基于结构响应测量的箱梁桥防倾覆监测系统

? 摘要本发明提出一种基于结构响应测量的箱梁桥防倾覆监测系统。该系统通过在桥墩上支座左右两端安装位移传感器，来获取相应测点处的竖向位移。由竖向位移折算出梁体转角，也即支座转角（正常工作情况下，梁体和支座紧密接触）。根据支座转角来判断支座是否会发生脱空，进一步判断桥梁是否有形成转动机制发生倾覆的可能性

? 摘要

本发明提出一种基于结构响应测量的箱梁桥防倾覆监测系统。该系统通过在桥墩上支座左右两端安装位移传感器，来获取相应测点处的竖向位移。由竖向位移折算出梁体转角，也即支座转角（正常工作情况下，梁体和支座紧密接触）。 根据支座转角来判断支座是否会发生脱空，进一步判断桥梁是否有形成转动机制发生倾覆的可能性 。本发明具有计算简单，系统成本低，施工方便等优点， 适用于各类箱梁桥的防倾覆监测 。

?技术领域

本发明属于桥梁健康监测领域，涉及一种适用于各类箱梁桥的防倾覆监测系统，特别涉及支座脱空控制条件、倾覆判别准则以及基于时变可靠度的评估方法。

? 技术背景

箱梁桥，尤其是独柱墩曲线箱梁桥，被广泛应用于城市高架桥、互通立交桥以及匝道桥。但是，该类桥梁多为整体吊装结构，重心较高；独柱墩桥梁墩顶较窄，使得支座间的距离受限，有时甚至只能采用单支座。因此，该类桥梁存在自身抗倾覆能力不足的问题。另一方面，随着经济的快速发展，规范制定的车辆荷载已不再适用于现行车辆，车辆超载问题日益严重且普遍。重车或超载车单侧加载形成超限倾覆力矩的概率很大，结构发生倾覆的潜在危险不容忽视。近年来，我国已发生多起箱梁桥倾覆事故，引起社会广泛关注。

现有关于此类桥梁抗倾覆的研究，主要针对抗倾覆稳定系数的计算以及抗倾覆能力影响因素的分析，以此来指导桥梁结构横向稳定性的计算设计。然而，对于已经建成的桥梁，由于车辆荷载的随机性，设计过程中难以周全地考虑超载、异常交通流等情况；而且，结构本身抗力也具有不确定性。所以，尽管在设计时采用了抗倾覆稳定系数对桥梁的抗倾覆能力进行了规定，但在实际使用时并不能完全确保结构安全。

关于倾覆机理的研究表明，桥梁的倾覆过程可以描述为：在汽车和其他荷载的倾覆力作用下，单向受压支座依次脱空至倾覆轴外侧无其他支点，结构边界条件失效而失去平衡的过程。在桥梁结构的支座、桥墩等部件设计合理、性能完好的条件下，梁体发生过大转角导致部分支座脱空，并使得梁体形成转动机制是发生倾覆的前提。

为了有效把握桥梁运营期间的实际安全状态， 准确评估桥梁是否有发生倾覆的风险，避免、预警以及报警倾覆事故 ，开发一种箱梁桥的防倾覆监测系统是迫切需要的。

? 说明书附图

图1 说明书附图

? 应用实例

将本发明技术所公开的防倾覆监测系统部署于上海同济路EN匝道桥，并通过对监测数据的分析表明了该方法的可行性与有效性。图2为支座实际转角和容许转角的关系（以2017年9月1号数据为例），图3为各个支座之间脱空概率的比较情况（以2017年9月份连续30天观测数据为例）

图2 支座实际转角和容许转角的关系

图3 各支座之间脱空概率的比较情况