用上百個(gè)傳感器守護(hù)蘇州高速公路?尹山斜拉橋的安全

尹山斜拉橋是位于蘇州的一座高速公路橋，2019年8月，該橋最新安裝調(diào)試并試運(yùn)行了尹山斜拉橋BIM（Building?Information Modeling）健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。這座新橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是基于物聯(lián)網(wǎng)、傳感器、云計(jì)算技術(shù)，這在蘇州高速公路橋梁上還是首次應(yīng)用。目前，在尹山斜拉橋上，裝了將近100個(gè)傳感器，可供技術(shù)人員實(shí)時(shí)了解到該橋的實(shí)時(shí)狀況。

尹山斜拉橋位于滬常高速（S58），于2004年10月建成通車，設(shè)計(jì)使用年限為100年。橋梁全長(zhǎng)815米，全寬36.5米，主跨跨越京杭大運(yùn)河，橋面道路為雙向六車道，是一座獨(dú)塔、單索面、不對(duì)稱預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋。

據(jù)了解，此次試運(yùn)行的尹山斜拉橋BIM健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，主要借助加速度傳感器、裂縫儀、傾角傳感器等100多個(gè)傳感器監(jiān)測(cè)設(shè)備，這些傳感器相當(dāng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳感器系統(tǒng)，可對(duì)主橋部分進(jìn)行全方位監(jiān)測(cè)。

借助這些傳感器測(cè)得的數(shù)據(jù)，在系統(tǒng)管理平臺(tái)，技術(shù)人員只需輕點(diǎn)鼠標(biāo)，便可看到以三維立體模型呈現(xiàn)的尹山斜拉橋的各項(xiàng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，例如斜拉索索力、交通荷載、結(jié)構(gòu)裂縫等等， 內(nèi)置有

比如，在尹山斜拉橋橙紅色的斜拉索上，安裝有一對(duì)對(duì)白色的小方盒。該橋安全監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的項(xiàng)目經(jīng)理陳果介紹，盒子里面是加速度傳感器，主要對(duì)拉索索力進(jìn)行監(jiān)測(cè)，橋上一共裝了10對(duì)20個(gè)。拉索如果有疲勞損傷，或者被雨水腐蝕了，這些異常情況都能通過加速度傳感器采集到的數(shù)據(jù)體現(xiàn)出來。

在索塔、主梁、橋墩等處，還裝有16個(gè)裂縫監(jiān)測(cè)設(shè)備。陳果說，裂縫儀設(shè)備是對(duì)既有裂縫寬度進(jìn)行不間斷監(jiān)測(cè)，如果發(fā)現(xiàn)裂縫寬度擴(kuò)大到一定程度，要采取措施封縫，更嚴(yán)重的就要進(jìn)行維修加固。

另以大橋上53米高的橋塔為例，由于橋塔很難爬，人工監(jiān)測(cè)時(shí)要用到消防云梯，日常巡檢時(shí)只能做遠(yuǎn)程觀測(cè)，現(xiàn)在作為BIM監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的一個(gè)監(jiān)測(cè)分項(xiàng)，塔頂上安裝了傾角傳感器，該儀器可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)橋塔有無發(fā)生偏移。

此外，在大橋西端，還有兩臺(tái)埋在地下的不停車稱重系統(tǒng)，通過秤臺(tái)可以測(cè)量出貨車的重量，通過光柵可測(cè)量出軸組信息，結(jié)合兩方面的數(shù)據(jù)，對(duì)每輛經(jīng)行車輛的軸重、總重、車速等進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄，并反饋給管理方，作為查處超限超載的依據(jù)。

使用BIM監(jiān)測(cè)系統(tǒng)后，橋梁養(yǎng)護(hù)管理的效率明顯提升。原先采取人工監(jiān)測(cè)，半年監(jiān)測(cè)一次，現(xiàn)在24小時(shí)監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)反饋到管理平臺(tái)，有異常情況第一時(shí)間就能發(fā)現(xiàn)。

據(jù)了解，該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還設(shè)置了三級(jí)預(yù)警，即黃色、橙色及紅色預(yù)警。其中，黃色預(yù)警，要求記錄預(yù)警狀態(tài)，在人工檢查周期現(xiàn)場(chǎng)檢查時(shí)對(duì)報(bào)警處進(jìn)行重點(diǎn)核查；出現(xiàn)橙色預(yù)警，要求預(yù)警第二天派人抵達(dá)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行人工檢查，5日內(nèi)提交橙色預(yù)警報(bào)告；發(fā)生紅色預(yù)警，要求立即口頭通知業(yè)主，當(dāng)天就要派人抵達(dá)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行人工檢查，并進(jìn)行全橋檢查，次日要提交紅色預(yù)警報(bào)告。

關(guān)于加速度傳感器

加速度傳感器是一種能夠測(cè)量加速度的傳感器。通常由質(zhì)量塊、阻尼器、彈性元件、敏感元件和適調(diào)電路等部分組成。傳感器在加速過程中，通過對(duì)質(zhì)量塊所受慣性力的測(cè)量，利用牛頓第二定律獲得加速度值。