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中国工程规模最大的苏通大桥进行载荷试验

通车近10年的苏通大桥于2018年2月26至28日迎来首次夜间全封闭式“体检”,中交公路规划设计院有限公司的工作人员利用2月26至28日三天的0:00至5:00进行荷载试验。此次苏通大桥的索力部分“体检”使用的就是源清慧虹公司的无线智能低功耗传感设备作为监测仪器。

苏通大桥作为投入运营后的特大型缆索体系桥梁,属于交通咽喉工程,受到繁重的通行压力,难以投入足够的交通封闭时间。采用清华大学研发的无线传感网技术的无线智能低功耗的传感设备,在索力监测环节,相对传统的采样方式大幅减少了时间与人力的投入,实现全部参数有效、可靠的获知,而无需通过人员、设备的大量投入或者舍弃某些非关键项作为妥协。

为什么选无线传感网技术测索力?

利用张紧弦原理,斜拉索索力与斜拉索振动固有频率存在函数关系,通过测量斜拉索振动加速度信号,对加速度信号进行频谱变换并提取基频,计算拉索索力。

常规采集模式:利用索力动测仪等设备,进行单根拉索的索力测试。

无线传感采集模式:将高精度振动采集芯片与无线传输、数据处理及能源模块集成为一体,将各点采集数据汇总后,借助网关与运营商网络(2G/3G/4G)将数据上传至在线监测云平台,实现数据的实时传输。 

其他监测方式对比表
监测项目
索塔偏位 GPS,无线透穿,远程监控 全站仪
梁端位移 激光式位计+无线传输系统,无线穿透,远程监控 尺量等人工测量方法
裂缝监测 裂缝计+无线传输系统,无线穿透,远程监控 裂缝测宽仪等人工测量方法
温、湿度 温、湿度自动记录仪 温、湿度计人工测量方法

为了能够在同等荷载水平下进行运营阶段荷载试验与成桥荷载试验的对比分析,用于判明结构实际性能是否衰减,主要加载工况尽量与成桥阶段保持一致,以便于数据的对比分析。静载试验布置如下图所示 

本次试验主要工况(南通侧300m边跨跨中挠度加载工况、中跨跨中挠度加载对称/偏载工况)与成桥试验相同,加载车数量、位置、总体重量尽可能一致。动力特性测点布置与成桥试验一致,上述工况的一致性是后续对比的基础。

本次试验与成桥试验相比,在数据的时效性、空间连续性和监测过程投入方面,有明显的优势。主要体现在以下几个方面:

1. 监测为试验全过程监测,一方面对所有的布设有传感器的位置可以进行不间断的监测,保证非控制加载工况过程中,结构各位置均处于可控状态。另一方面通过高频监测,对加载过程中,结构的响应进行过程监测,评判数据稳定时刻。常规试验均为特定时刻的监测结果,受加载控制经验影响大。

2. 提高了加载的时效性,本次试验交通封闭审批时间5小时,实际加载过程时间仅有4.5个小时,共完成7个加载工况,平均加载耗时不到40分钟/工况。成桥试验共计耗时48小时,共完成15个加载工况,平均耗时75分钟/工况,用时几乎是当前加载方式的2倍。

3. 监测过程实现了各参数同步监测。通过远程遥控指令的方式,利用中继节点和网关的通信控制功能,保证了各参数监测的同步性。常规试验各监测项目之间独立开展,不能完全保证同步性。

4. 监测范围覆盖率高,除了同常规试验监测相同的关键截面位置以外,通过分布式监测设备布设,可以监测全桥跨的状况。

监测过程人员投入少,借助于云端监测平台,实现了所有监测数据的远程可视化。现场仅配备少量数据监测人员,主要精力集中在加载组织调度、数据评判方面。

本文编辑转载自《桥梁养护与运营》杂志“桥梁体检新方式——无线传感技术在特大型缆索体系荷载实验中的应用“ 

苏通长江公路大桥(Su Tong Yangtze River Highway Bridge),简称苏通大桥,位于江苏省东部的南通市和苏州市之间,西距江阴大桥82公里,东距长江入海口108公里,是国家高速公路沈海高速的过江枢纽,也是江苏省公路骨架重要的过江节点。

建成时是我国建桥史上工程规模最大、综合建设条件最复杂的特大型桥梁工程。 、

苏通长江公路大桥全长32.4公里,其中跨江部分长8146米。工程于2003年6月27日开工,于2008年6月30日建成通车。苏通大桥北岸连盐通高速公路、宁通高速公路、通启高速公路,南岸连苏嘉杭高速公路、沿江高速公路。

设计单位:中交公路规划设计院 施工单位:中国交建

创造四项世界之最:

最大主跨:

苏通大桥跨径为1088米,是当今世界跨径最大斜拉桥。

最深基础:

苏通大桥主墩基础由131根长约120米、直径2.5米至2.8米的群桩组成,承台长114米、宽48米,面积有一个足球场大,是在40米水深以下厚达300米的软土地基上建起来的,是世界上规模最大、入土最深的群桩基础。

最高桥塔:

原先世界上已建成最高桥塔为多多罗大桥224米的钢塔,苏通大桥采用高300.4米的混凝土塔,为世界最高桥塔。

最长斜拉索最长拉索:

苏通大桥最长拉索长达577米,比日本多多罗大桥斜拉索长100米,为世界上最长的斜拉索。

交通部总工程师凤懋润说,它是中国由“桥梁建设大国”向“桥梁建设强国”转变的标志性建筑。

4月28日,全长32.4公里、主跨1088米的苏通大桥通车一刻,就成为世界最大跨径斜拉桥,创造了最深桥梁桩基础、最高索塔、最大跨径、最长斜拉索等4项斜拉桥世界纪录,其雄伟的身姿成为横跨在长江之上的一道亮丽风景。

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