结构位移监测系统在桥梁监测中的应用

闫成明

（南京科兴工程建设项目管理有限责任公司 江苏南京 210039）

1 桥梁概况

天保立交桥位于南京市雨花台区油天线X101，桩号为K2+581，桥长152m，其桥面铺装为沥青混凝土，伸缩缝为梳齿板式伸缩装置；上部结构为预应力混凝土连续箱梁，支座类型为盆式支座；下部结构为柱式墩台，桩基础。经现场检查发现，1#梳齿板式伸缩缝齿间距11.3cm，明显大于2#伸缩缝齿间距3.1cm。

经现场检查分析发现，桥梁出现此类病害的原因可能为：①梁体的热胀冷缩，在温度较低的情况下梁体出现收缩，同时由于桥上经过的碴土车较多，导致许多尘土、垃圾洒落伸缩缝内，在温度升高时，梁体纵向伸缩受阻，伸缩缝无法恢复原来缝宽；②天保立交桥是存在纵向坡度的桥梁，并且两侧坡度并不对称，在重型车辆的紧急制动的情况下容易造成梁体的整体滑移。

为了确定梁体两侧伸缩缝齿间距较大的原因，判断梁体是否有整体滑移现象，现通过结构位移监测系统并辅以人工测量手段对天保桥进行为期一年的监测。

2 位移和温度监测

结构位移监测系统包括硬件和软件两个部分，其中硬件部分包括：①传感器系统，包括拉线式位移计和铂电阻温度传感器；②数据采集系统；③数据采集与传输系统；④数据收集及存储系统。软件系统包括监控中心的健康监测软件系统和远程计算机上基于数据深度处理的结构状态识别系统等。桥梁现场主要由传感器和采集模块获得响应的实时数据，然后通过光纤传输至现场的计算机。远程计算机通过4G网络可以远程访问该计算机并获得所需数据。

2.1 结构位移监测系统断面布置

天保立交桥是一个8跨的连续箱梁桥，岱山方向为小桩号方向，天保方向为大桩号方向，从岱山到天保方向依次为0#台～8#台。梁体位移监测选择在0#台、5#墩、7#墩顶支座处进行测量，测量支座的纵向与横向位移。0#台支座处测量梁体的纵向位移，需要1个拉线位移传感器；5#墩支座处测量梁体的纵向位移和横向位移，需要2个拉线位移传感器；7#墩支座处测量梁体的纵向位移，需要1个拉线位移传感器，全桥共需4个拉线位移传感器，各墩顶支座截面测点布设位置如图1所示。

图1 位移监测测点布置断面

2.2 结构位移监测系统监测数据

天保立交桥现场监测数据，通过4G无线网络传输到桥梁在线监测管理系统。现将2018年度系统支座位移监测点监测的支座位移时程曲线绘于图2；2018年天保立交桥现场全年环境温度时程曲线绘于图3。

图2 支座位移测点年时程

图3 实时系统温度年变化时程

由图2可知0#桥台处支座的纵向位移值较大，最大位移值达到21.3mm；相比于0#桥台，5#墩、7#墩（中墩）处支座纵向位移都很小，最大位移幅度不超过2mm。这与中墩支座的纵向刚度大于边墩支座的纵向刚度的实际情况相符。其次5#墩支座处的横向位移值也很小，最大位移值不超过1mm，结构横向状态稳定。

天保立交桥现场的铂电阻温度传感器测得的2018年度温度数据如图3所示，从系统监测的数据来看，与气温季节性变化相吻合，符合实际情况。

结合系统监测的支座处位移变化值和现场实测温度值，发现夏季支座位移数值较小、变化值较大；冬季支座位移数值较大、变化值较小，这与大体积混凝土结构受温度线性影响状况相吻合。

2.3 人工测量伸缩缝外缘间距

在采用结构监测系统进行支座处位移监测外，同时也对桥面伸缩缝梳齿板外缘间距进行定期人工测量，进一步对桥梁位移、变形进行综合分析，确保桥梁安全。2018年度伸缩缝外缘间距测量数据见表1。

表1 2018年度伸缩缝间距人工测量数据

由表1可知：1#伸缩缝外缘间距变化较明显，2#伸缩缝外缘间距变化不明显，这与现场实际情况相吻合，因为2#伸缩缝间已被杂物垃圾堵塞填实，闭合复位受限，伸缩功能失效。

温度较高的月份，两伸缩缝外缘间距之和减小，温度较低的月份，两伸缩缝外缘间距之和增大，这与混凝土结构的材料性质（热胀冷缩）相吻合，且最大伸缩量也在合理范围内。

3 结论和处治措施

3.1 结论

由人工测量的梁体变形数据可知，天保立交桥上部结构的人工测量伸缩值在±2cm左右，与监测系统监测的支座处梁体位移极值（21.3mm）基本吻合，拉线位移计的纵向位移量基本是由梁体自身变形引起的，结构纵向基本没有滑移现象。

5#墩支座处的横向位移值很小，最大位移值不超过1mm，结构横向状态稳定。

综上所述，天保立交桥基本不存在梁体滑移现象。

3.2 处治措施

考虑天保立交桥重车较多、桥梁纵坡较大且伸缩缝存在大量垃圾堵塞，提出了如下处治措施：

（1）继续对此桥进行继续监测，并定期组织桥梁检查；

（2）2#伸缩缝间垃圾杂物堵塞严重，伸缩功能失效，这种情况极易引起梁体附加内力，造成梁体裂缝、挤压破坏等病害。所以提出及时清理伸缩缝间杂物；

（3）严禁超载车辆通过此桥。