光纤光栅传感技术在南京三桥上的应用

一、项目概述

1、    项目背景：

南京长江第三长江大桥是国家“十五”期间重点建设项目，也是江苏省五个战略性过江通道之一。主桥双塔钢箱梁斜拉桥的索塔采用钢结构，在国内尚属首次，建设条件复杂，技术难度大。全长约15.6公里。主跨跨径648米，设计为6车道高速公路。工程投资概算29.6亿元，核批工期4年，拟定于2006年建成通车。

大桥南岸接线起自刘村，接南京至马鞍山高速公路和南京绕城公路，北岸纤接线止于张店，接南京至合肥高速公路。其中南引桥C标段单幅全长678米，标段起始于长江南岸金胜村，终于主桥起始端，与大桥主跨相接。其梁部设计为双向预应力单箱单室现浇连续梁，移动模架法施工。

此次把光纤光栅传感技术应用于长江三桥南引桥C标段的施工监控当中，主要监测架桥过程中造桥机受力以及大桥预应力箱梁内部应力情况，向大桥建设方提供重要的技术参数，对于桥梁施工过程的监控具有重要意义。

图1 造桥机支撑

图2 大桥预应力箱梁

2、  项目名称：

南京三桥南引桥施工过程监测

3、  项目测试内容：

造桥机受力监测分析、钢筋混凝土预应力箱梁内部应力监测分析

二、项目实施方案

1、  项目要求：

能够对58米跨混凝土浇筑过程移动支架进行监控实测及分析，对不安全苗头进行实时报警；能够对58米梁张拉过程混凝土关键部位进行实测及应变分析，对可能出现的裂缝进行及时报警。

2、  实施方案：

a)造桥机应力监测

图3 监测现场 造桥机支撑的应变监测

图4 监测现场 造桥机箱梁引出光纤通道接入FONA-20464A

b)大桥预应力箱梁内部应力监测

图5 监测现场 

图6 监测现场 钢筋计垂直于预应力筋布设

三、分析与结论

通过监测发现，三角架在58米跨情况下，箱梁在前支撑以及跨中实测的应力钧小于材料的设计强度，支架箱梁基本满足强度要求；采用顶撑导梁的方法可以降低后吊点应力，可作为施工控制的手段之一；在张拉过程中，在预应力筋斜向转折的腹板与张拉端的底板均有较大的拉应变出现，在张拉过程中混凝土可能发生开裂。

在南京三桥的施工监测过程中，光纤光栅传感系统运行良好，采集的数据可靠，为桥梁监测方提供了重要关键的数据。并且由于光纤光栅传感器具有可串连、易于构成传感网络等优点，使用十分方便，大大减少工作量，缩短工期。FONA-20464A光纤光栅传感网络分析仪可实现4通道同时监测，监测人员使用十分方便快捷。