上海长江隧桥结构健康监测系统2010年运营维护总结报告(NXPowerLite)

上海巨一科技发展有限公司

Shanghai JUYEE Science &Technology Development Co.,Ltd.

上海长江隧桥结构健康监测系统

文件名称 文件编号 生效日期 2010年运营维护总结报告 GCB-ZYZN-001 文件版本 A1 2011年1月7日 序号 版本 修订 状态 章节 全部 内容摘要 总结报告 编制 何欢庆 罗艳利 审核 刘学 徐刚 批准 周哲峰 生效日期 备注 (1) A1 完成稿 2011-01-07

上海长江隧桥结构健康监测系统2010年运营维护总结报告

目 录

1 1.1 1.2

概述 .................................................................................................................................................... 1 健康监测系统总体介绍 ....................................................................................................................... 1 健康监测系统简介 ............................................................................................................................... 1

1.2.1 1.2.2 1.2.3 1.2.4 1.2.5 1.2.6 1.3

系统功能 ..................................................................................................................................... 1 系统特点 ..................................................................................................................................... 2 监测内容 ..................................................................................................................................... 2 系统结构 ..................................................................................................................................... 2 硬件总体框架 ............................................................................................................................. 3 软件总体框架 ............................................................................................................................. 3

系统运营养护管理模式 ....................................................................................................................... 4

1.3.1 1.3.2 1.3.3 2 2.1

管理理念 ..................................................................................................................................... 4 管理目标 ..................................................................................................................................... 4 管理模式 ..................................................................................................................................... 4

健康监测系统运行情况详述 .............................................................................................................. 5 系统运营情况 ....................................................................................................................................... 5

2.1.1 2.1.2 2.2

长江大桥大桥传感器运营情况汇总.......................................................................................... 6 长江隧道传感器运营情况汇总 ................................................................................................. 7

系统管理 ............................................................................................................................................... 9

2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.3 2.4

日常系统管理 ........................................................................................................................... 10 数据维护 ................................................................................................................................... 11 运营养护管理 ........................................................................................................................... 11

监测数据在线评估 ............................................................................................................................. 12 系统运行状况分析 ............................................................................................................................. 15

2.4.1 2.4.2 3 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 4

现有系统应用状况分析 ........................................................................................................... 15 运营养护工作管理措施 ........................................................................................................... 16

健康监测系统运营养护 .................................................................................................................... 17 网络系统管理运营养护流程 ............................................................................................................. 17 长江隧桥健康监测系统运营养护流程 ............................................................................................. 18 故障处理流程 ..................................................................................................................................... 19 大桥设备故障处理流程图 ................................................................................................................. 20 系统设备巡检记录 ............................................................................................................................. 20 结构安全监测及评估情况 ................................................................................................................. 21

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4.1 实时监测在线评估数据分析 ............................................................................................................. 21

4.1.1 4.1.2 4.1.3 4.1.4 4.1.5 4.1.6 4.2

各区段在线评估分值趋势分析 ............................................................................................... 21 环境温度指标监测趋势分析 ................................................................................................... 22 风荷载指标监测趋势分析 ....................................................................................................... 23 变形指标监测趋势分析 ........................................................................................................... 23 监测索力趋势分析 ................................................................................................................... 27 典型截面应力应变监测趋势分析 ........................................................................................... 30

典型人工检测数据分析 ..................................................................................................................... 36

4.2.1 4.2.2 4.2.3 4.2.4 4.2.5 4.3 4.4

索力 ........................................................................................................................................... 36 隧道沉降 ................................................................................................................................... 38 隧道直径收敛 ........................................................................................................................... 39 大桥线形 ................................................................................................................................... 40 伸缩缝缝宽 ............................................................................................................................... 41

重要监测数据相关性分析 ................................................................................................................. 44 异常事件分析 ..................................................................................................................................... 46

2010.04.27翻车事故 ................................................................................................................ 46

4.4.1

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1 概述

1.1 健康监测系统总体介绍

上海崇明越江通道长江隧桥工程是连接上海浦东、长兴岛和崇明岛的特大型市政工程，该工程采用“南隧北桥”方案，以隧道形式连通浦东和长兴岛，以桥梁形式连通长兴岛和崇明岛。上海长江隧道全长8.955km，其中江中盾构段长约 7.472km，衬砌外径达15m，为当前世界之最；上海长江大桥全长9.5km ，主要组成部分包括一座主跨730m 的主航道斜拉桥，一座140m 跨径的预应力混凝土连续梁辅航道桥，各种跨径的混凝土连续梁桥及105m七跨连续等高度钢砼叠合梁桥。上海长江隧桥工程设计使用寿命为100年，并预留轨道交通线。

长江隧桥结构健康监测系统综合现代传感技术、网络通讯技术、信号分析与处理技术、计算机技术、数据管理方法、预测技术及结构分析理论等多个领域的知识，系统的应用极大地延拓桥梁检测领域，提高预测评估的可靠性。当结构出现异常或损伤后，结构的某些局部或整体的参数将表现出与正常状态不同的特征，通过安装传感器系统便可拾取这些信息，而对信息的识别则可确定损伤的位置及相对程度。经过对损伤敏感特征量的长期观测及分析，可掌握桥梁性能劣化的演变规律，以采取相应的改善措施，延长桥梁使用寿命。隧桥结构健康监测系统可为桥梁状态与安全评估提供即时客观的依据。

上海巨一科技发展有限公司为长江隧桥建立桥梁结构健康监测系统，其核心目标是将桥梁人工检查、定期监测与先进的健康监测系统有机结合，以期有效消除现存监测方法中的诸多不足，达到准确评估桥梁结构健康状态，及时地为隧桥养护提供结构状态信息，为桥梁结构的科学养护提供技术支持。从竣工到现在的一年运行时间，通过我们巨一员工对隧桥健康监测系统24小时的全力监控，认真细致的数据分析，和对整个系统的维护；以及在长江隧桥管理公司领导的指导和市政养护、桥隧公司的密切支持配合下，积累了一整套运营与养护的经验和资料，为长江隧桥今后的运营与养护工作的顺利开展，打下了扎实基础。

1.2 健康监测系统简介

1.2.1 系统功能

➢ 监测隧桥的结构安全及运营状况；

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➢ 提供隧桥定期维修养护所需要的信息；

1.2.2 系统特点

➢ 具有长期、实时、同步、连续地进行数据采集的能力； ➢ 具有强大的数据传输、处理、显示、存档和远程共享能力； ➢ 具有自检、校准、控制功能；

➢ 具有正常状态评估和突发事件况评估的能力； ➢ 具有良好的可更换性和升级能力。

1.2.3 监测内容

墩台差异沉降、箱梁挠度、大气温度、砼温度、钢结构温度、风速与风向、气象、梁动态挠度、梁静态应变、梁动力特性、钢结构疲劳、塔顶变形、塔动力特性、斜拉索索力及振幅、梁端位移、地震、船撞时结构的响应、结构温度、箱梁挠度、梁动态变形、隧道两侧水土压力、钢筋应力、结构差异变形、钢筋锈蚀程度、管片混凝土应力等。

1.2.4 系统结构

长江隧桥结构健康监测系统的总体功能框架如图所示，传感器系统、数据采集与传输系统、数据处理和控制系统及结构健康评估系统通过固定式网络系统相互衔接，检查及维护系统则通过临时网络设备对以上系统进行检查维护。

