武汉朱家河大桥桥梁安全监测系统
受武汉市城管局桥梁安全维修管理处委托,武汉承拓电子科技有限公司于2013年3月底承接武汉朱家河大桥的长期健康安全监测系统的试点建设工作。
1、 朱家河大桥概况
武汉市朱家河大桥位于武汉市东郊,于肉联厂附近跨越朱家河。朱家河大桥是一座城郊大型桥梁,该桥全长271.06米,宽19米。上部结构采用95米斜压杆式预应力钢筋混凝土T构桁架梁,下部结构采取钢筋混凝土空心沉井基础,钢筋混凝土空心墩身。掛孔、过渡孔和边孔为跨径为25米的预应力钢筋混凝土简支梁。桥孔组合为:25 m+60m+95m+60m+25m。
2、 监测目标
本方案主要用于长期监测桥跨中T型梁和牛腿的动态挠度、应力、应变等数据。与桥梁各项指标初值进行比较,计算出其长期的变化趋势,与桥梁设计的限值进行比较,在其接近限值时,进行报警,以预防重大事故的发生。
3、 方案系统组成及简介
本方案主要由传感器、数据集中采集器和服务器分析软件(主要是服务器软件)三个部分组成。
3.1 传感器特点
本方案中采用了本公司自行生产的新型传感器进行长期监测。本公司自行生产的传感器有以下几个共同的特点:
信号现场处理,直接将各种模拟信号(如:电压信号,电流信号,频率信号等)转化成数据信号,并以标准的工业总线输出。以减少现场布线数量,减小施工难度。
所有的传感器信号,均可以通过无线进行远传,省去布线的麻烦。
所有的传感器均是低功耗设计,的可以使用电池供电一到二年。大功率的,也只要一小块太阳能板即可。这样不但可以解决在野外桥梁的电源问题,也大大减少了传感器安装时的工作量。
所有的传感器无需特殊校准,安装比较随意,在安装后,可由远程进行校准,省去现场校准的麻烦。
所有传感器工作无需人工干扰。
3.2 传感器简介
(1)振弦传感器,用于采集应力应变信号,与普通的振弦传感器不同的是,我们采用小体积,低功耗的采集设备与振弦传感器制作成一体,直接输出数字信号,并统一进行地址编码,方便总线读取。
(2)激光测距传感器用于采集动态挠度信息。激光测距传感器,对于频率测量精度一般,但是对于振动幅度测量精度比较高(同时还可以测量静态挠度)。激光测距传感器具备了上面所述的几个优点,数据直接处理成数字信号,并可以通过无线直接远传。
(3)裂缝传感器。主要用于对已有裂缝进行监测,精度可以达到0.01MM。中间无需任何转换,可直接远传。
(4)角度传感器。测量精度可以到0.004度,一般用于测量大型结构体的倾斜度。也可以用于超长梁体(或基准点比较远)的挠度计算。
3.3 数据集中采集器