崇明越江通道长江隧桥工程结构健康监测系统 施工图设计文件（一）施工图说明 (NXPowerLite)

1、.上海崇明越江通道长江隧桥工程结构健康监测系统施工图设计文件（一）施工图说明上海巨一科技发展有限公司上海市政工程设计研究总院同济大学二八年七月*;目 录1工程概述12系统总体设计12.1系统总体设计原则12.2系统功能总框架12.3系统硬件总框架23监测区段及监测内容23.1设计原则23.2上海长江大桥23.2.1实时监测23.2.2定期监测33.3上海长江隧道43.3.1实时监测43.3.2定期监测44监测点及监测方法44.1上海长江大桥44.1.1主航道桥监测方法及监测数据要求汇总44.1.2105m跨连续梁桥监测方法及监测数据要求汇总54.2上海长江隧道54.2.1测点位置及数量汇总54

2、.2.2实时监测方法及数据要求55传感器子系统65.1设备选型原则65.2上海长江大桥65.2.1风速风向65.2.2GPS65.2.3静力水准仪75.2.4索力75.2.5加速度85.2.6光纤传感器85.2.7疲劳计9105.3上海长江隧道105.3.1土压力监测105.3.2结构差异变形监测105.3.3重要部位结构受力监测105.3.4钢筋锈蚀程度105.3.5隧道部分传感器配置一览表115.4设备清单115.4.1大桥部分清单115.4.2隧道部分清单126数据采集子系统126.1数据采集模式126.1.1采集模式一136.1.2采集模式二136.1.3采集模式三136.1.4监测内

3、容采集模式汇总表146.2上海长江大桥146.2.1采集模式一146.2.2采集模式二156.2.3采集模式三166.3上海长江隧道166.3.1采集模式166.3.2采集设备选型166.3.3各区段设备箱要求说明176.4设备清单186.4.1大桥部分清单186.4.2隧道部分清单197数据传输子系统197.1上海长江大桥197.2上海长江隧道207.3设备清单207.3.1大桥部分清单207.3.2隧道部分清单208数据处理和控制子系统208.1设计原则208.2服务器系统的设计20218.2.1服务器系统构成20218.2.2数据存储及备份系统的构成218.2.3设备选型及设备详细技术参

4、数218.3服务器系统设备清单229辅助支持系统239.1防雷239.1.1防雷系统概述239.1.2总体设计考虑239.1.3设计方案239.1.4选型设备技术参数23249.2外场机柜249.2.1外场工作站机柜条件249.2.2工作站机柜的设计249.3中心机房259.4不间断电源UPS系统259.4.1总体方案259.4.2不间断电源容量计算269.4.3设备选型技术参数269.4.4设备型号及列表269.5电源远程管理及温湿度监测269.5.1系统设计269.5.2设备选型及清单269.6综合布线279.6.1布线系统的组成279.6.2系统设计的依据和标准279.6.3上海长江大桥

5、综合布线总体设计279.6.4上海长江隧道综合布线总体设计289.7设备清单309.7.1大桥部分清单309.7.2隧道部分清单3010主要设备施工方法3110.1GPS3110.1.1测量站3110.1.2基准站3110.2索力计343110.3光纤传感器343110.3.1钢结构表面安装式光纤传感器343110.3.2砼结构表面安装式光纤传感器343110.4疲劳计353110.5加速度计353110.6静力水准仪353110.7隧道管片钢筋应力计363110.8土压力计363110.9阳极梯373110.10外场工作站机柜383111编码方案393111.1设备编码方案393111.1.

6、1编码规则393111.1.2设备大类编码393111.1.3设备子类编码393111.1.4结构区段编码403111.1.5结构部位编码403111.1.6设备序号403111.2通道编码方案413111.2.1编码规则413111.2.2通道编码列表413111.3数据通道编码4231上海崇明越江通道长江隧桥工程结构健康监测系统施工图说明设计文件（一）施工图说明1 工程概述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7.47

7、2km，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100m跨等高度钢混凝土结合梁桥。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。上海崇明越江通道长江隧桥工程结构健康监测系统（以下简称“上海长江隧桥结构健康监测系统”）通过测量反映隧桥环境激励和结构响应状态的信息，实时、定期监测隧桥结构的工作性能，定时、定量地评价隧桥结构的健康状态，以保证上海长江隧桥的安全运营，为长江隧桥的养护、维修提供科学依据。2 系统总体设计2.1 系统总体设计原则上海崇明