底层传输网络（Sensory System）◆风◆温度◆应变◆加速度◆挠度◆差异沉降◆索力◆ GPS◆倾斜仪◆疲劳计◆伸缩仪（Data Acquisition System）上层传输网络传感器系统工作站系统信号调理◆信号放大◆信号过滤◆模拟/数字转换数据处理和控制系统（Data Processing & ControlSystem）数据通讯◆数据接收◆控制信号发送数据处理◆◆◆◆数据预处理数据二次处理数据存储数据融合处理数据采集◆◆◆◆数据采样数据存储（编档）数据预处理采样控制数据显示◆◆◆◆◆原始数据处理后数据桥梁变形状况系统工作状态各类资料及参数在线评估◆分级预警◆工作状态评级◆日常报表检查及维护系统（Inspection & Maintenance System）数据通讯◆数据传输◆控制信号接收数据流（固定网络传输）数据流（临时连接传输）健康监测系统总体框架

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1.2.5 硬件总体框架

上海长江隧桥结构监测系统硬件由五大部分组成：

上海长江大桥传感器子系统监测区段桥梁结构各类传感器监测区段桥梁结构各类传感器……集线器……专用传感器调理采集设备传感器调理采集设备采集计算机（RT操作系统）……专用传感器调理采集设备传感器调理采集设备采集计算机（RT操作系统）……专用传感器调理采集设备…………调理采集设备集线器……上海长江隧道监测截面隧道结构外场机柜各类传感器配电防雷数据采集子系统集线器调理采集设备节点交换机节点交换机箱梁内工作站机柜远程电源监控UPS数据传输子系统箱梁内工作站机柜管片内壁采集设备箱综合监控数据传输主干网络交换机及其它网络设备综合布线数据处理与控制子系统监控终端监控终端综合监控网络设备Internet监控终端数据接收、数据处…理、数据库服务器…应用服务器(UNIX操作系统)……辅助支持系统监控中心局域网监控终端 1）传感器子系统：由布置在桥梁结构和隧道结构上的各类传感器和专用设备等组成，主要传感器采用后安装方式，安装在结构表面或者在结构表面钻孔埋设；

2）数据采集子系统：由布置在桥梁箱梁内和隧道管片内壁上的调理设备、采集设备、采集计算机和传感器电缆网络等组成；

3）数据传输子系统：由布置在桥梁外场工作站机柜、隧道外场采集设备机箱及监控中心机房内的网络传输设备及网络传输线缆组成；

4）数据处理与控制子系统：由布置在监控中心的小型机系统、服务器系统，以及工作站组成，长江大桥和长江隧道共用一套数据处理和控制子系统；

5）辅助支持系统：由隧桥外场及监控中心辅助上述系统正常运行的设备组成，包括外场机柜、外场机箱、配电及UPS、防雷和远程电源监控等子系统。

1.2.6 软件总体框架

软件系统共分四大部分：

1）数据采集工作站软件：完成数据采集、传输和本地存储的工作；

2）数据处理服务器软件：完成数据接收、控制、数据处理、数据显示、在线评估及预警等工作；

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3）数据库服务器软件：完成数据存储和管理工作； 4）系统维护软件：完成系统诊断和调试工作。

1.3 系统运营养护管理模式

1.3.1 管理理念

巨一科技管理的理念是“以人为本、科学管理”。建立一流的管理、一流的团队，一流的技术、一流的服务、一流的绩效，树立一套完善的结构健康监测运营养护体系，为长江隧桥的正常运行提供高品质、高速度的质量服务保障。

1.3.2 管理目标

巨一公司永远追求的管理目标是：“运营服务零距离、维修养护零缺陷、安全管理零事故”的三大目标。

A. 运营服务零距离： ✓ ✓ ✓ ✓ ✓

7×24小时对长江隧桥健康监测系统实行实时监控； 所有检测点的设备运营数据与信息传递及时、准确、全面； 监控与分析数据做到快速、准确；

运营养护流程规范与通畅，各类记录齐全；

应急处置响应及时，措施有力到位，维护大桥和隧道突发事件下的运营秩序。

B. 维修养护零缺陷 ✓ ✓ ✓

严格执行标准化管理流程，规范维修养护程序，提高技术人员维修养护水平； 建立现场管理、安全和监督机制，不断改进和完善维修养护质量； 提高维修养护的科技含量，改进和完善维修养护工艺、方法，降低成本。

C. 安全管理零事故 ✓ ✓ ✓

建立安全管理网络，落实安全责任制； 无各类工伤事故；

无各类交通违章和重大有责交通事故。

1.3.3 管理模式

巨一公司在应对长江隧桥地理位置的特殊性和运营养护工作的重要性，特制定以公司总经理总负责、总工程师为技术核心，工程部和研发中心二个部门的二级管理。同时，工程部专设一个运营养护团队，将技术骨干分为大桥运营养护维护班组和健康监测数据评估技术班组，整个大桥和隧道现场设备养护和在线数据评估均由工程部经理直接领导下的

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班长负责运行与管理。

A. 一般运营养护方式 ✓ ✓ ✓ ✓ ✓

7*24小时值班工程师执行实时健康监测数据和系统设备监测； 每周一次养护工程师对网络系统运营状况测试；

每月一次养护工程师对网络设备、健康检测系统设备的养护； 发现异常及时分析与判断，快速做出响应并按公司相关流程程序执行； 当出现故障时，养护工程师第一时间赶赴现场，迅速按公司故障流程和应急处

理流程执行；

✓

网络设备工程师、软件工程师、数据分析工程师各自按自己的职责，每天对网

络系统各个部分实时检测；

✓

网络设备工程师、软件工程师、数据分析工程师和养护工程师每季度对健康监

测系统设备和数据进行汇总分析，判断系统运行的状况；

✓ ✓ ✓

当设备出现故障时，联合设备服务商共同完成舍不得养护、维修与更换； 一般网络或软件故障在2小时内完成，一般设备故障在24小时内完成； 一般国产设备维修与更换一般在48小时内完成，进口设备维修与更换在一周

内完成；特殊情况另计；

✓

每次上桥养护与维修作业，与市政养护、桥隧公司等进行沟通，确保各项作业

工作顺利进行和工作人员、车辆的安全；

✓ ✓

每月向管理公司递交一份运营报告和设备运营养护、维修报告；

特殊情况或重大设备故障，及时向管理公司汇报，并详细说明相关处理方案。

B. 特定情况运营养护方式 ✓ ✓

重要领导来访、节假日前对系统各个设备进行安全养护巡查；

在台风、暴雨、冰冻、大雪等自然灾害来临的前后，对系统各个设备进行安全

养护巡查；

✓

对由于台风、暴雨、冰冻、雪、迷雾或地震等自然灾害造成各类灾害，所有运

营人员不得脱岗，在保证自身安全的前提下，等待救援。

2 健康监测系统运行情况详述

2.1 系统运营情况

从2009年12月至2010年12月运营维护期间，作为长江隧桥健康监测系统的运营维护方。严格按照运营维护方案，对大桥、隧道的健康监测系统传感器及设备定期巡检和维

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修。在这期间，出现不少故障，但都在方案要求时间内，及时排除故障恢复运作。保证健康监测系统对大桥、隧道结构实时变化监测数据的完整性。为科研和养护单位提供大桥和隧道结构实时变化数据，为突发事件后对大桥、隧道结构变化影响提供评估数据。具体情况如下述。

2.1.1 长江大桥大桥传感器运营情况汇总

序号 传感器名称 总数 损坏数量 损坏率 完好数量 备注 2010年4月PM62塔塔顶1 风速仪 风速仪因受自然环境影4 0 0 4 响导致风速仪损坏送供应商维修两周恢复。 2 3 4 5 6 7 8 9 大气温度计 钢结构温度 砼温度 温度补偿计 钢纵向应变 钢横向应变 砼竖向应变 砼纵向应变 5 25 22 42 74 10 8 8 0 0 0 0 0 0 0 0 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 5 25 22 42 74 10 8 8 通过5月份，6月份，810 位移计 月份数次的现场标定与4 0 0% 4 比对达到现场数据与系统数据基本一致。 11 倾斜仪 光纤合计 4 202 0 0 0% 0% 4 202 2010年12月因传感器问12 竖向加速度 34 0 0% 34 题导致幅值偏小更换现场传感器。 13 14 15 16 17 横向加速度 纵向加速度 双向加速度 三向加速度 加速度合计 14 2 4 2 56 0 0 0 0 0 0% 0% 0% 0% 0% 14 2 4 2 56 第 6 页

