应用案例
案例分享| 港珠澳大桥全寿命周期动态测量系统应用
发布时间:2020-08-25

 
港珠澳大桥是“一国两制”框架下、粤港澳三地首次合作共建的超大型跨海通道,全长55公里,设计使用寿命120年,总投资约1200亿元人民币。大桥于2003年8月启动前期工作,2009年12月开工建设,筹备和建设前后历时达十五年,于2018年10月开通运营。
 
大桥主体工程由粤、港、澳三方政府共同组建的港珠澳大桥管理局负责建设、运营、管理和维护,三地口岸及连接线由各自政府分别建设和运营。主体工程实行桥、岛、隧组合,总长约29.6公里,穿越伶仃航道和铜鼓西航道段约6.7公里为隧道,东、西两端各设置一个海中人工岛(蓝海豚岛和白海豚岛),犹如“伶仃双贝”熠熠生辉;其余路段约22.9公里为桥梁,分别设有寓意三地同心的“中国结”青州桥、人与自然和谐相处的“海豚塔”江海桥,以及扬帆起航的“风帆塔”九洲桥三座通航斜拉桥。
 
香港连接线(HKLR)由双3车道高速公路和硬路肩组成,全长约12公里,连接香港特别行政区(HKSAR)边界的高铁港防线和香港国际机场岛(HKIA)东北水域的香港过境设施(HKBCF)。

香港连接线段的结构健康监测(SHM)和维护管理系统(MMS)的性能规格基于HKLR参考设计。SHM和MMS维护HKLR参考设计对SHM和MMS的功能要求,但包括九项增强功能:

1.      直接监测墩段中粘结的内部后张(U型垂直)钢筋的应力(应力和松弛)
2.      直接监测甲板段中未粘结的外部后张预应力筋(应力和松弛)
3.      间接监控(腐蚀气体的浓度)墩段中嵌入式钢筋的腐蚀状态
4.      对于能见度和环境气象进行动态监测和预警
5.      使用加速度计来监测船舶撞击和地震活动对桥梁的影响
6.      提高公路交通监控的准确性和有效性
7.      码头横梁的实时监控
8.      增强了对码头支撑处所选箱形梁顶部法兰的腐蚀监测
9.      在中跨中增强了应变监测以进行挠度动态监测
 
SHM系统按照HKLR参考设计的要求监视HZMB的长期动态状态和运行状况。多功能测量和控制单元CR6被用作核心数据采集单元(DAQ)。 DAQ接入了多种类型传感器如:振弦式位移计,振弦式应变计,振弦式称重传感器,温度传感器和能见度传感器,加速度计,腐蚀传感器等,总数量超过2700只。系统采用了独特的VSPECT技术,采用革新性的振弦信号分析技术,降低噪声干扰;并采用了业界首创的振弦传感器信号高频测量技术(20Hz以上的高速测量能力),实现传统振弦传感器的高速动态测量,彻底解决桥梁全寿命周期的动态监测需求。
 
不仅如此,为了解决海量数据传输和存储问题,Campbell Scientific采用了独有的CPI(CAN外围接口)总线与数据记录器通信协议,实现了各种物理网络拓扑结构以高速率在长距离设备之间进行通信,同步采用了LNDB数据库平台从分布式数据记录器检索数据,然后将数据实时推送到数据库中以进行进一步的分析和可视化,完全保证了大数据的时效传输和存储。
 
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