四川省峨邊大渡河大橋健康監測
一、工程概況與背景
四川省峨邊大渡河大橋建于1995年，上部為主跨138m下承式無推力鋼管混凝土系桿拱橋，矢跨比1/5，拱軸系數1.352。拱肋為4根φ500×8mm鋼管混凝土桁架，拱腳作混凝土包裹強化處理。吊桿采用12φ15.24mm的平行高強度低松弛鋼絞線，外用鋼管防護，鋼管內灌水泥砂漿。系桿采用31φ15.24mm的高強度鋼絞線，且設于橋面下。吊桿橫梁為普通鋼筋混凝土梁，橋面板采用4.8m槽型板。引橋為10m跨徑的鋼筋砼連續梁橫置式橋面板。
因受到上游附近黃磷廠的影響，大橋構件銹蝕嚴重。2004年10月至2005年10月期間對大橋進行維修加固，更換系桿、不換吊桿，新系桿采用OVMXG15-31可換索式環氧噴涂鋼絞線系桿。設計要求對吊桿和系桿在服役期間進行健康監測。該橋的實橋圖如圖1所示。
二、項目簡介
斜拉橋的拉索、系桿拱橋的吊桿（系桿）和懸索橋的纜索是纜索支承橋梁的核心構件，素有“生命線”之稱。由于惡劣的使用環境、動荷載作用以及材料腐蝕老化等不利因素的影響，拉索難免出現不同程度的損傷和劣化。實際工程中，拉索的斷損和換索事例，國內外時有報道。因此，如何實現在役拉索工作狀態的長期監測，確保其使用期內的安全，是一項十分重要且具有廣闊應用前景的工作。傳統的傳感器都存在某方面缺陷，不適合拉索的長期健康監測。光纖光柵傳感技術以其自身的性能優點基本能滿足拉索安全監測的技術要求。所以，開展 “基于光纖光柵系桿拱橋吊桿（系桿）的智能健康監測”科研課題具有重要的實際意義。項目內容包括：高性能光纖光柵應變與溫度傳感器研制；光纖光柵在吊桿（系桿）中的布設工藝與走線方法；光纖光柵智能吊桿（系桿）的索廠標定；智能吊桿（系桿）施工操作規程；光纖光柵智能吊桿（系桿）監測系統開發；吊桿（系桿）安全評定方法；吊桿損傷引起的整橋安全評定方法；吊桿剩余疲勞壽命估計。課題組成功地研究出智能吊桿（系桿）制作和施工操作方法，采用先進的光纖光柵傳感技術、數據采集技術和現代數據管理技術開發了吊桿（系桿）智能監測系統，包括吊桿（系桿）監測的數據采集、處理和吊桿（系桿）安全評定。
三、工程應用
課題組在課題示范工程峨邊大渡河大橋吊桿（系桿）智能健康監測的項目中，在該橋50根吊桿中的15根關鍵吊桿內共布設了40個光纖光柵傳感器，其中應變測量傳感器30個，溫度測量傳感器10個。在其8根系桿中的4根系桿內放置了16根自主開發的FBG-FRP筋傳感器，其中12根為應變傳感筋，4根為溫度傳感筋，每根應變傳感筋中有兩個光纖光柵傳感器，每根溫度傳感筋中含一個光纖光柵傳感器。該項目成功地實現了采用光纖光柵傳感技術對系桿拱橋的吊桿（系桿）進行施工和運營狀態監測，是國內外首次將光纖光柵傳感器放入拱橋系桿中，監測其施工和運營狀態。
四、主要結論
本項目研制開發了滿足橋梁拉索監測的高性能光纖光柵應變與溫度傳感器，并研究了其布設工藝；成功地研制出滿足工程應用的光纖光柵智能橋梁拉索；開發了基于光纖光柵傳感器的橋梁拉索施工和運營監測系統；將光纖光柵應變傳感器應用于峨邊大渡河大橋的系桿張拉施工監控中，并根據監測到的數據指導施工實踐。該項目的應用研究成果達到國際先進水平，并取得了顯著的社會和經濟效益，具有重要的推廣應用價值。