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18 19 20 21 22 23 24 26 27 索力计 纵向疲劳计 横向疲劳计 竖向疲劳计 疲劳计合计 GPS 静力水准 大桥传感器合计 动态称重仪 20 37 8 2 47 12 21 358 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 20 37 8 2 47 12 21 358 1 2010年3月GPS基站加高 2010年8月车道矫正 2.1.2 长江隧道传感器运营情况汇总

2.1.2.1 钢筋应力计

环号 49环 984环 985环 986环 3077环 3078环 3079环 3429环 3430环 3431环 2985环 2986环 2987环 总数 总数 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 260 9月前损坏数量 4 5 5 6 1 5 3 3 3 2 11 11 6 65 损坏率 20% 25% 25& 30% 5% 25% 15% 15% 15% 10% 55% 55% 30% 25% 至今损坏数量 4 5 6 6 1 5 3 3 3 2 12 13 6 69 损坏率 20% 25% 30% 30% 5% 25% 15% 15% 15% 10% 60% 65 30% 26.5% 至今完好数量 16 15 14 14 19 15 17 17 17 18 8 7 14 191 2.1.2.2 土压力计

环号 设备 损坏情况 损坏时间 第 7 页

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SSP3C01 985环 SSP3C02 SSP3C03 SSP3C04 SSP3P01 3430环 SSP3P02 SSP3P03 SSP3P04 SSP3G01 2986环 SSP3G02 SSP3G03 SSP3G04 已坏 正常 正常 正常 正常 正常 正常 正常 正常 正常 正常 正常 2007-6-18 从2010-7-12起恢复正常 2.1.2.3 长兴岸边段钢筋计

位置 614BD4段 设备 SSF5J05 SSF5J11 SSF5T01 SSF5T03 SS5Q08 SSF5W01 40 损坏情况 已坏 已坏 已坏 已坏 已坏 已坏 合计 数量 1 1 1 1 1 1 6 损坏时间 2010.10.9 12:00 2010.6.29 12:00 2010.8.16 6:00 2010.8.16 6:00 2010.10.6 13:00 2010.11.20 8:20 损坏率：15% 614工作井南侧 316BD5段 614BD3 总数 2.1.2.4 三向位移计

序号 1 编码 STP3101 位置 浦东工作井上行线三向位移计 浦东工作井下行线2 STP3201 三向位移计 SK1+282.500 XK1+279.660 SK2+112.500 XK2+109.660 SK2+942.50 具体位置 上行侧车道板下第一环与第二环内侧变形缝三向位移计 下行侧车道板下第一环与第二环内侧变形缝三向位移计 上行侧连接通道一处三向位移计 下行侧连接通道一处三向位移计 上行侧连接通道二处三向位移计 下行侧连接通道二处三向位移计 上行侧连接通道三处三向位移计 第 8 页

备注 2010年5月更换传感器 3 4 5 6 7 STP3102 STP3202 STP3103 STP3203 STP3104 上海长江隧桥结构健康监测系统2010年运营维护总结报告

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 STP3204 STP3105 STP3205 STP3106 STP3206 STP3107 STP3207 STP3108 STP3208 STP3109 STP3209 STP3110 XK2+939.020 SK3+772.50 XK3+7.880 SK4+602.500 XK4+597.460 SK5+432.500 XK5+431.220 SK6+262.500 XK6+261.220 SK7+092.500 XK7+091.220 长兴工作井上行线三向位移计 长兴工作井下行线下行侧连接通道三处三向位移计 上行侧连接通道四处三向位移计 下行侧连接通道四处三向位移计 上行侧连接通道五处三向位移计 下行侧连接通道五处三向位移计 上行侧连接通道六处三向位移计 下行侧连接通道六处三向位移计 上行侧连接通道七处三向位移计 下行侧连接通道七处三向位移计 上行侧连接通道八处三向位移计 下行侧连接通道八处三向位移计 上行侧车道板下倒数第一环与倒数第二环内侧变形缝三向位移计 下行侧车道板下倒数第一环与倒数第二环内侧变形缝三向位移计 20 STP3210 三向位移计 2.2 系统管理

健康监测系统为专业服务系统，运营过程中需要管理工程师、结构工程师、网络系统工程师、运营养护工程师和值班人员通力共同完成。同时，运营过程中还需要健康监测系统维护单位、科研单位、结构养护单位等外单位协作。下图为运营阶段运营养护的组织结构图。

业 主运营经理运营副经理运营维护服务日常使用人工检测数据维护日常评估系统维护科研单位养护单位

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2.2.1 日常系统管理

✓ 结构健康状态页面的日常监控

值班人员每小时一次通过健康监测系统中结构健康状态页面，按各监测内容及不同的实时监测区段设置，如动态变形（墩台相对沉降及饶度、梁塔相对变形）、结构温度、气象环境、应力应变、索力、相对沉降等，及时掌握各实时监测内容当前的实测数据和预警情况。如发现异常情况，及时通知养护工程师确认异常现象，以便采取进一步措施。做好日常记录和故障记录。

✓ 设备工作状态页面的日常监控

值班人员每小时一次通过健康监测系统中设备工作状态页面，对传感器子系统、数据采集及传输子系统、数据处理及控制子系统的所有硬件设备工作状态进行监视，具体又可分为气象监测子系统、光纤传感器监测子系统、疲劳监测子系统、GPS监测子系统、加速度监测子系统、索力监测子系统、静力水准监测子系统、动态称重监测子系统、三向位移计、统钢筋应力计、土压力计、混泥土应力计、网络传输子系统、外场机柜工作状态、监控中心设备等，值班人员通过该页面可以直观地了解健康监测系统所有设备当前的实时工作状态及设备预警信息。如发现异常情况，及时通知养护工程师进行确认，以便采取进一步措施。做好日常记录和故障记录。

✓ 人工检测及数据的录入维护

养护单位人工检测人员按检测计划定期检测系统要求的人工检测项目，并对数据及报告进行整理后录入健康监测系统。虽然人工检测数据原则上应有养护单位相关人员直接录入系统，部分较复杂的数据，也可由养护单位委托数据维护人员进行培训维护，以指导养护人员最终能够直接录入检测数据。

数据维护人员还可接受日常评估人员收集、整理、预处理的部分人工检测数据，并按预定要求录入系统。同时，数据维护人员需按日常评估人员反馈的人工检测数据维护情况，对人工检测数据进行补充、修改等维护工作。人工检测数据管理的目标是保证人工检测数据能够按照设计单位和科研单位的规划要求按期、按质地进入健康监测系统，按期就是要按照设计文件要求的检测周期，按质就是要按照设计文件要求的检测数据要求；此外，还需保证人工检测数据的完整性。数据维护人员主要负责人工检测数据的收集、整理，并按照设计文件的要求对数据进行预处理，以满足健康监测系统对人工检测数据的要求。为此，数据维护人员需切实监督执行人工检测的人员按设计要求提供完整的人工检测数据。数据维护人员维护完人工检测数据后，需编制人工检测数据维护文档。

✓ 各类文档的挂接

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日常监控人员需按照数据维护人员及日常评估人员的要求，将其编制、收集、整理的各类有关健康监测系统运营维护的文档挂接入健康监测系统，以便各级使用人员查询。