8、越江通道长江隧桥结构健康监测系统是一个集结构分析计算、计算机技术、通信技术、网络技术、传感器技术等高新技术于一体的综合系统工程。为使长江隧桥结构健康监控系统成为一个功能强大并能真正长期用于结构损伤和状态评估，满足隧桥养护管理和运营的需要，同时又具经济效益的结构健康监控系统，遵循如下设计原则：1）遵循简洁、实用、性能可靠、经济合理的指导思想；2）系统设置首先需满足长江隧桥养护管理和运营的需要，立足实用性原则第一，兼顾考虑科学试验和设计验证等方面因素。3）根据结构易损性分析的结果及养护管理的需求进行监测点的布设。4）易损性分析原则考虑以下方面：不同类型的结构受力特点、构件的工作特征；设计时不同类型

9、结构的控制断面、控制点；结构不同类型材料的材料特性、使用特性；结构受外部环境及荷载影响后最易损伤部位；基于既有同类型结构已发生的损伤部位；目前阶段尚未有足够资料验证的关键部位。5）监测与结构安全性密切相关内容，主要监测一些有代表性的结构、必须进行监测的重要结构以及日常养护无法检查或检查非常困难的结构响应。6）从动力、静力、耐久性对结构进行监测，力求用最少的传感器和最小的数据量完成工作；7）以结构位移监测为主，以力、应力、模态分析为辅助。8）系统应具有可扩展性。2.2 系统功能总框架结构健康监测系统功能主要分为四部分：1） 传感器系统：通过传感器来记录结构响应，以模拟或数字信号反馈给数据采集系统

10、；2） 工作站系统：通过调理采集设备采集传感器系统的模拟或数字信号；3） 数据处理和控制系统：实时接收并处理工作站系统采集的数据，并对原始数据和处理后数据进行显示和在线评估及预警。2.3 系统硬件总框架上海长江隧桥结构监测系统硬件由五大部分组成：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

11、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。3 监测区段及监测内容3.1 设计原则实时监测区段选取重要及有代表性的结构，如长江大桥的主航道斜拉桥和105m跨钢-混凝土叠合连续梁桥段；隧道的超深埋段及连接通道处。人工定期监测区段一般覆盖结构全线。监测内容的选取遵循传感器实时监测和人工定期监（检）测相结合的原则，监测内容能够覆盖结构离线评估（结构耐久性、

12、安全性和使用性）的要求。3.2 上海长江大桥3.2.1 实时监测监测区段1监测区段2参照以上设计原则，我们选取上海长江大桥主航道斜拉桥和105m跨非通航孔桥段进行实时监测监测，其中105m跨非通航孔桥段取下行侧PM64PM71，主航道斜拉桥为PM59PM64全部。传感器实时监测内容及监测目的如下。3.2.1.1. 主航道桥序号实时监测内容监测目的1索力斜拉索索力及振幅掌握主要索的索力及加速度振幅情况2变形实时位移掌握大桥主要控制点（塔及梁部）的实时偏位情况3结构温度掌握大桥梁部、塔部主要结构断面的结构温度情况4环境大气温度掌握大桥所处箱梁内外、塔内外的大气温度5风速风向掌握大桥桥面及塔顶风速风

13、向，用以推算大桥结构所受的风荷载6动力振动掌握大桥梁部、塔部结构实时振动响应，用以计算结构模态参数，并用于振动类突发事件的预警7震动掌握大桥主墩承台实时振动响应，用以捕捉船撞、地震、周边爆破等情况下结构的振动响应，设置合理的预警阈值。8应变掌握大桥动静载荷力作用下的结构应力应变情况，用以设置相应预警阈值。9疲劳掌握大桥钢结构疲劳关键点的结构疲劳情况，用以提供离线评估分析结构疲劳寿命。10梁端位移掌握大桥伸缩缝位置梁端实时位移11倾斜掌握大桥梁端实时横向倾斜情况12阻尼器状况掌握大桥阻尼器实时工作状况3.2.1.2. 105m跨叠合梁桥序号实时监测内容监测目的1变形墩台沉降掌握桥段各墩台累积相对

