案例分享 | 让屹立90年的海上大桥焕发青春

复杂修复过程中桥梁结构性能和完整性监测

Herc_lio Luz 大桥设计于1922年，四年后通车，它是连接 Florian_polis 岛和巴西大陆之间的第一座桥梁。90多年来，它一直遭受着海水的侵蚀、结构的自然磨损、荷载的不断增加，远远超出桥梁的设计参数。

尽管一直对桥梁进行预防性维护，但这并没有阻止它1991年以来完全关闭。除了进行交通封闭外，沥青地面也被完全移除，以减少永久荷载。

问题

自通车以来，Herc_lio Luz 大桥一直遭受着海水的侵蚀、结构的自然磨损、荷载的不断增加，远远超出桥梁的设计参数。尽管一直对桥梁进行预防性维护，但这并没有阻止它1991年以来完全关闭。现在，需要对桥梁进行修复，并保持原来的设计结构外观。

解决方案

Teixeira Duarte 公司受雇于 Herc_lio Luz 大桥的全面修复，大约需要三年时间。包括更换主塔中的轴承支架、加固和恢复基础和金属结构等。在这个项目中，Teixeira Duarte 公司决定使用 HBM 布拉格光栅测试技术，来监测结构关键点的应变、倾斜度、温度等。

结果

该项目中最关键的部分，跨桥辅助结构的负载转移已经成功实施。在修复完成后，将进行持续监控。

测试系统结构

测试系统采用混合架构，同时使用了布拉格光栅(FBG)传感器和传统的电气传感器，进行变形、温度、风速和海流测量等。沿800m桥梁布置了两条24路复用光纤，3个 HBM 光纤解调仪用于采集284个光纤传感器，HBM PMX 数据采集系统用于读取传统电气传感器数据。

为了方便和加快安装过程，光纤传感器均采用预装配的方式交付，并采用了两种不同的安装方法。由于桥梁是金属结构，例如中央桁架和辅助支架，采用点焊方式。而对于眼杆等，采用黏贴方式安装。所有连接均由专用盒子保护。

• A) 眼杆 (O's);
• B) 下部辅助支架 (AI's);
• C) 辅助塔 (TA's);
• D) 下弦 (IC's);
• E) 上弦 (CS's);
• F) 钢筋对角线 (DR's)

“技术上最复杂的活动是负荷转移过程，例如进行眼杆更换时需要进行张力释放，并使用应变传感器对原始和临时金属结构上的多个点进行应变测量，采用测斜仪进行倾斜度测量等。包括气候传感器在内，需要312个传感器。HBM 采用的混合测量技术（光纤和传统电气传感器）确保了项目的快速安装和实施。” Ricardo Martins，Teixeira Duarte项目工程师解释道。

数据采集系统

采集设备通过以太网与控制室相连。总共使用了两台计算机：一台用于全天候数据的监测和记录，另一台用于已记录数据的后处理。整个系统采用的是 HBM catman 软件进行进行数据采集、记录和分析。通过脚本自动执行某些任务，例如为现场操作员和远程工程师定期生成报告和警报等。

主控制室内数据采集系统

桥梁修复中应变测量的重要性

在 Herc_lio luz 大桥的修复过程中，一些步骤非常关键。例如，工作开始和结束时的负荷转移。这些负荷转移是采用液压千斤顶来提升桥面，以便将眼杆支撑的荷载转移到下部临时结构，形成建造的四个“支撑塔”。在这种结构中，如果结构严重损坏，这种荷载传递会导致桥梁或临时结构失效。为了确保整个过程的最大安全性，需要对临时结构中的多个点的应变进行测量，以评估结构和桥梁传递荷载是否均匀，是否按预期发生了荷载释放。

荷载传递过程分阶段进行，每一步之后，负责项目的工程师都需要将结果与模拟数值进行比较，以确认结构的性能是否在预期范围内。另外，还对临时结构的塔架和桥梁本身进行了倾斜度测量。

另一个重点是测量风和潮汐产生的负荷。这座桥梁位于岛屿和大陆之间的一个变窄点上，风速极高，很多时候会影响修复工程。因此在应变和倾斜度测量的同时，还需对海流和风进行测量。

上: 铆钉固定

下: 已安装的应变片

HBM 的技术和经验在整个监测系统的安装过程中为我们提供了极大的帮助，尽管安装期间出现了不利的天气条件。安装结束后，并在运营的第一个月为我们提供了直接支持，并签订了技术援助协议。系统的维护由 Teixeira Duarte 的技术人员执行，并在现场接受了 HBM 的培训，HBM 还将为整个项目提供远程支持。Ricardo Martins说，这种良好的合作关系使监测系统得以正常运行。