2.2.2 数据维护

✓ 基础数据的管理与维护

基础数据管理的目标是使基础数据与实际设备及结构信息相一致，保证信息的完整性和准确性，基础数据最终支撑系统的正确运行，基础数据的调整必须在实际情况调整后一周内完成。日常评估人员主要负责健康监测系统基础数据的规划、设计、和确认工作，数据维护人员负责健康监测系统基础数据的收集、整理、预处理、和录入维护工作。基础数据包括型号信息、设备信息、位置信息、通道信息、监（检）测项目、数据采样制度、布置图和预设显示方案。日常评估人员根据系统的运营情况，合理调整基础数据，或从结构养护单位及科研单位的使用反馈信息中收集、整理基础数据，并对相应的基础数据按照系统录入的要求进行预处理，以形成基础数据的规划设计文档。关键的基础数据还需获得科研单位的确认，如采样制度、通道信息、监（检）测项目等。日常评估人员编制基础数据规划设计文档，交给数据维护人员按设计文档要求维护，维护后进行结果确认；日常评估人员也可以自己维护基础数据，但是维护后需编制基础数据维护文档。

数据维护人员需按照日常评估人员确认的基础数据进行日常维护，包括基础数据的添加、修改、删除等操作。数据维护人员可进行维护的基础数据包括型号信息、设备信息、位置信息、通道信息、监（检）测项目、数据采样制度、逻辑组定义和评估体系。

✓ 人工检测数据的管理

数据维护工程师主要负责人工检测数据的收集、整理，确保完整性。按照设计要求对数据进行预处理，编制人工检测数据维护文档。

✓ 在线评估模型数据的管理

数据维护工程师应保持与科研单位的信息交流，密切维护在线评估模型数据的收集、整理、预处理、录入维护和核对确认等工作，认真完成维护记录表。

2.2.3 运营养护管理

✓ 设备的日常定期维护

系统维护人员根据预定的系统养护计划，定期对全桥所有监测设备进行专业维护，以保证设备始终处于高效的运转状态。根据养护计划，当前对主要的外场设备每个季度均进行一次定期维护工作。

✓ 故障设备的检修维护

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按照故障检修相关流程，系统维护人员在收到相应的维保单后，对故障情况进行综合分析，判断故障点和故障原因，并及时组织专业检修人员到现场对故障设备进行修理或更换，保证重要故障在2小时内恢复，以不影响系统总体运行。

✓ 7*24小时值班人员管理

运营工程师严格执行24小时值班制，按运营流程规定对网络系统、健康监测系统进行全面监测，收集数据并认真填写各类表格。发现问题与故障，及时进行分析、判断与汇报，配合养护工程师进行系统、设备的养护和维修工作。

✓ 养护工作管理

养护工程师每日对设备运行情况进行初检、分析和记录归档，严格按养护流程规定执行养护计划，对要养护、维修个更换的设备记录详尽，有据可查。对各个设备运行的性能要具有可预测性和判断准确性，及时向管理公司提出详尽的运营养护建议、措施和方案。

✓ 运营养护工具管理

运营养护班长要在每次运营养护之前，对汽车、工具、设备钥匙、防撞桶和荧光背心等必须认真、仔细的检查，并对使用情况做好详细记录。发现问题及时维修与更换。

✓ 运营养护制度与安全管理

定期对员工进行运营养护和安全性教育，做到所有人员仪表端庄，态度认真，遵章守纪。运营人员不擅自离岗和脱岗，养护人员时刻牢记安全作业的思想，做好各项安全防范工作。

2.3 监测数据在线评估

按运营管理的要求，健康监测系统每月生成在线评估简报与在线评估报告各一份； 2009年12月 ：健康监测系统在线评估简报一份、在线评估报告一份。 2010年1月：健康监测系统在线评估简报一份、在线评估报告一份。 2010年2月：健康监测系统在线评估简报一份、在线评估报告一份。 2010年3月：健康监测系统在线评估简报一份、在线评估报告一份。

2010年4月：健康监测系统在线评估简报一份、在线评估报告一份、叠合梁桥墩台差异沉降分析报告一份、阴极保护维护数据一份以及关于4月27日翻车事故临时报告一份。

2010年5月：健康监测系统在线评估简报一份、在线评估报告一份、阴极保护维护数据一份。

2010年6月：健康监测系统在线评估简报一份、在线评估报告一份、阴极保护维护数据一份。

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2010年7月：健康监测系统在线评估简报一份、在线评估报告一份、阴极保护维护数据一份。

2010年8月：健康监测系统在线评估简报一份、在线评估报告一份、阴极保护维护数据一份。

2010年9月：健康监测系统在线评估简报一份、在线评估报告一份、阴极保护维护数据一份。

2010年10月：健康监测系统在线评估简报一份、在线评估报告一份、阴极保护维护数据一份。

2010年11月：健康监测系统在线评估简报一份、在线评估报告一份、阴极保护维护数据一份。

2010年12月：健康监测系统在线评估简报一份、在线评估报告一份、阴极保护维护数据一份。

✓ 结构健康指标预警信息管理

结构健康指标预警信息管理的目标是确认预警的真实性和合理性。结构健康指标预警信息来源于日常监控人员日常使用过程中的异常情况通知及健康监测系统中结构健康指标预警。

日常评估人员在获得结构健康指标预警信息后，需立即进行预警信息真实性的确认工作，确认工作主要从预警指标的历史数据、预警指标相关传感器的历史数据、预警指标相关传感器的设备工作状态等几方面进行，设备工程师和软件工程师均需配合日常评估人员进行预警信息确认。预警信息确认后，日常评估人员需填写预警信息记录表，以跟踪预警信息的后续处理工作情况，预警信息宜每天进行一次跟踪记录。预警信息确认并记录后，日常评估人员需判断预警情况的严重程度，如属于恶劣预警情况，需尽快通知科研单位（离线评估单位）人员，并协助科研人员对预警情况进行确认和分析。经科研人员初步确认后，日常评估人员可启动恶劣预警处理预案，协调安排结构养护单位工作人员对预警情况进行现场人工检测复核，并在确认后，组织科研、养护等单位研究对策。整个预警处理过程均需记录到预警信息记录表中。

日常评估人员还需定期（按月）对结构健康指标预警情况进行汇总评估，列举事实和相应数据说明结构预警指标及其预警阀值的合理性，为科研单位（离线评估单位）定期对在线评估模型的优化提供数据基础。

✓ 在线评估模型的管理

在线评估模型管理的目标是保证在线评估模型与设计、科研单位的设计要求一致，保

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证在线评估模型相关数据的完整性和准确性。在线评估模型管理的具体范围包括：逻辑组的设置、导出量设置、评估指标量设置、评估算法参数设置、预警阀值设置、在线评估体系设置、评估权重设置、评估方法设置等内容。在线评估模型管理的主要工作包括模型数据的收集、整理、预处理、录入维护和核对等。

日常评估人员应保持与科研单位的联系，并从科研单位处获取经业主认可的在线评估模型，在线评估模型一经维护，必须得到科研单位的事后确认，并填写在线评估模型维护记录表。

日常评估人员定期（按季）对健康监测系统在线评估结果进行汇总评估，列举事实和相应数据说明在线评估模型是否或是否可能存在不合理的情况，为科研单位定期对在线评估模型的优化提供参考。

✓ 在线评估月报管理

在线评估月报是健康监测系统对结构健康状况的月度总结性报告，报告中包含报告期的结构健康在线评估体系综合评分值、建议的养护策略、具体的监测指标的月度统计数据等内容。在线评估月报维护的工作目标是保证业主、养护单位、科研单位能每月获得与实际情况相符的结构健康状况的在线评估报告，并起到指导结构养护工作的作用。