14、沉降，计算相邻墩位之间的差异沉降2跨中挠度掌握桥段各跨跨中相对跨中挠度3结构温度掌握桥段结构温度情况4箱梁内大气温度掌握箱梁内大气温度情况5动力振动掌握桥段结构实时振动响应，用以计算结构模态参数，并用于振动类突发事件的预警6应变掌握桥段动静载荷力作用下的结构应力应变情况，用以设置相应预警阈值7疲劳掌握桥段钢结构疲劳关键点的结构疲劳情况，用以提供离线评估分析结构疲劳寿命8钢筋应力掌握桥段湿接头上排纵向钢筋应力应变情况3.2.2 定期监测定期监测涉及上海长江大桥全线，本次设计对定期监测实施的内容及要求提出建议，但其具体实施不包括在本系统内，定期监测成果的数据处理在软件系统中实现。以下是对人工定期监

15、测内容及区段的要求。3.2.2.1. 主航道桥序号定期监测内容监测目的1安全性基础冲刷深度定期对桥位处地形进行测量，取得基础的冲刷断面图等，确定基础的冲刷深度、范围及发展趋势，评估大桥的安全性，为维修提供依据2桥墩的变位定期对主航道桥的每个桥墩进行墩顶变形测量，掌握桥墩的变形情况及发展趋势，评估大桥的安全性3斜拉索索力定期对主航道斜拉桥未进行长期监测的斜拉索索力进行测试4斜拉索探伤定期对主航道斜拉桥的全部斜拉索进行探伤5钢结构焊缝探伤定期对主航道斜拉桥重要部位的钢结构焊缝进行探伤，检测焊缝工作状态6耐久性混凝土强度定期对塔部混凝土结构进行混凝土强度测量，评估大桥的耐久性7碳化深度定期对塔部混凝

16、土结构进行混凝土碳化深度测量，评估大桥的耐久性9使用性桥面线形定期对主航道桥进行桥面线形测量，评估大桥的使用性10其他外观检查桥面状况、混凝土表观状况、伸缩缝状况、支座状况、护栏状况、钢结构状况、斜拉索状况、阻尼器状况、其他设施状况11其他水文、波浪定期对主航道斜拉桥水域进行水文、波浪进行监测，为离线评估海洋动力环境对大桥的影响提供依据12车流量数据定期对车流量进行调查，为离线评估车辆荷载对大桥健康状况的影响提供依据。车流量作为影响桥梁工作状况重要因素，是深入分析评估桥梁状态的重要依据3.2.2.2. 连续梁桥序号定期监测内容监测目的监测区段1安全性基础冲刷深度定期对桥位处地形进行测量，取得基

17、础的冲刷断面图等，确定基础的冲刷深度、范围及发展趋势，评估大桥的安全性，为维修提供依据105m跨叠合梁桥2桥墩的变位定期对监测区段的每个桥墩进行墩顶变形测量，掌握桥墩的变形情况及发展趋势，评估大桥的安全性105m跨叠合梁桥3箱梁应力及挠度定期通过荷载试验的方式对大桥的箱梁应力及挠度进行测量，通过静载试验，判别结构在受到不同静荷载作用时的静态响应是否在预应力混凝土连续箱梁的一般容许值范围内，检验桥梁主体结构的受力状况及桥梁承载能力是否符合设计要求，评估大桥的安全性能105m跨叠合梁桥辅航道桥4动力特性定期通过荷载试验的方式对大桥的动力特性进行测量，评定桥梁承载状态105m跨叠合梁桥辅航道桥5钢结

18、构焊缝探伤定期对主航道斜拉桥重要部位的钢结构焊缝进行探伤，检测焊缝工作状态105m跨叠合梁桥6耐久性混凝土强度定期对全桥所有混凝土连续梁进行混凝土强度测量，评估大桥的耐久性全桥7碳化深度定期对全桥所有混凝土连续梁进行混凝土碳化深度测量，评估大桥的耐久性全桥8钢管桩腐蚀以人工定期检测的方法对主要区段的钢管桩腐蚀情况进行数据采集全桥9使用性桥面线形定期对全桥所有连续梁进行桥面线形测量，评估大桥的使用性全桥10其他外观检查桥面状况、混凝土表观状况、伸缩缝状况、支座状况、护栏状况、其他设施状况全桥11钢结构状况钢结构外观检查105m跨叠合梁桥3.3 上海长江隧道经分析隧道结构的特点，在隧道结构不同埋深

