厦门第二东通道A3标滨海东大道互通 I匝道桥箱梁位移监测

一、工程概况

       （1） 箱梁位移情况

   新建管廊临近既有I匝道桥开挖，I匝道第三联受到的影响较大，其中：1）6排架，6-4（4000ZX），支座挡块（横坡高侧）掉落，内置8根插销脆断，造成该支座横向约束消失，支座上盘向横坡低侧滑移28mm；桥面横坡在红色箭头指向为低侧，6排架处横坡2.742%。6-3支座（4000SX）滑移同6-4支座（4000ZX）；2）9排架，9-1（4000SX），支座上盘向横坡低侧滑移7mm。9-2（4000ZX）支座挡块与上钢板间橡胶垫已压扁。桥面横坡在红色箭头指向为低侧，6排架处横坡3.864%；3）7,8排架支座无位移。I匝道第三联支座平面见图1，支座位移情况见图2，I匝道与管廊位置见图3。

图1  匝道第3联支座平面图

   图2   I支座位移情况图

图3   I匝道与管廊位置平面分布图

        （2）桥墩位移情况分析

   桥墩监测点布置在墩底以上1.5m位置处，图4为6#墩~9#墩位移曲线变化图，由图可知，由于人工监测误差，6#~8#墩各方向位移曲线在“0线”上下波动，可认为桥墩基本无水平位移及沉降发生，9#墩顺桥向水平位移及竖向位移在“0线”上下波动，可认为无位移发生，指向管廊方向位移虽然产生了较大波动，但整体在“0线”以上，产生了一定的位移。

图4    6#墩~9#墩位移曲线变化图

         （3）桥面位移情况分析

              I匝道第三联桥面位移监测点编号为19~27，图5为19~27测点位移曲线变化图，由图可知，X方向上相邻测点呈现出位移相反的趋势且波动较大，无法真实反映出桥面的真实变化情况，Y方向位移有明显累计增大的趋势，Z方向位移在“0线”上下波动，可认为无位移发生。

图5   I匝道第三联19~27测点位移曲线变化图

二、监测目的

         （1）监测桥面及桥墩在管廊回填后是否会持续产生变形；

        （2）对I匝道桥面、桥墩实施独立、公正的监测，持续监测I匝道桥面及桥墩的变形数据，判断其风险，为桥梁结构安全分析提供可靠的数据支撑；

        （3）第三方监测作为独立的监测方，其监测数据和相关分析资料可作为处理风险事务和工程安全事故的重要参考依据。

        （4）积累资料和经验，为今后同类工程设计、施工提供类比依据。

三、自动化监测方案

     （1）墩身倾斜  

       桥墩倾斜自动化监测由测量系统和自动化采集处理系统组成 。为及时了解桥墩墩身纵向倾斜，桥面倾斜的情况，以便及早的采取有针对性的施工措施。针对6#~9#桥墩墩身布置双向倾角计，进行自动化倾斜监测，布设在每个桥墩中轴线处，共计布设4个测点。

        ①测量系统通过安装倾斜传感器测量监测结构物产生的倾斜变形。而倾斜传感器的原理即是液体摆的结构原理，是在玻璃壳体内装有导电液，并有三根铂电极和外部相连接，三根电极相互平行且间距相等。当壳体水平时，电极插入导电液的深度相同。如果在两根电极之间加上幅值相等的交流电压时，电极之间会形成离子电流，两根电极之间的液体相当于两个电阻RI和RIII。若液体摆水平时，则RI＝RIII。当玻璃壳体倾斜时，电极间的导电液不相等，三根电极浸入液体的深度也发生变化，但中间电极浸入深度基本保持不变，如下图所示。 

         ②自动化采集处理系统同桥墩沉降自动监测系统。仪器的安装及使用方法：在桥墩承台垂直面上安装支架和倾角仪，安装时保持传感器安装面与被测物体面平行，同时减少动态和加速度的影响。安装时保持传感线与被测面轴线平行，即两轴线不能有夹角产生。倾角仪接通电缆，连接信号传输设备，应及时读取初始值，并在安装后一天内观察输出数据是否稳定，将稳定的输出数据作为其基准值，方可开展监测工作。

 图9   倾角仪安装示意图

           倾斜观测采用双轴高精度倾斜仪进行实时监测，线缆接入采集模块，采集模块控制所管辖传感器的数据采集、信号处理转化、数据计算、智能预警和数据储存等功能；根据设定好的参数（采集频率、传感器参数、预警报警值、通讯方式设置等），实时主动采集传感器数据，具有同步采集温度功能，并通过多种远程传输方式，实时传输监测数据至云服务器，最后通过后端云平台对数据进行集中管理及处理分析。

     （2）桥墩水平位移

        为实时了解桥墩墩身水平位移情况，以便及早的采取有针对性的施工措施。针对9#桥墩墩身布置拉线位移计，进行自动化水平位移监测，考虑到现场机械施工的影响，自动化传感器布设在桥墩墩顶位置处，共计布设1个自动化监测点。

        桥墩水平位移自动化监测采用拉线位移计，拉线一端固定在基准点处（基准点为不动点），通过基准点与测点间钢丝绳的收缩反映二者相对位移情况。拉线位移计连接前端数据处理模块及远程通讯模块，内置锂电池，同时可通过太阳能电板进行充电，实现长期自动化监测。拉线位移计数据远程发送至后端云平台进行数据查看及处理。

 图10   拉线位移计

      （3）桥墩与桥面相对位移

         为实时了解桥墩与桥面相对位移情况，以便及早的采取有针对性的施工措施。针对6#~9#桥墩墩身布置拉线位移计，进行自动化水平位移监测，自动化传感器布设在桥墩支座处，共计布设4个自动化监测点。桥墩水平位移自动化监测采用拉线位移计，同上。

四、自动化监测方法及数据采集

   拉线位移计连接前端数据处理模块及远程通讯模块，内置锂电池，同时可通过太阳能电板进行充电，实现长期自动化监测。拉线位移计数据远程发送至后端云平台进行数据查看及处理。

         自动化监测系统主要由拉线位移传感器、倾斜仪、智能采集设备、远程传输系统及云平台组成。传感器分布安装于既有桥梁结构各监测点位置采集监测数据，智能采集设备分散布置在靠近传感器的位置，通过RS485总线与附近多个传感器连接，由智能采集设备控制所管辖传感器的数据主动定时采集，信号处理转化，局域化计算处理，数据储存等功能，并通过多种远程数据传输方式（GPRS、3G/4G、Cat-1、Lora等），远程实时传输监测数据上传至服务器，第一时间保证监测数据稳定与安全；最后通过云平台查看与展示桥面结构竖向位移数据与应变数据。

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 图11   AI智能云盒

 图12   自动化采集系统图