日常评估人员每月26日，在完成本期人工检测数据管理的基础上，在线生成相应的在线评估结果（打分表），对其中人工检测需人工评分的部分可参考设计要求和养护单位共同评分。在线评估结果生成后，按设计文件的预设方案，明确养护指导策略。最后，通过系统生成完整的在线评估报告初稿，使用Office工具对报告进行补充和修饰，并打印装订成文。下月5日前需向业主提交上个月的在线评估报告。

✓ 突发事件在线评估报告的管理

突发事件是按设计文件定义的影响结构安全的事件，包括大风、船撞、地震等事件。突发事件在线评估报告是对突发事件发生前后相应荷载源和结构响应的综合性评估报告，该报告维护的目标是保证按设计文件的要求对每次突发事件前后的结构健康状态做在线评估，以真实反映突发事件前后结构的正常工作状态。突发事件在线评估报告的内容和格式尚需和科研单位进一步研究确认，一般来说，突发事件在线评估报告以实时监测数据为主，但针对可预见的突发事件（如大风），也可补充若干人工检测项目做突发事件前后的对比分析。

日常评估人员在被告知突发事件发生或即将发生后，需要到监控中心值守，并按照与设计科研单位预先确定的预案进行系统的相关操作。在突发事件结束后2天内，日常评估

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人员需按照系统设计要求生成突发事件在线评估报告，并打印后向业主提交。

✓ 辅助第三方检测及科研实验

大桥运营过程中，定期或不定期会有第三方检测单位及科研单位对结构做检测及试验，健康监测系统需密切配合。日常评估人员在接到业主方分发的第三方检测及试验通知时，需做好相应的准备工作，并与第三方单位取得联系，安排检测及试验期间健康监测系统需配合的工作。检测及试验结束后，日常评估人员需收集相应的数据，编制相应的在线评估报告，及时提交业主。如业主有需要，也可由日常评估人员收集到第三方单位的检测及试验报告后，对照健康监测系统的数据，向业主提交更完整更有参考意义的在线评估报告。

✓ 补充监测设计及实施

大桥运营过程中，随着结构使用年数的增加，结构损伤也会逐渐增加，与健康监测系统原设计的扩充性要求相应，在运营阶段，还需根据新出现的结构损伤或其它需要重点监测的部位，规划、设计并实施新的监测内容。日常评估人员在日常运营过程中，结合结构养护的数据，可以向业主提出相应的补充监测的建议，但最终需获得业主的确认。根据确认后的要求，日常评估人员可组织补充监测设计，设计文件需或业主确认后才能实施。

2.4 系统运行状况分析

2.4.1 现有系统应用状况分析

长江隧桥结构健康监测系统经过1年的稳定运行，系统运行的有效率达99.97%。各监测子系统运行的有效率均超过99%。系统状况、监测设备和工作人员素质呈如下特点：

✓ 网络系统运营正常； ✓ 健康监测系统运营稳定； ✓ 监测设备运行良好；

✓ 整个运营养护团队稳定、员工素质逐步提高； ✓ 运营资料详尽、养护经验完善；

✓ 大部分设备属于进口产品，存在维修周期较长等问题； ✓ 数据量大增，存在服务器超负荷运转状况；

✓ 受自然环境的侵蚀，特别是桥面设备、光纤线路易损、易老化。

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2.4.2 运营养护工作管理措施

✓ 加强对结构健康监测系统运营报告的分析、判断与管理； ✓ 重点确保系统稳定性的使用、数据的精准性和设备的有效性；

✓ 全面监督管理健康监测系统各个环节，严格按运营养护操作流程执行；

✓ 整理和归档各个阶段的文档，做好系统的运营养护工作，确保管理公司信息查询； ✓ 合理安排各项工作和员工培训工作，做到事到人，人到责； ✓ 严格执行运营养护实施过程中的监督工作，按业绩进行考核；

✓ 抓好产品服务商的协调与管理工作，提高养护工作效率，产品逐步国产化； ✓ 加强与市政养护、桥隧公司的信息沟通工作，确保养护工作的顺利进行； ✓ 严格执行向管理公司的各项汇报制度，做到及时性、精准性。

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3 健康监测系统运营养护

3.1 网络系统管理运营养护流程

总流程图值班人员发现问题维护工程师异常/故障/警告/事故常规养护养护部/技术部管理公司/桥隧/养护健康监测系统离线评估系统网络系统MIS系统视频系统软件硬件厂商支持上桥故障处理养护完毕记录归档

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3.2 长江隧桥健康监测系统运营养护流程

值班人员下午四点做表格上传到系统运营日报中每小时查看所有设备状态做日常记录表做word表发现故障电话通知维护工程师无法解决时通知厂家最后把所有的表格上传到健康监测系统的监测日报中维护工程师数据在线分析及采集有无故障通知管理公司/养护/桥隧维保单办公室存档网络设备终端设备到监控室审核前一天所做的工作日志是否需要上桥下班查看健康监测系统上桥故障处理故障处理养护完毕通知桥隧/养护记录归档,并通知养护和桥隧

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3.3 故障处理流程

故障处理流程（健康监测）值班人员（24小时）维护工程师（8小时）健康监测系统硬件问题软件问题不能解决维护工程师软件部门厂家可以解决通知管理公司/桥隧/市政养护上桥维护故障恢复填写维保单记录归档 第 19 页

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3.4 大桥设备故障处理流程图

桥面故障处理流程桥面异常、故障、警告、事故养护部/技术部健康监测系统软件硬件是否需要上桥通知养护公司配合故障处理养护完毕记录归档 3.5 系统设备巡检记录

➢ 按照健康监测系统服务方案每月对现场设备及传感器进行巡检维护，并按现场实

际情况填写巡检记录。

➢ 按照服务方案对机房内的健康监测服务器进行每周1次巡检并填写巡检记录。

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4 结构安全监测及评估情况

4.1 实时监测在线评估数据分析

4.1.1 各区段在线评估分值趋势分析

4.1.1.1 长江隧道

长江隧道是上海长江隧桥结构健康监测系统的重点监测区段，该区段实时监测内容包括钢筋应力、混凝土应力、水土压力、工作井和连接通道的三向变形。系统每月从安全性角度出发，统计分析各监测断面内外钢筋应力差、混凝土应力、水土压力及变形指标的监测数据，根据分析结果对该区段的结构健康进行总体评价。下图为自2009年12月以来该区段各月在线评估分值的变化趋势。

从图中可以看出，该区段结构健康总体评价良好，除7月外，其他各月评分均在85以上。经过层层追溯，7月在线评估中的薄弱分项之底层指标为江中圆隧道中的 “2986环（下行）水土压力”，进一步分析可确定： 2986环（下行）两侧水土压力的最大日平均值略微偏大，引起分值较低，但仍处于较安全的状态。 4.1.1.2 主航道桥

主航道桥是上海长江隧桥结构健康监测系统的重点监测区段之一，该区段实时监测传感器种类、数量众多，监测内容包括环境（风场、温度）、变形（塔顶变位、主跨跨中挠度、梁端位移）、动静力（截面应变）、索力和振动（包括强震）。系统每月从安全性角度出发，统计分析塔顶位移、截面应变、部分索力及主跨跨中挠度的监测数据，根据分析结果对该区段的结构健康进行总体评价。下图为自2009年12月以来该区段各月在线评估分

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值的变化趋势。

从图中可以看出，该区段结构健康总体评价优良，各月评分均在90以上。 4.1.1.3 叠合梁桥

叠合梁桥也是上海长江隧桥结构健康监测系统的实时监测区段之一，该区段实时监测传感器种类、数量众多，监测内容包括环境（温度）、变形（相对沉降、跨中挠度）、动静力（截面应变）和振动。系统每月从安全性角度出发，统计分析墩台相对沉降、截面应变、跨中挠度等监测数据，根据分析结果对该区段的结构健康进行总体评价。下图为自2009年12月以来该区段各月在线评估分值的变化趋势。