19、位置选取监测断面，并对所有连接通道处设置监测断面。上海长江隧道结构健康监测的监测断面里程及实时、定期监测内容如下文所示。3.3.1 实时监测序号实时监测内容监测目的监测区段1土压力掌握关键截面土压力情况，用以评估结构所受的外荷载情况SK2+451SK7+331XK6+453(下行)2结构受力掌握关键截面及关键结构的钢筋应力情况，用以评估结构受力情况浦东段工作井K0+579SK2+451SK6+637SK7+331暗埋段长兴岛段工作井XK6+453(下行)3结构差异变形掌握全隧道各联络通道处的三向位移情况K0+579SK1+282/XK1+279SK2+112/XK2+109SK2+942/XK

20、2+939SK3+772/XK3+764SK4+602/XK4+597SK5+432/XK5+431SK6+262/XK6+261SK7+092/XK7+091K7+9533.3.2 定期监测定期监测涉及上海长江隧道全线，本方案明确了定期监测实施的内容及要求，但其具体实施不包括在本项目内，定期监测的结果数据处理及分析已纳入本系统设计及实施范围。以下是对人工定期监测内容及区段的要求。序号定期监测内容监测目的监测区段1钢筋锈蚀程度掌握关键截面管片内钢筋锈蚀程度SK7+331；XK6+453(下行)2直径收敛掌握关键截面隧道直径收敛情况SK2+451SK7+331XK6+453(下行)3河床断面监测

21、及时掌握河床的冲淤变化情况隧道穿越的江面，即长兴岛到浦东之间的江面4水位掌握不同时间段隧道穿越江面的水位高低浦东或长兴岛靠近隧道的岸边5工程总体沉降掌握全隧道总体沉降情况全隧道6地面及大堤沉降掌握隧道出入口附近大堤及地面沉降情况浦东段工作井附近大堤长兴岛段工作井附近大堤4 监测点及监测方法4.1 上海长江大桥监测点详见施工图图纸。4.1.1 主航道桥监测方法及监测数据要求汇总序号主要监测内容监测物理量监测手段传感器数量采样频率名称单位允许误差设计量程1索力斜拉索索力及振幅索力t±10%设计索力-数字式索力计2030分钟/次其中4个10分钟/次索温0.2-2070索基频Hz0.5%&#

22、177;0.01 Hz-加速度幅值gal0.1gal±300gal2变形塔顶及跨中位移三向偏位mm±1cm0.5ppm（水平）±2cm0.5ppm（竖向）-GPS系统1310Hz3结构温度砼结构温度砼结构温度0.4-2070光纤传感器161分钟/次钢结构温度钢结构温度0.4-2070164环境大气温度气温0.4-207045风速风向风速m/s超声0.01m/s050m/s超声31Hz机械0.17m/s075m/s机械1风向°超声 1°0360°-机械 3°6动力响应振动竖向加速度gal10-6gal±500gal伺

23、服式加速度计2250Hz纵向加速度gal10-6gal±500gal2横向加速度gal10-6gal±500gal8双向加速度gal10-6gal±500gal47震动三向加速度gal10-3gal±2g28动静载荷力钢应变钢纵向应变±1%F.S.±1000光纤应变计5020Hz钢横向应变±1%F.S.±100010砼应变砼纵向应变±1%F.S.±100089疲劳纵向疲劳次1次107次疲劳计341天/次横向疲劳次1次107次810梁端位移位移mm±1%F.S.±500mm光纤

24、传感器420Hz11梁端横向倾斜倾角°0.1°±2°420Hz12阻尼器状况位移量mm视设备情况视设备情况系统集成-视设备情况13温度补偿钢结构温度0.4-2070光纤传感器241分钟/次小 计2534.1.2 105m跨连续梁桥监测方法及监测数据要求汇总序号主要监测内容监测物理量监测手段传感器数量采样频率名称单位允许误差设计量程1变形墩台沉降相对沉降mm1mm±5cm静力水准仪142次/天2跨中挠度相对挠度mm1mm±10cm73结构温度砼结构温度砼结构温度0.4-2070光纤传感器620Hz钢结构温度钢结构温度0.4-207094

