qiáng)度損失。。主要原因：①主纜架設(shè)時(shí)附附著在主纜上的的水分不能排出出；②運(yùn)營期內(nèi)滲透透進(jìn)主纜的水分分被密封在主纜纜內(nèi)；③主纜錨固區(qū)內(nèi)內(nèi)部散索股部分分防腐措施滿足足不了防腐要求求。問題的提出問題的提出防腐方法：①漆線包裹法；；②合成覆蓋層法法；③纏繞S形鋼絲。傳統(tǒng)主纜防護(hù)方方法短期內(nèi)有效，但但是長期效果并并不不理想。問題的提出項(xiàng)目概要日本學(xué)者研究發(fā)發(fā)現(xiàn)：主纜內(nèi)部RH<60%免遭銹蝕除濕系統(tǒng)美國，英國法國，丹麥土耳其，瑞典挪威，日本等潤揚(yáng)長江大橋泰州長江公路大大橋南京長江第四大大橋星海灣跨海大橋橋除濕法67西堠門大橋主纜纜結(jié)構(gòu)西堠門大橋主纜技術(shù)參數(shù)：主纜采用預(yù)制平行鋼絲索索股—169股；索股由127根直徑為5.25mm、公稱抗拉強(qiáng)度度為1770MPa的高強(qiáng)度鍍鋅鋼絲絲組成；索夾內(nèi)直徑為860mm（北邊跨）、845mm（中跨）和850mm（南邊跨）；主纜防護(hù)設(shè)計(jì)方方案為：Φ4mm鍍鋅纏繞鋼絲+涂裝防護(hù)，也屬屬于傳統(tǒng)的主纜纜防護(hù)方法。西堠門大橋主纜西堠門大橋設(shè)計(jì)使用年限為為100年，而懸索橋的養(yǎng)養(yǎng)護(hù)特別是懸索索橋主纜的養(yǎng)護(hù)及其其耐久性是決定西堠門大大橋服務(wù)時(shí)間能能否達(dá)到設(shè)計(jì)使使用年限，并且且安全運(yùn)營的重重要因素。研究西堠門大橋橋主纜及錨固區(qū)區(qū)內(nèi)部濕度變化化機(jī)理，提出預(yù)預(yù)養(yǎng)護(hù)策略迫在在眉睫。主纜無法更換研究思路研究內(nèi)容以數(shù)值模擬方法法研究溫濕度變變化機(jī)理以室內(nèi)試驗(yàn)驗(yàn)證證數(shù)值計(jì)算研究究成果以現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)修正正溫濕度變化機(jī)機(jī)理以經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)制制定主纜預(yù)養(yǎng)護(hù)護(hù)策略主纜內(nèi)部濕度變化機(jī)理的的理論基礎(chǔ)Darcy定律律，描述了多孔孔介質(zhì)內(nèi)單相流流體壓降與流速速之間的關(guān)系。。Darcy定定律公式如下:水在單位時(shí)間內(nèi)通通過多孔介質(zhì)的的滲流量與滲流流路徑長度成反反比，與過水?dāng)鄶嗝婷娣e和總水水頭損失成正比比；Fick定律:在單位時(shí)間內(nèi)通過過垂直于擴(kuò)散方方向的單位截面面積的擴(kuò)散物質(zhì)質(zhì)流量與該截面面處的濃度梯度度成正比。Fick定律公式如下：：濃度梯度越大，擴(kuò)散通量量越大主纜內(nèi)部氣態(tài)液液態(tài)水的擴(kuò)散、、流動(dòng)、滲透等等物理過程，與與非飽和土中的的水分的傳輸具具有相似性。將主纜的鋼絲、、空氣、外包鋼鋼絲、乙烯帶或或橡膠防腐帶、、外表面涂層等等處理成固體、、液體、氣體三三相混合物。主纜鋼絲模擬成成單一顆粒考慮鋼絲之間接接觸的隨機(jī)分布布模擬溫度變化、、水分流動(dòng)、毛毛細(xì)作用以及水水-汽的運(yùn)移和濕度度的截面擴(kuò)散規(guī)規(guī)律。主纜內(nèi)部濕度變變化機(jī)理的理論論基礎(chǔ)主纜內(nèi)部氣態(tài)液液態(tài)水的擴(kuò)散、、流動(dòng)、滲透等等物理過程，與與非飽和土中的的水分的傳輸具具有相似性。將主纜的鋼絲、、空氣、外包鋼鋼絲、乙烯帶或或橡膠防腐帶、、外表面涂層等等處理成固體、、液體、氣體三三相混合物?，F(xiàn)場(chǎng)主纜及錨固固區(qū)溫濕度變化化監(jiān)測(cè)研究測(cè)點(diǎn)布置選擇兩個(gè)索鞍和和一個(gè)錨固區(qū)布布置傳感器，其其中索鞍各安放放3只傳感器，錨固固區(qū)安放6只傳感器。

錨室

為溫濕度傳感器

溫濕度傳感器主纜及錨固區(qū)溫溫濕度變化場(chǎng)內(nèi)內(nèi)模型試驗(yàn)進(jìn)行主纜室內(nèi)模型試驗(yàn)，并并對(duì)模型溫度濕濕度變化情況進(jìn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，利用用監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)驗(yàn)證證并完善數(shù)值模模擬的溫濕度變變化機(jī)理研究成成果，為西堠門門大橋主纜溫濕濕度變化機(jī)理提提供準(zhǔn)確的試驗(yàn)支持。制作一段主纜模型（直徑40cm左右，長度5m，包含2個(gè)索夾）。內(nèi)部布置溫濕度度傳感器，配置置采集設(shè)備，對(duì)對(duì)內(nèi)部溫濕度、、外部溫濕度度等環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)。制作一相對(duì)封閉閉的環(huán)境模擬房，模擬外界風(fēng)、、雨的環(huán)境。通過為期1年左右的監(jiān)測(cè)，獲得模型內(nèi)部部溫濕度變化規(guī)規(guī)律及受外部環(huán)環(huán)境影響的內(nèi)在在機(jī)理。溫濕度傳感器環(huán)境模擬房雨霧器鼓風(fēng)機(jī)6m2m2m1#截面器2#截面3#截面主纜試