从图中可以看出，该区段结构健康总体评价优良，各月评分均在94以上。

4.1.2 环境温度指标监测趋势分析

下图为长江大桥主通航孔桥跨中桥面、主跨跨中箱梁内及PM61塔内大气温度月平均

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的变化趋势。

从图中可以看出，桥面、箱梁内、塔内月平均气温较为接近，且符合季节变化规律。箱梁内、塔内大气温度最高发生在七月份，为33℃左右；桥面大气温度最高发生在8月份，为30.7℃；夏季桥面大气温度月度平均值略低于箱梁内或塔内。

4.1.3 风荷载指标监测趋势分析

下图为长江大桥主航道桥跨中桥面月度最大风速的变化趋势。

从图中可以看出，桥面最大风速基本在20m/s内变化。

4.1.4 变形指标监测趋势分析

4.1.4.1 长江隧道

4.1.4.1.1 浦东工作井

下图为浦东工作井变形指标各月均值的统计趋势。从图中可以看出，浦东工作井位移

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变化量很小，在设计允许范围内（设计值为-5~5mm）。

4.1.4.1.2 连接通道

下图为连接通道一变形指标各月均值的统计趋势。从图中可以看出，连接通道一位移变化量很小，在设计允许范围内（设计值为-5~5mm）。

4.1.4.1.3 长兴岛工作井

下图为长兴岛工作井变形指标各月均值的统计趋势。从图中可以看出，长兴岛工作井位移变化量很小，在设计允许范围内（设计值为-5~5mm）。

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4.1.4.2 主航道桥

4.1.4.2.1 PM61塔顶位移

下图为PM61塔塔顶纵向位移指标各月均值的统计趋势。从图中可以看出，PM61塔塔顶纵向位移变化范围为-115~160mm，在设计允许范围内（设计值为-201~201mm）。

4.1.4.2.2 PM62塔顶位移

下图为PM62塔塔顶纵向位移指标各月均值的统计趋势。从图中可以看出，PM62塔塔顶纵向位移变化范围为-35~165mm，在设计允许范围内（设计值为-201~201mm）。

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4.1.4.2.3 跨中挠度

下图为主跨跨中挠度各月均值的统计趋势。从图中可以看出，各月主跨跨中挠度均较小，变化范围为-45~38mm，在设计允许范围内（设计值为-1024~75mm）。

4.1.4.3 叠合梁桥

4.1.4.3.1 相对沉降

下图为叠合梁桥墩台相对沉降各月均值的统计趋势。从图中可以看出，叠合梁桥墩台相对沉降各月测值均较小，变化范围为-2~2mm，在设计允许范围内（设计值为-10~10mm）。

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4.1.4.3.2 跨中挠度

下图为叠合梁桥跨中挠度各月均值的统计趋势。从图中可以看出，叠合梁桥跨中挠度变化范围为-10~10mm，在设计允许范围内（设计值为-42~12mm）。

4.1.5 监测索力趋势分析

4.1.5.1 B23

下图为B23索各月索力均值变化趋势。从图中可以看出，该索索力平均变化范围在8200~8400KN之间，未超出该索索力的设计范围（7624~10435KN）。

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4.1.5.2 B17

下图为B17索各月索力均值变化趋势。从图中可以看出，该索索力平均变化范围在6800~7000KN之间，未超出该索索力的设计范围（5009~8669KN）。

4.1.5.3 B01

下图为B01索各月索力均值变化趋势。从图中可以看出，该索索力平均变化范围在1700~2000KN之间，未超出该索索力的设计范围（1315~3693KN）。

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4.1.5.4 Z01

下图为Z01索各月索力均值变化趋势。从图中可以看出，该索索力平均变化范围在1700~2000KN之间，未超出该索索力的设计范围（1315~3693KN）。

4.1.5.5 Z23

下图为Z23索各月索力均值变化趋势。从图中可以看出，该索索力平均变化范围在8300~8420KN之间，未超出该索索力的设计范围（7735~10607KN）。

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4.1.6 典型截面应力应变监测趋势分析

4.1.6.1 长江隧道

4.1.6.1.1 钢筋应力

下图为长江隧道上行49环内外钢筋应力差各月均值变化趋势。从图中可以看出，49环内外钢筋应力差变化范围在20~70 MPa之间，未超出设计允许范围（0~104MPa）。

下图为长江隧道下行2987环内外钢筋应力差各月均值变化趋势。从图中可以看出，下行2987环内外钢筋应力差变化范围在50~95 MPa之间，未超出设计允许范围（0~247MPa）。

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4.1.6.1.2 混凝土应力

下图为长江隧道2667环混凝土应力各月均值的变化趋势。从图中可以看出，混凝土应力测值很小且变化平稳，未超出设计允许范围（0~12MPa）。

4.1.6.1.3 水土压力

下图为长江隧道985环顶部水土压力各月均值的变化趋势。从图中可以看出，985环顶部水土压力变化范围在0.3~0.4MPa之间，未超出设计允许范围（0~775KPa）。

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4.1.6.2 主航道桥

4.1.6.2.1 主跨跨中截面

下图为主航道桥主跨跨中截面顶板钢平均纵向应力月度平均值的统计趋势。从图中可以看出，主跨跨中截面顶板钢平均纵向应力变化在-32~11MPa之间，在设计允许范围内（设计值为-48.3~25.1MPa）。

下图为主航道桥主跨跨中截面底板钢平均纵向应力月度平均值的统计趋势。从图中可以看出，主跨跨中截面底板钢平均纵向应力变化范围为-25~20MPa，在设计允许范围内（设计值为-30.0~90.7MPa）。

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4.1.6.2.2 塔梁结合部截面

下图为主航道桥塔梁结合部截面顶板钢平均纵向应力月度平均值的统计趋势。从图中可以看出，塔梁结合部截面顶板钢平均纵向应力变化范围为-35~5MPa，在设计允许范围内（设计值为-51.1~50.9MPa）。

下图为主航道桥塔梁结合部截面底板钢平均纵向应力月度平均值的统计趋势。从图中可以看出，塔梁结合部截面底板钢平均纵向应力变化范围为-60~12MPa，在设计允许范围内（设计值为-52.5~49.2MPa）。

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4.1.6.3 叠合梁桥

4.1.6.3.1 跨中截面

下图为叠合梁桥PM67~PM68跨中截面顶板钢平均纵向应力月度平均值的统计趋势。从图中可以看出，叠合梁桥PM67~PM68跨中截面顶板钢平均纵向应力变化范围为-7~1.2MPa，在设计允许范围内（设计值为-19.2~2.8MPa）。

下图为叠合梁桥PM67~PM68跨中截面底板钢平均纵向应力月度平均值的统计趋势。从图中可以看出，叠合梁桥PM67~PM68跨中截面底板钢平均纵向应力变化范围为-25~22MPa，在设计允许范围内（设计值为-58.0~47.0MPa）。

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4.1.6.3.2 墩顶截面

下图为叠合梁桥PM67墩顶截面顶板钢平均纵向应力月度平均值的统计趋势。从图中可以看出，叠合梁桥PM67墩顶截面顶板钢平均纵向应力变化范围为-6~2.1MPa，在设计允许范围内（设计值为-19.2~2.8MPa）。

下图为叠合梁桥PM67墩顶截面底板钢平均纵向应力月度平均值的统计趋势。从图中可以看出，叠合梁桥PM67墩顶截面底板钢平均纵向应力变化范围为-40~30MPa，在设计允许范围内（设计值为-103.0~44.0MPa）。