25、环境大气温度箱梁内气温0.4-207015动力响应振动横向加速度gal10-6gal±500gal伺服式加速度计650Hz竖向加速度gal10-6gal±500gal126动静载荷力钢应变钢纵向应变±1%F.S.±1000光纤应变计2420Hz砼应变砼纵向应变±1%F.S.±100087疲劳纵向疲劳次1次107次疲劳计31天/次8钢筋应力钢筋应力MPa2MPa拉200，压100 MPa光纤钢筋应力计620Hz9除湿机状况相对湿度%0.1%0100%系统集成-视设备状况10温度补偿钢结构温度0.4-2070光纤传感器121分钟/次砼结构

26、温度0.4-20706小 计1144.2 上海长江隧道4.2.1 测点位置及数量汇总断面里程传感器监测内容数量（个）浦东段工作井振弦式钢筋计结构应力监测-K0+482三向位移计结构差异变形2组K0+579振弦式钢筋计结构应力监测20钢筋应变片结构应力监测40SK1+282/XK1+279三向位移计结构差异变形2组SK2+112/XK2+109三向位移计结构差异变形2组SK2451柔性土压力计土压力监测4振弦式钢筋计结构应力监测60SK2+942/XK2+939三向位移计结构差异变形2组SK3+772/XK3+764三向位移计结构差异变形2组SK4+602/XK4+597三向位移计结构差异变形2

27、组SK5+432/XK5+431三向位移计结构差异变形2组SK6+262/XK6+261三向位移计结构差异变形2组SK6+637振弦式钢筋计结构应力监测60腐蚀仪钢筋锈蚀程度2套XK6+441(下行)柔性土压力计土压力监测4振弦式钢筋计结构应力监测60腐蚀仪钢筋锈蚀程度2套SK7+092/XK7+091三向位移计结构差异变形2组SK7+331柔性土压力计土压力监测4振弦式钢筋计结构应力监测60K7+953三向位移计结构差异变形2组BD5暗埋段振弦式钢筋计结构应力监测10BD4暗埋段振弦式钢筋计结构应力监测18BD3暗埋段振弦式钢筋计结构应力监测18BD1暗埋段振弦式钢筋计结构应力监测144.2

28、.2 实时监测方法及数据要求各实时监测内容的监测方法、测点数量及监测数据要求如下表所示。序号监（检）测内容方法测点数量类型物理量备注名称单位采样频率数据精度量程1土压力土压力盒12实时土压力MPa1小时/次（初）12小时/次±0.02MPa1MPa2结构受力江中断圆隧道应变片40实时钢筋应变1小时/次（初）12小时/次1振弦式钢筋应力计260实时钢筋应力MPa1小时/次（初）12小时/次±0.01MPa-200300MPa长兴岛岸边段振弦式钢筋应力计62实时钢筋应力MPa1小时/次（初）12小时/次±0.01MPa-200300MPa3结构差异变形三向位移计20组

29、实时三向相对位移mm1小时/次（初）12小时/次1mm±20cm4钢筋锈蚀程度腐蚀传感器4定期一个月一次-定期采集5 传感器子系统5.1 设备选型原则本次设备选型原则主要包括：l 设备技术指标符合招标文件的技术要求；l 除钢筋应力计外，其它均选择可方便替换的设备；l 设备生产商/供货商需具备本地技术支持能力和长期快速维护能力；l 设备性价比要高。5.2 上海长江大桥5.2.1 风速风向风速风向仪均选用美国YOUNG公司的设备。5.2.1.1. 09101 型单向机械风速仪范围：风速0100m/s；风向0360 度精度：风速±1%；风向±2 度电源：0-5VDC工作

30、环境：-5050输出信号：RS4855.2.1.2. 81000 型三向超声风速仪范围：风速050m/s；风向：0360 度精度：风速：±1%（数字输出）±0.1%FS（模拟电压输出）风向：±2 度电源：1224VDC工作环境：-5050输出信号：RS4855.2.2 GPS5.2.2.1. 系统设计GPS监测子系统的技术设计及工程建造依据相关的国家标准和相关行业标准进行，本设计书中所引用的部分技术规范参见下表：技术规范名称编 号批准单位年份全球定位系统测量规范GB/T18341-2001国家技术监督局精密工程测量规范GB/T 15314-94国家技术监督局199

