实桥监测方案

实桥监测方案

2.1 项目依托工程

2.1.1 工程概况

重庆马桑溪长江大桥西接成渝高速公路，东至渝黔高速公路，是国道主干线重庆----湛江公路上桥至界石段的一座横跨长江的特大桥。是重庆市内环线上的重要枢纽之一。桥梁主跨采用预应力钢筋混凝土分离式三角箱形断面，主桥采用双塔双索面飘浮体系斜拉桥。桥跨布置为180m + 360m + 180m + 44m + 8×40m，主跨360m。实桥和总体布置如图2.1、图2.2。

图2.1 马桑溪大桥

Fig. 2.1 MaSangxi Bridge

180 M360 M180 M

图2.2 马桑溪大桥总体布置图

Fig. 2.2 General layout of MaSangxi Bridge

高家花园嘉陵江大桥是渝长高速路上的一座特大型公路桥梁。包括主桥、引桥两部分，主桥为150m+240m+150m预应力混凝土连续刚构桥，引桥为8孔50m预应力混凝土简支T型梁桥。设计荷载为：汽车—超20级，挂车—120级，人群3.5KN/m2。实桥为双向分离的两座独立桥梁，桥面净空：3m（人行道）+11.5m（车行道）+1.5m（分隔带）+11.5m（车行道）+3m（人行道），实桥和总体布置图如图2.3、图2.4所示。

图2.3 高家花园大桥

Fig. 2.3 Gaojia Garden Bridge

150240150图2.4 高家花园大桥总体布置图 Fig. 2.4 General layout of Gaojia Garden Bridge

向家坡立交工程是国道主干线重庆至湛江公路，重庆童家院子至雷神店段的一部分，里程区段K13+000~K13+350，为重庆市南岸区的一项重要交通枢纽工程。立交工程由四条匝道组成，匝道Ⅰ为路堤，匝道Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为多联的高架弯、坡连续梁桥，各联跨径布置以(17+n×24+17)m为主要形式。根据各匝道的跨径特征、平曲线半径、桥墩高度等因素，最终选定匝道Ⅳ中接异形桥的一联（Ⅳ Z6#墩～YX 6#墩之间）作为远程监测的对象。该联桥墩高、弯道大、坡度陡，与其关联的桥墩高度在38～44米之间，且墩底存在滑坡的隐患。实桥和总体布置如图2.5、图2.6所示。

图2.5 向家坡立交桥

Fig. 2.5 Xiangjiapo overpass

8#9#10#11#12#13#图2.6 向家坡立交匝道Ⅳ总体示意图

Fig.2.6 General arrangement of Xiangjiapo overpass’s ramp Ⅳ

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2.1.2 结构及受力特点分析

重庆地处长江、嘉陵江的汇合处，主城为两江环抱的丘陵山区、沟壑纵横，因此桥梁在重庆城市交通中扮演着十分重要的角色。据有关资料表明，截至2003年底，重庆建成公路桥梁4400多座，其中长江上已建成的特大桥11座、在建的特大桥9座，嘉陵江上已建和在建的特大公路桥12座。由于特殊的地形地貌，加上城市的发展，重庆已经成为了名副其实的中国桥都。

在重庆现有的众多桥梁中，桥梁种类繁多。有针对性地从中选择具有典型性、代表性的几种桥型，对它们进行研究并对其进行工程示范，其成果具有普遍意义并具有很强的推广性。而大跨度连续刚构梁桥，大跨度钢筋预应力混泥土斜拉桥，高桥墩、长陡坡、弯桥面连续梁桥，是最具代表性的三类典型桥梁。

连续刚构桥保持了T形刚构和连续梁的优点，适合于高墩、大跨径的场合。在设计大跨径预应力混凝土桥梁时，是国内一种具有相当代表性的桥型。重庆高家花园嘉陵江大桥则是这样的一种典型桥梁。这类桥梁跨度大、且相对与索桥而言刚度较大，因此主跨是决定全桥安全的关键，其变形与受力则是监测的重点。

由于钢筋混泥土斜拉桥具有跨度大、成本低、不影响航行等优点，已经成为我国大跨度桥梁中的一种重要桥型。特别是在万里长江上的数十座特大桥中，钢筋预应力混泥土斜拉桥占据了相当的比例。因此对钢筋预应力混泥土斜拉桥的安全性进行监测具有重要代表性。重庆马桑溪长江大桥则是典型的钢筋预应力混泥土斜拉桥，这类桥梁的特点是主跨跨度大、刚度低，主塔的塔身高，主梁、主塔、斜拉索构成了一个完整的受力体系。因此，主梁、主塔、斜拉索是决定全桥安全的关键，是监测的重点。

在沟壑纵横、地势起伏的山区公路中，高桥墩、长陡坡、弯桥面连续梁桥是适应山区特殊地理条件的一种常见桥型。重庆向家坡立交桥则是典型的高桥墩、

长陡坡、弯桥面连续梁桥。高墩桥的桥墩稳定性本身就是一个需要监测的关键参数。而对于长陡坡、弯桥面的高墩桥，当行驶于桥面的车辆在弯道上转弯时将对桥面产生离心力，且车辆在桥面的陡坡下滑时的制动、将对桥面产生摩擦力。长陡坡、弯桥面连续梁桥的这两个荷载作用于桥墩的墩顶时，共同对桥墩的墩顶产生横向作用力，将使高耸的桥墩产生更加剧烈的墩顶位移，进一步影响桥墩的稳定性。此外山区公路大多地势陡峭，在役许多桥墩存在滑坡威胁，这又增加了桥墩的不稳定性。因此对于高桥墩、长陡坡、弯桥面连续梁桥而言，桥墩的稳定性问题更加突出。因此高墩桥的桥墩位移是监测重点。

具体结合三座桥梁各自的特点要求，在有限元结构计算分析的基础上，确定三座大桥各自的监测方案如下。

2.2 马桑溪大桥监测方案

表2.1 马桑溪大桥监测参数及监测要求汇总表

Table 2.1 Monitoring parameters and requirement summary of Masangxi Bridge 要求 参数 主梁应变 主塔应变 主梁挠度 主塔位移 加速度 温度 湿度 合计

数量 36 8 18 2 4 35 4 107

分辨力 精度 测量范围 -400~+350（750με） -400~+350（750με） -300~+600（900mm） -100~+200（300mm） -300~+300（600mm

0.3~5（Hz） -10~ +70 （80℃）

10~95%RH

1（με） 5（με） 1（με） 5（με） 10（mm） 18（mm）(2%) 2（mm） 3（mm）(1%) 2（mm） 6（mm）(1%) 0.1（Hz） 0.2（Hz） 1（℃） 2（℃） 2%RH 5%RH

表2.1为马桑溪长江大桥传感器监测参数及监测要求统计汇总表。 马桑溪长江大桥是一座横跨长江的特大型斜拉桥，其中跨长度为360米、边跨长度为180米，跨中极限变形量达到900毫米。且伴有由主梁扭曲产生的横向位移，即主梁变形体现为垂向挠度与横向位移的组合变形。因现有的手段无法满足主梁挠度的现场实时测量要求，而作为一座已成桥，其应变监测的传感方式不同于施工中埋入传感器的其它桥梁。针对这些特点，采用以下监测方案。

2.2.1 主梁应变监测子系统

在桥梁结构有限元计算分析的基础上，确定设置马桑溪大桥主梁应变监测子系统，用于获取主梁关键截面、关键测点应变。要求在-400 ~ +350微应变范围内，

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