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4.2 典型人工检测数据分析

4.2.1 索力

市政养护部门分别在2010年4月份和2010年10月份对全桥索力进行了测量，测量结果如下图所示。

9000800070006000500040003000200010000成桥索力值（kN）上行侧下行侧PM61塔B7号索PM61塔Z0号索PM61塔Z8号索PM62塔Z7号索PM62塔B0号索PM61塔B23号索PM61塔B15号索PM61塔Z16号索PM62塔Z23号索PM62塔Z15号索PM62塔B8号索PM62塔B16号索

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10%12%0%2%4%6%8%100001000010000200030004000500060007000800090001000200030004000500060007000800090000PM61塔B23号索PM61塔B23号索PM61塔B23号索PM61塔B15号索PM61塔B15号索PM61塔B15号索PM61塔B7号索PM61塔B7号索PM61塔B7号索PM61塔Z0号索PM61塔Z0号索PM61塔Z0号索PM61塔Z8号索PM61塔Z8号索PM61塔Z8号索PM61塔Z16号索PM61塔Z16号索PM61塔Z16号索2010年4月份人工检测索力值（kN）2010年4月份测值与成桥索力值偏差（%）2010年10月份人工检测索力值（kN） 第 37 页

PM62塔Z23号索PM62塔Z15号索PM62塔Z7号索PM62塔B0号索PM62塔Z23号索PM62塔Z23号索PM62塔Z15号索PM62塔Z15号索PM62塔Z7号索PM62塔Z7号索PM62塔B0号索上行侧PM62塔B0号索上行侧上行侧PM62塔B8号索下行侧PM62塔B8号索PM62塔B8号索下行侧下行侧PM62塔B16号索PM62塔B16号索PM62塔B16号索

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2010年10月份测值与成桥索力值偏差（%）上行侧下行侧12%10%8%6%4%2%0%PM61塔B7号索PM61塔Z0号索PM61塔Z8号索PM62塔Z7号索PM62塔B0号索PM61塔B23号索PM61塔B15号索PM61塔Z16号索PM62塔Z23号索PM62塔Z15号索PM62塔B8号索PM62塔B16号索 由这两次检测结果看出，全桥索力分布规律与竣工索力分布规律基本一致，全桥上下游的索力对称性良好，索力测值和成桥值相差在10%以内，同时该桥索力沿桥跨中心线基本也呈对称分布，说明该桥的索力状态较好。

4.2.2 隧道沉降

市政养护部门在2010年共进行了三次隧道沉降的人工检测，下述图、表为最近一次检测结果。

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项目 沉降最大 数值（单位：mm） -49.08 -7.05 上浮最大 18.51 24.65 位置 长兴岛岸边段上行侧BD26外侧变形缝 浦东岸边段下行侧SD9、SD10变形缝处 上行SK7+520处 下行XK3+040处 从图中可以看出，长兴岛暗埋段沉降较大，沉降最大处为49.08mm（需引起注意），而下行江中圆隧道各测点则呈上浮趋势，最大上浮处达24.65mm。

4.2.3 隧道直径收敛

市政养护相关部门在2010年对隧道直径收敛共进行了三次人工检测，下图为最近一次检测结果中隧道断面各直径收敛测点的累积沉降量。

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上行侧隧道直径收敛变形量60X:512Y:606.3X: 1287Y: 68.4X: 2107Y: 66.45 4020△D(mm)0-20-40X:7341Y:-608.6-600 K1K2K3K4K5K6K7K8里程号80604020下行侧隧道直径收敛变形量△D(mm)0-20-40-60-800 X: 2944Y: -76.8K1K2K3K4K5K6K7K8里程号 从上图可以看出，根据同济地下系给出的直径变形限值，上行侧圆隧道有四处断面直径变形超限，下行侧圆隧道有一处断面直径变形超限，详情见下表，对直径变形值超限断面建议复查。

项目 位置 【新增】上行侧S3断面 直径变形超限 上行侧S20断面 上行侧S30断面 上行侧S104断面 下行侧X41断面 本次累积变形值（mm） 606.3 68.4 66.5 -608.6 -76.8 上次累积变形值（mm） 无测值 71.0 67.0 -607.2 -74.7 备注 该断面直径收敛测点损坏，后又修补 注：【新增】为本次累积变形值超限，上次累积变形值未超限。 4.2.4 大桥线形

市政养护部门分别于2009年12月30日、2010年4月15日对长江大桥A线高程进行测量，下图为根据实测高程值计算得到的结果。

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D线上游侧C线B线A线下游侧

设计桥面纵坡与2009-12-30测得桥面纵坡值对比（单位：%）4设计坡度2009-12-30测得坡度 3210-1-2-3-4 PM-7PM14PM29PM40PM52PM59PMPM71PM80PM98PM112PM130PM147

最新两次桥面纵坡值对比（单位：%）42009-12-30测得坡度2010-4-15测得坡度3 210-1-2-3-4 PM-7PM14PM29PM40PM52PM59PMPM71PM80PM98PM112PM130PM147

从图中可以看出，竣工后的桥面坡度变化基本可忽略，桥面线形保持良好状况。

4.2.5 伸缩缝缝宽

长江大桥伸缩缝位置示意图如下：

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长江大桥上行侧伸缩缝缝宽人工检测值（单位：cm）300上次测值（测量时间：2010-4，测量时的温度：8°）本次测值（测量时间：2010-8，测量时的温度：30°）250 200150100500 PM-7PM4PM14PM21PM29PM34PM-4PM-1PM9PM18PM40PM46PM43PM52PM59PMPM71PM76PM80PM86PM92PM98PM95PM105PM112PM116PM123PM130PM139PM147PM120PM135PM143

长江大桥下行侧伸缩缝缝宽人工检测值（单位：cm）300上次测值（测量时间：2010-4， 测量时的温度：8°）本次测值（测量时间：2010-8， 测量时的温度：30°）250 200150100500 PM-7PM4PM14PM21PM29PM34PM-4PM-1PM9PM18PM40PM46PM43PM52PM59PMPM71PM76PM80PM86PM92PM98PM95PM105PM112PM116PM123PM130PM139PM147PM120PM135PM143

图 长江大桥各伸缩缝缝宽（单位：cm）

长江大桥伸缩缝缝宽变化量（单位：cm），△t=22°-35上行侧下行侧-30 -25-20-15-10-50 PM-7PM4PM14PM21PM29PM34PM-4PM-1PM9PM18PM40PM46PM43PM52PM59PMPM71PM76PM80PM86PM92PM98PM95PM105PM112PM116PM123PM130PM139PM147PM120PM135PM143

图 长江大桥各伸缩缝缝宽变化量（单位：cm）

表 长江大桥各理论伸缩缝缝宽理论变化量与实测变化量（单位：cm）

序号 1 2 3 4 墩号 PM-7 PM-4 PM-1 PM4 伸缩缝型号 型钢—80型 型钢—80型 三防梳齿板—160型 三防梳齿板—160型 与上个伸缩缝的距离（m） 0 63.1 63.12 150 第 42 页

理论变化量（cm） -0.69 -1.39 -2.34 -3.3 实测变化量（cm） -2.05 -2.15 -2.2 -3.6 上海长江隧桥结构健康监测系统2010年运营维护总结报告