31、4全球定位系统城市测量技术规程CJJ 73-97中国建设部1997UNAVCO 基准站建立规范国际UNAVCO组织IGS基准站建立规范国际IGS委员会混凝土结构设计规范GBJ 1089建设部5.2.2.2. 设备选型选用美国Trimble公司的5700系统。5.2.2.3. 主要技术指标物理指标尺寸：11.9cmW×6.6cmH×20.8cmL重量：1.4kg 接收机（含内置充电器） 4.0kg RTK移动站（全部）电气指标(CE Mark、 FCC认证)接收机电源：10.5 28V 直流，带过电保护功能。功耗： 2.5W 静态 3.5W 动态（含内置电台）电池： 8小时，

32、RTK操作（内置电台，TSC1手簿）环境工作温度： -40 +65 存储温度： -40 +80湿度： 100全密封，IPX7级防水，可漂浮。MIL-STD-810F，FIG.514.5C-17认证， 防震： 2m跌落性能指标静态（后处理）模式： 静态，快速静态精度： 水平：3mm0.5ppm 垂直：5mm1ppm 角度：1弧秒5/基线长度动态（后处理）模式： 连续，走走停停精度： 水平：1cm1ppm 垂直：2cm1ppm测量时间： 连续：1秒 走停：2秒最快采样率：20Hz动态实时测量模式：RTK，RTDRTD精度： 0.2m1ppmeRTK精度： （最大距离30公里）模式 延迟 精度 水平

33、：1Hz 0.4S 1cm1ppm 20Hz 0.02S 1cm1ppm 垂直：1Hz 0.4S 2cm1ppm 20Hz 0.02S 2cm2ppm初始化模式： 自动动态初始化（OTF），静态初始化可信度：99.9时间： 1分钟（典型） 10秒+0.5/基线长WAAS差分位置改正精度<5mRMS一般性能： 通道： 24通道（Total Station）跟踪信号： GPS L1 C/A码，L1/L2全波位数据记录： 1、接收机中Flash PC卡 2、TSCe手簿中数据存储： 接收机5000小时（L1/L2，6颗星，15秒采样间隔）数据输入、输出：RTCM SC104 2.20、NMEA

34、0183 2.201PPS输出显示，按键： 5个LED指示灯，1个功能按键天线指标： 天线类型：L1/L2零相位微对中天线体积： 15.2cm D×5.7cm H重量： 0.45kg包装： 防水、密封，高技术材料外壳机械强度高使用温度：-40 +70存储温度：-55 +80湿度： 100%防水，无冷凝震动： 符合MIL-810-F Figure514 5c-17抗震标准，2米高抗摔落 内置低噪音放大器50dB天线增益Trimble Stealth平面地网天线减少多路径干扰4-馈点天线相位中心优于1mm5.2.3 静力水准仪选用南京南瑞的相关产品。5.2.3.1. RJ50型静力水准仪

35、（墩台沉降）量 程： 50mm；分辨率：0.01mm；测点精度：0.1mm；遥测接口：RS485。适应工作环境温度：-30°C+60°C适应工作湿度环境湿度：0100%5.2.3.2. RJ100型静力水准仪（跨中饶度）量 程： 100mm；分辨率：0.01mm；测点精度：0.2mm；遥测接口：RS485。适应工作环境温度：-30°C+60°C适应工作湿度环境湿度：0100%5.2.4 索力5.2.4.1. 设计方案采用振动频率法间接测量斜拉索索力；随着环境激励技术和传感器技术的发展，利用斜索在环境激励下的随机振动响应，间接测量斜索索力的方法在工程中得到

36、逐步应用。振动频率法间接测量斜索索力的基本原理是将斜索视为弦在一个平面内的振动，建立斜索自振频率与斜索张力间的函数关系，通过斜索的环境激励响应分析斜索自振频率，再利用这一函数关系求取斜索索力。斜索自振频率和其张力间的基本函数关系为：式中为斜索索力，为斜索单位长度质量，为斜索长度，为第阶自振频率，为振动的阶数。在实际的工程应用中还需考虑斜索垂度、斜索减振器附加阻尼、温度等因素的影响。5.2.4.2. 设备选型本系统选用JMZR-2901型数字化传感器，并带有斜索温度测量功能。表51 传感器技术参数项目名称技术参数频率测量范围0.365Hz频率测量精度0.5%±0.01Hz温度测量范围-

