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复杂修复过程中桥梁结构性能和完整性监测

Herc_lio Luz 大桥设计于1922年,四年后通车,它是连接 Florian_polis 岛和巴西大陆之间的第一座桥梁。90多年来,它一直遭受着海水的侵蚀、结构的自然磨损、荷载的不断增加,远远超出桥梁的设计参数。尽管一直对桥梁进行预防性维护,但这并没有阻止它 1991年以来完全关闭。除了进行交通封闭外,沥青地面也被完全移除,以减少永久荷载。


测试系统结构

测试系统采用混合架构,同时使用了布拉格光栅(FBG)传感器和传统的电气传感器,进行变形、温度、风速和海流测量等。沿 800m 桥梁布置了两条24路复用光纤,3个 HBM 光纤解调仪用于采集 284 个光纤传感器,HBM PMX 数据采集系统用于读取传统电气传感器数据。为了方便和加快安装过程,光纤传感器均采用预装配的方式交付,并采用了两种不同的安装方法。由于桥梁是金属结构,例如中央桁架和辅助支架,采用点焊方式。而对于眼杆等,采用黏贴方式安装。所有连接均由专用盒子保护。

“技术上复杂的活动是负荷转移过程,例如进行眼杆更换时需要进行张力释放,并使用应变传感器对原始和临时金属结构上的多个点进行应变测量,采用HBM测斜仪进行倾斜度测量等。包括气候传感器在内,需要 312个传感器。HBM 采用的混合测量技术(光纤和传统电气传感器)确保了项目的快速安装和实施。” Ricardo Martins,Teixeira Duarte项目工程师解释道。


数据采集系统

采集设备通过以太网与控制室相连。总共使用了两台计算机:一台用于全天候数据的监测和记录,另一台用于已记录数据的后处理。整个系统采用的是 HBM catman 软件进行进行数据采集、记录和分析。通过脚本自动执行某些任务,例如为现场操作员和远程工程师定期生成报告和警报等。

HBM传感器


桥梁修复中应变测量的重要性

在 Herc_lio luz 大桥的修复过程中,一些步骤非常关键。例如,工作开始和结束时的负荷转移。这些负荷转移是采用液压千斤顶来提升桥面,以便将眼杆支撑的荷载转移到下部临时结构,形成建造的四个“支撑塔”。在这种结构中,如果结构严重损坏,这种荷载传递会导致桥梁或临时结构失效。为了确保整个过程的安全性,需要对临时结构中的多个点的应变进行测量,以评估结构和桥梁传递荷载是否均匀,是否按预期发生了荷载释放。荷载传递过程分阶段进行,每一步之后,负责项目的工程师都需要将结果与模拟数值进行比较,以确认结构的性能是否在预期范围内。

另外,还对临时结构的塔架和桥梁本身进行了倾斜度测量。另一个重点是测量风和潮汐产生的负荷。这座桥梁位于岛屿和大陆之间的一个变窄点上,风速极高,很多时候会影响修复工程。因此在应变和倾斜度测量的同时,还需对海流和风进行测量。