5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 PM9 PM14 PM21 PM29 PM34 PM40 PM46 PM52 PM59 PM PM71 PM76 PM80 PM86 PM92 PM98 PM105 PM112 PM116 PM123 PM130 PM135 PM139 PM143 PM147 三防梳齿板—160型 三防梳齿板—400型 三防梳齿板—400型 三防梳齿板—400型 三防梳齿板—400型 三防梳齿板—400型 三防梳齿板—400型 毛勒伸缩缝—SSFC560型 毛勒伸缩缝—SSFC1500型 毛勒伸缩缝—SSFC1500型 毛勒伸缩缝—SSFC560型 三防梳齿板—400型 三防梳齿板—400型 三防梳齿板—400型 三防梳齿板—400型 三防梳齿板—400型 三防梳齿板—400型 三防梳齿板—400型 三防梳齿板—400型 三防梳齿板—400型 三防梳齿板—400型 三防梳齿板—160型 三防梳齿板—160型 三防梳齿板—160型 型钢—80型 150 150 350 400 350 420 420 420 700 1430 700 350 280 360 360 360 420 420 440 350 350 150 120 120 120 -3.3 -5.5 -8.25 -8.25 -8.47 -9.24 -9.24 -13.86 -28.12 -28.12 -13.09 -6.93 -7.04 -7.92 -7.92 -8.58 -9.24 -9.46 -8.69 -7.7 -5.5 -2.97 -2. -2. -1.32 -4.05 -6.5 -8.7 -9.6 -8.8 -10.6 -9.55 -14.4 -25.95 -26.3 -12.65 -7.5 -6.6 -7.3 -8 -10.8 -7.8 -9.85 -8.55 -8.85 -6.5 -3.55 -3.1 -3.05 -1.65 根据2010年8月份市政养护提供的伸缩缝人工检测结果，上图表给出了长江大桥对应位置伸缩缝的缝宽现状与变化趋势。分析可知：

1） 根据2010年4月和8月长江大桥伸缩缝宽的对比，所有伸缩缝的缝宽随温度增加而降低，符合主梁结构在温差荷载作用下的变形规律；

2） 根据表格计算的理论值和实测变化量平均值，二者吻合较好，说明主梁结构主要受温度荷载作用而伸缩，连接主梁的伸缩缝在纵向是伸缩自由的，伸缩缝工作正常； 上下行相同桩号位置的伸缩缝变化基本一致，最大差别（约8cm）出现在主航道桥PM墩处，建议在下次检测时注重观测。

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4.3 重要监测数据相关性分析

选取12月1日~12月31日的主航道桥梁端位移及相应位置温度测点的测量数据，以12月1日11点的实测数据为基准，做二者相对于各自基准的变化量之间的相关性分析。

长江大桥主航道桥梁端位移与温度相关性100长兴岛侧上游 线性拟合 500ΔL(mm)-50-100-150 -14-12-10-8-6ΔT(℃)-4-2024

长江大桥主航道桥梁端位移与温度相关性6040200-20ΔL(mm)长兴岛侧下游 线性拟合-40-60-80-100-120-140 -14-12-10-8-6ΔT(℃)-4-2024

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长江大桥主航道桥梁端位移与温度相关性0崇明岛侧上游 线性拟合 -50-100ΔL(mm)-150-200-250-300 -14-12-10-8-6-4ΔT(℃)-20246

长江大桥主航道桥梁端位移与温度相关性0崇明岛侧下游 线性拟合-50-100ΔL(mm)-150-200-250 -14-12-10-8-6-4ΔT(℃)-20246

上图给出了主航道桥梁端位移变化量与温度变化量的散点图和拟合直线，从图中可以看出，梁端位移变化量与大气温度变化量之前的相关关系十分显著，直线拟合参数如下表，其中P1是实测拟合斜率，单位是mm/℃。

项目 P1 P2 残差模 拟合公式 长兴岛侧 崇明岛侧 上游侧 下游侧 上游侧 下游侧 7.7099 -15.879 1356.5 8.6847 -5.3084 940.18 Y=P1*X+P2 10.907 -113.4 994.27 9.4758 -106.52 1048.7 注：Y为位移变化量，X为温度变化量 第 45 页

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长江大桥主航道桥全长1430米，纵向约束是对称布置纵向活动支座，纵向无约束，因此根据《公路桥涵设计规范JTJ021-》第2.3.12条，可给出长江大桥主航道桥梁端位移随温度变化的理式：

ΔL=α*ΔT*L，即斜率k=ΔL/ΔT=α*L=0.000012*1430e3/2=8.58mm/℃

比较理论斜率和实测拟合斜率，可知：长江隧桥梁体伸缩是受温度变化影响的，二者之间的相关性明显，且实测与理论估计吻合较好，说明了主航道桥支座、伸缩缝等装置的工作性能良好，结构的约束条件完好。至于崇明岛侧斜率稍微偏大的现象需要进一步观测，以掌握其内在规律。

4.4 异常事件分析

在2010年长江隧桥运营中，与结构相关的异常事故共发生一次，即2010.04.27翻车事故，健康监测系统及时出具了相关分析报告。

4.4.1 2010.04.27翻车事故

2010年4月27日上午9:40分左右，在上行侧（往崇明方向）主航道桥南面（靠长兴侧）PM-PM55跨中位置，一辆白色轿车撞到灌装水泥车（重量估计在35吨-45吨左右），导致灌装水泥车掀翻。车辆正好掀翻在路面中间，路面沥青层被铲掉一大块，现场视频截图如下。

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由于长江隧桥结构健康监测系统大桥实时监测区段为主航道桥和崇明岛侧105米跨叠合梁桥，翻车位置处桥段并未布设实时监测传感器。翻车位置及健康监测实时监测区段位置关系如下图。

由于本次翻车事故发生在非实时监测区段，健康监测系统无法监测到事故区段105米跨桥梁结构在事故中的异常响应，建议养护部门对相关部位进行详细的检查。

较近的主航道桥实时监测设备布点及各主要传感器响应情况统计如下。

序号 1 2 3 4 传感器编号 SGP1101~ SGP1105 SGP1201~ SGP1205 SGP1301、 SGP1401 SAV1101~ SAV1111 SAV1201~ SAV1211 SAH1101~ SAH1107 SSZ1101~ SSZ1110 SSZ1201~ SSZ1210 SEW1101~ SEW1125 SEW1201~ SEW1225 传感器名称 GPS测站 加速度计 索力计 应变计 监测数据情况 无异常反应 无异常反应 无异常反应 无异常反应 第 47 页

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4.4.1.1 GPS

所有GPS测站在翻车事故前后监测数据均无明显异常。典型GPS时程曲线截图如下（红色框为事故发生时段）。

4.4.1.2 加速度（包括强震仪）

所有加速度计（包括承台处强震仪）监测数据在翻车事故前后均无明显异常。最靠近事故地点的几个加速度计时程曲线截图如下（红色框为事故发生时段）。

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4.4.1.3 索力

所有索力计监测数据在翻车事故前后均无明显异常。典型索力时程曲线截图如下（红色框为事故发生时段）。

4.4.1.4 应变

所有应变计监测数据在翻车事故前后均无明显异常。最靠近事故地点的截面3箱梁内应变时程曲线截图如下（红色框为事故发生时段）。

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4.4.1.5 结论

A、由于翻车桥段未布设实时监测传感器，故长江隧桥结构健康监测系统无法捕捉翻车桥段的结构响应；

B、主航道桥的实时监测传感器数据在翻车事故发生前后均无明显异常变化，说明翻车事故未对主航道桥结构产生影响；

由于本次翻车事故发生在非实时监测区段，健康监测系统无法监测到事故区段105米跨桥梁结构在事故中的异常响应，建议养护部门对相关部位进行详细的检查。

建议参考《上海长江大桥运营期管理与管养手册》，尽快组织人工检查，检查范围：PM-55之间箱梁，基本内容应至少包括：

1） 箱梁内跨中空腹式横梁部位钢结构焊缝，以检查车辆撞击部位附近的钢构件间焊趾部位开裂情况

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2） 砼板与箱梁钢腹板之间的钢混接合面，以检查钢混接合面的脱空情况

3） 砼板自身裂缝，尤其是湿接缝部位

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4） 桥面部位外观，包括：护栏及路缘、铺装、标志标线

5） 箱梁内的异常声响、异常振动情况

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