37、55125温度测量精度0.2通讯接口485数据传输距离1200米电源36V交流电 5.2.5 加速度5.2.5.1. 设计方案选用草青木秀GT02系列力平衡（伺服式）加速度传感器通过7芯屏蔽线连接到接线盒，再输出到接入NI的PXI4472B。5.2.5.2. 设备选型GT02系列力平衡（伺服式）加速度传感器测量范围：±0.5g（单向及双向加速度计）；±2.0g（承台顶三向加速度计）；灵敏度：±2.5V/g频响范围：DC-120Hz交叉干扰：小于0.3%线性度：优于1%噪声：小于1g动态范围：大于120dB零位漂移：小于500×10-6g/温 漂：小于0.

38、01g/电源：±12V-±15V 30.0mA工作温度：-2050工作湿度：595外观尺寸：43x60mm5.2.6 光纤传感器5.2.6.1. 表面安装应变传感器光纤光栅表面安装应变传感器SEN-S1主要用于测量混凝土、钢筋混凝土、钢结构、网状钢结构的表面应变，也可用于已产生微裂的混凝土、钢筋混凝土工程裂缝变化的观测，或用于混凝土应力解除和温度应力的测量。图 52 光纤光栅表面安装应变计SEN-S1外观表面安装应变传感器参数项目名称技术参数应变量/量程±1200分辨率0.5 重复性3精度±5规格尺寸（直径×长度）12×142mm5.

39、2.6.2. 温度传感器光纤光栅温度传感器SEN-T1 适用于在水工建筑物或其他混凝土建筑物内进行温度长期监测，如地基、桥梁、隧道、大坝、铁路、石油、公路等，测量结构物内部的温度。图 53 光纤光栅温度计SEN-T1外观表面安装温度传感器参数项目名称技术参数量程-30120分辨率0.1重复性±0.4精度±0.4规格尺寸（直径×长度）8×45mm温度传感器不仅给出桥梁结构处的温度状态，同时它还给应变传感器提供温度补偿信息，用于剔除由于温度引起的应变。5.2.6.3. 光纤光栅倾斜计光纤光栅倾斜计SEN-TILT可以监测建筑物的倾斜。图 54 光纤光栅倾斜计

40、SEN-TILT外观倾斜传感器参数项目名称技术参数量程±2°分辨率0.1°重复性0.1°精度0.1°使用温度范围-3070采样频率10mim/次5.2.6.4. 位移传感器光纤光栅表面位移传感器SEN-D1主要应用于长期测量水工建筑物或其他混凝土建筑物伸缩缝的开合度（变形），也可用于地下洞室、边坡、大坝、高层建筑等结构物的位移、沉陷、应变和滑移，它具有可靠性高、抗干扰能力强等优点。图 55 光纤光栅位移传感器SEN-D1外观位移传感器参数项目名称技术参数位移量/量程±500mm分辨率0.1% F.S.重复性0.5% F.S.精度1%

41、F.S.5.2.6.5. 光纤光栅钢筋计SEN-S4光纤光栅钢筋计SEN-S4 可测量基础、泥浆墙、预制桩、船坞、闸门、桥拱、隧道衬砌等内部应力，可长期埋设在水工建筑物或其他混凝土建筑物内，测量结构内部的钢筋应力，也可用于锚杆的应力测试。光纤光栅钢筋计参数项目技术要求最大拉应力200Mpa最大压应力100Mpa分辨率< 0.1% F.S.精度< 1% F.S.规格尺寸（直径）1236mm5.2.7 疲劳计5.2.7.1. 设计方案采用南京航空航天大学研制的疲劳计。5.2.7.2. 主要设备技术参数 · 数字化疲劳计：NHPL-SD061）最大电阻变化率10%（100欧姆变

42、化至110欧姆）2）精度5%，分辨率0.0013）疲劳寿命：应变幅值/2=2000时（微应变），疲劳寿命N>3×105，应变幅值/2=1000时, 疲劳寿命N>2×107，而结构钢在应变幅值/2=2000时，其疲劳寿命只有数千次。4）疲劳寿命：应力幅值/2=300MPa时，疲劳寿命N>3×105，应力幅值/2=150MPa时, 疲劳寿命N>2×107，而结构钢在应变幅值/2=300MPa时，其疲劳寿命只有数千次。· 168口专用集线器：NHPL-J16J8RS485/422接口，168口入，1口出· 专用电源：

