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案例分享 | 港珠澳大橋全壽命周期動態測量系統應用

發布時間：2021-09-26 瀏覽次數：4398 來源：歐美大地

港珠澳大橋全長55公里，設計使用壽命120年，總投資約1200億元人民幣。大橋于2003年8月啟動前期工作，2009年12月開工建設，籌備和建設前后歷時達十五年，于2018年10月開通運營。

大橋主體工程由粵、港、澳三方政府共同組建的港珠澳大橋管理局負責建設、運營、管理和維護，三地口岸及連接線由各自政府分別建設和運營。主體工程實行橋、島、隧組合，總長約29.6公里，穿越伶仃航道和銅鼓西航道段約6.7公里為隧道，東、西兩端各設置一個海中人工島（藍海豚島和白海豚島），猶如“伶仃雙貝”熠熠生輝；其余路段約22.9公里為橋梁，分別設有寓意三地同心的“中國結”青州橋、人與自然和諧相處的“海豚塔”江海橋，以及揚帆起航的“風帆塔”九洲橋三座通航斜拉橋。

香港連接線（HKLR）由雙3車道高速公路和硬路肩組成，全長約12公里，連接香港特別行政區（HKSAR）邊界的高鐵港防線和香港機場島（HKIA）東北水域的香港過境設施（HKBCF）。

香港連接線段的結構健康監測（SHM）和維護管理系統（MMS）的性能規格基于HKLR參考設計。SHM和MMS維護HKLR參考設計對SHM和MMS的功能要求，但包括九項增強功能：

1.      直接監測墩段中粘結的內部后張（U型垂直）鋼筋的應力（應力和松弛）
2.      直接監測甲板段中未粘結的外部后張預應力筋（應力和松弛）
3.      間接監控（腐蝕氣體的濃度）墩段中嵌入式鋼筋的腐蝕狀態
4.      對于能見度和環境氣象進行動態監測和預警

5.      使用加速度計來監測船舶撞擊和地震活動對橋梁的影響
6.      提高公路交通監控的準確性和有效性
7.      碼頭橫梁的實時監控
8.      增強了對碼頭支撐處所選箱形梁頂部法蘭的腐蝕監測
9.      在中跨中增強了應變監測以進行撓度動態監測

SHM系統按照HKLR參考設計的要求監視HZMB的長期動態狀態和運行狀況。測量和控制單元CR6被用作核心數據采集單元（DAQ）。 DAQ接入了多種類型傳感器如：振弦式位移計，振弦式應變計，振弦式稱重傳感器，溫度傳感器和能見度傳感器，加速度計，腐蝕傳感器等，總數量超過2700只。系統采用了VSPECT技術（* VSPECT振弦譜分析技術），采用的振弦信號分析技術，降低噪聲干擾；并采用了振弦傳感器信號高頻測量技術（20Hz以上的高速測量能力），實現傳統振弦傳感器的高速動態測量，解決橋梁全壽命周期的動態監測需求。

不僅如此，為了解決海量數據傳輸和存儲問題，Campbell Scientific采用CPI（CAN外圍接口）總線與數據記錄器通信協議，實現了各種物理網絡拓撲結構以高速率在長距離設備之間進行通信，同步采用了LNDB數據庫平臺從分布式數據記錄器檢索數據，然后將數據實時推送到數據庫中以進行進一步的分析和可視化，保證了大數據的時效傳輸和存儲。