用上百個傳感器守護蘇州高速公路?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)試并試運行了尹山斜拉橋BIM（Building?Information Modeling）健康監(jiān)測系統(tǒng)。這座新橋梁監(jiān)測系統(tǒng)是基于物聯(lián)網(wǎng)、傳感器、云計算技術(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個傳感器，可供技術(shù)人員實時了解到該橋的實時狀況。

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

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

借助這些傳感器測得的數(shù)據(jù)，在系統(tǒng)管理平臺，技術(shù)人員只需輕點鼠標(biāo)，便可看到以三維立體模型呈現(xiàn)的尹山斜拉橋的各項實時監(jiān)測數(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，安裝有一對對白色的小方盒。該橋安全監(jiān)測項目的項目經(jīng)理陳果介紹，盒子里面是加速度傳感器，主要對拉索索力進行監(jiān)測，橋上一共裝了10對20個。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個裂縫監(jiān)測設(shè)備。陳果說，裂縫儀設(shè)備是對既有裂縫寬度進行不間斷監(jiān)測，如果發(fā)現(xiàn)裂縫寬度擴大到一定程度，要采取措施封縫，更嚴(yán)重的就要進行維修加固。

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

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

使用BIM監(jiān)測系統(tǒng)后，橋梁養(yǎng)護管理的效率明顯提升。原先采取人工監(jiān)測，半年監(jiān)測一次，現(xiàn)在24小時監(jiān)測，監(jiān)測數(shù)據(jù)實時反饋到管理平臺，有異常情況第一時間就能發(fā)現(xiàn)。

據(jù)了解，該監(jiān)測系統(tǒng)還設(shè)置了三級預(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)場檢查時對報警處進行重點核查；出現(xiàn)橙色預(yù)警，要求預(yù)警第二天派人抵達(dá)現(xiàn)場進行人工檢查，5日內(nèi)提交橙色預(yù)警報告；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)場進行人工檢查，并進行全橋檢查，次日要提交紅色預(yù)警報告。

關(guān)于加速度傳感器

加速度傳感器是一種能夠測量加速度的傳感器。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，通過對質(zhì)量塊所受慣性力的測量，利用牛頓第二定律獲得加速度值。