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摘要：隨著我國交通事業的不斷發展，交通量的持續增長，一些運營年限較長、結構老舊的橋梁出現的病害越來越多，為了能夠及時掌握橋梁結構的技術狀況，確保橋梁結構運營安全，文章以提水站橋為依托，通過病害監測系統對該橋拱頂豎向撓度和弦桿裂縫寬度進行實時跟蹤監測，并根據監測結果分析橋梁目前的健康狀況。
關鍵詞：病害監測系統；拱片豎向撓度；弦桿裂縫；行車舒適性
1橋梁概況
提水站橋位于南京市六合區淮六線S247，跨金牛湖提水站取水河道，橋梁中心樁號為K125+600，橋跨布置為：1×42.4m，橋梁全寬17.0m，設計荷載等級為汽-20，掛車-100。上部結構為混凝土剛架拱，下部結構為輕型橋臺，挖孔灌注樁基礎，橋面為瀝青混凝土鋪裝。主橋立面見圖1，主橋橫斷面見圖2。
2橋梁結構病害監測系統
2.1病害監測系統簡介。病害監測系統包括硬件和軟件兩個部分，其中硬件部分包括：①傳感器系統；②數據采集系統；③數據采集與傳輸系統；④數據收集及存儲系統。軟件系統包括監控中心上位機上的病害監測軟件系統和遠程計算機上基于數據深度處理的結構狀態識別系統等。橋梁現場主要由傳感器和采集模塊獲得響應的實時數據，然后通過4G網絡傳輸至遠程在線監測系統。此外，用戶可以通過手機、Pad等移動手持設備訪問在線監測系統數據庫，隨時隨地獲取橋梁動態指標。
2.2病害監測系統風險警報。該橋病害監測系統網址：在該系統中，根據剛架拱橋的結構特點和橋梁結構相應的設計、養護規范，預先設定監測項目指標的限值，并在該系統中留下橋梁管理人員的聯系方式，當監測數據大于設定的限值時，系統就會自動將超限的監測數據發到監管人的手機上，提醒管理人員加強注意，應對風險。根據橋梁結構規范，拱橋的跨中豎向撓度的限值為L/800（L為計算跨徑），即提水站橋跨中撓度的限值為5.3cm，拱橋上弦桿的橫豎向裂縫的限值為0.25mm。
3監測項目的實施
3.1監測的必要性。經近幾年對提水站橋的定期檢測，發現提水站橋的上部結構存在較多問題，其中裂縫、破損現象最為突出，且拱片裂縫、橫系梁破損病害數量在不斷增加，已有病害破壞程度也在不斷惡化。簡單列舉了提水站橋上部結構典型病害，見圖3~圖8。通過對提水站橋病害的檢測和分析發現，橋梁普遍且嚴重的病害有：拱片拱頂橫向開裂，部分裂縫延伸至腹板，有的裂縫進行了砂漿修補處理，但也已重新開裂；其次，拱片空腹段上弦桿底面橫向裂縫，部分裂縫延伸至腹板，該裂縫的共同點是離1#橋臺的距離相近，裂縫位置接近同一截面處；再次，剛架拱片的大節點、小節點處受力復雜，應力集中現象明顯，裂縫較普遍；最后，0#臺處拱片間橫向聯系出現破損、裂縫病害，部分微彎板斜向開裂。再要補充的是：拱腳埋入泥土中，無法檢測，拱腳與橋臺連接處負彎矩較大，也是拱片的薄弱部位，同時提水站橋結構較老舊，承載能力較低。綜上，為了確保橋梁結構的安全和行車舒適度，減小振動損害，對該橋進行裂縫、撓度監測十分必要。
3.2監測項目及監測斷面具體位置。據橋梁檢測結果、剛架拱橋的受力特點和結構風險評估確定病害監測的內容為拱片裂縫寬度、拱片拱頂撓度。測試拱片截面位置和測試項目見表1，具體監測斷面位置見圖9~圖12。3.3監測設備2#、3#、7#拱片弦桿裂縫寬度監測采用TZT-20L(B)4-20mAW裂縫計，實物圖見圖13；1#、4#、7#拱片拱頂豎向撓度監測采用TZT-1000A液壓式靜力水準儀，實物圖見圖14，兩種儀器的主要性能指標見表2。
4監測數據分析
提水站橋現場監測數據，通過4G無線網絡傳輸到橋梁病害在線監測管理系統。我們設計的裂縫寬度和拱頂撓度監測頻率都是1小時一組數據，現將2020年度6月份的裂縫監測數據處理分析后繪制成圖，見圖15；6月份的撓度監測數據處理分析后繪制成圖，見圖16。由圖15可知，2#、7#拱片上弦桿的裂縫寬度值相對波動較小，3#弦桿的裂縫寬度起初增長較快，后來漸漸趨于平穩，且寬度均在0.2mm以內，符合限值要求；由圖16可知，1#、4#、7#拱片拱頂豎向撓度值均在2.5cm以內，滿足限值要求，且除個別時間點外，撓度波動幅度基本穩定，橋梁剛度狀況滿足要求，行車較為舒適。
5總結
本病害監測系統可以結合橋梁結構的實際病害進行針對性的跟蹤監測，為橋梁結構的安全性、行車舒適性保駕護航。此外，若想全面了解此橋的健康狀況和承載能力，可以在橋梁主要構件的控制截面上設置應力應變傳感器，將實測值與理論值進行對比分析即可；同時，若想更加精確地掌握橋梁結構的剛度特性，保證行車的舒適性和安全性，僅僅活載撓度指標是不夠的，還必須對橋梁結構的動力響應參數（振動頻率、振幅、振動速度和振動加速度）進行監測分析，其中振動加速度對人的舒適性感覺影響最大；最后，由于拱橋是一種受壓結構，因此結構的穩定性問題也不能忽略。
作者:王一平 單位:南京科興工程建設項目管理有限責任公司