43、NHPL-DY输入电压220V，输出电压9V、5A5.3 上海长江隧道5.3.1 土压力监测选用上海维新土木工程有限公司生产的柔性土压力计（750mm×450mm）。主要技术指标：型号：JIM-V2000F型振弦式混凝土应力计尺寸：200mm×100mm×10mm测量范围：12.0Mpa分辨率：0.05%F.S综合误差：2.0%F.S图 56 土压力计外观5.3.2 结构差异变形监测采用南京葛南公司的VWD型振弦式位移计。适用于长期测量水工结构物或其它混凝土结构物伸缩缝的开合度(变形)，亦可用于测量土坝、土堤、边坡等结构物的位移、沉降、应变、滑移等，并可同步测量埋

44、设点的温度。加装配套附件可组成多点变位计、土应变计等测量变形的仪器。主要技术参数： 测量范围：mm 020 050 0100最小读数：mm/F 0.01测温范围：-25+60 测温精度：±0.55.3.3 重要部位结构受力监测采用南京南瑞集团的NVR系列振弦式钢筋计，其用于钢筋混凝土的钢筋应力、锚杆应力等。可兼测测点的温度。其主要技术指标如下：配筋直径：12、16、18、20、22、25、28、32、36、40 mm量程：拉300，压100 MPa（允许超限150%）分辨率：<0.06%F.S.测量精度：1.0%F.S.温度测量范围：-25+60 温度测量精度：±0.

45、5 耐水压：0.5 MPa5.3.4 钢筋锈蚀程度选用德国sensortec公司的阳极T系统，图 57阳极梯腐蚀测试单元外形图图 58 设备尺寸它由以下几个部分组成：阳极梯(AnodeLaddeAL)钢筋连接件(ConnectiontOReinforcement，CR)阴极(CathodeBar,C)温度传感器(PTl000)接线盒(TerminalBox，TBox)l 阳极梯由6个直径为10mm、长度为50mm的阳极棒组成，阳极棒的材料应该与钢筋混凝土结构的钢筋相同。这些将这些阳极棒用U型不锈钢棒固定形成阳极梯。阳极梯的一端有可调节的不锈钢固定支架以固定阳极梯的位置，为防止不锈钢固定支架和阳

46、极棒或钢筋接触，不锈钢固定支架应用橡胶绝缘。 每根阳极棒的两端有导线引出，通过短路测量来检查导线的连接是否正常。为了避免阳极棒两端的裂缝腐蚀，在其两端套上热收缩管。电缆集中到侧杆里，将侧杆用透明的还氧树脂填充，以防腐蚀等。其中一个侧杆内装有一个PTl000温度传感器。每个阳极梯共有3股电缆，即2xLiTCT6x024mm2(来自阳极棒引出导线)和1xLiTCT2x024mm2(PT 1000温度传感器引出导线)。导线的长度有阳极梯和接线盒的位置确定。l 钢筋连接件 钢筋连接件为一根黑色不锈钢棒，通过焊接或钢丝连接到钢筋上，用于测量钢筋的腐蚀情况。钢筋连接件两端也有导线引出。电缆的型号为：LiT

47、CT2x0.24mm2，电缆通过焊接连接到连接件，接点区域用热收缩管保护以防裂缝腐蚀。l 阴极棒 为一根直径8mm、长40cm的镀铂钛棒。两端有导线引出，电缆的型号及其连接同钢筋连接件。l 接线盒 接线盒应尽可能的小，以确保其能穿越钢筋。其典型尺寸为120x80x55mm3。接线盒的材料ABS，或镀铝，以保证接线盒不被周围的碱性离子或氯离子腐蚀。应确保接线盒在埋置到混凝土之后，盒子的覆盖层能正常开启和关闭。接线盒的上侧用4mm厚聚合体层覆盖。接线盒应包括用于常规测量插头的插槽。l 温度传感器 采用稳定性良好的PTl000热电耦型传感器。传感器两端由导线引出，电缆的型号及其连接同钢筋连接件。5.

48、3.5 隧道部分传感器配置一览表传感器监测内容单位数量弦式钢筋应力计结构应力个320钢筋应变片结构应力个40柔性土压力计土压力个12三向位移计结构差异变形组20腐蚀传感器钢筋锈蚀程度个4总计3965.4 设备清单5.4.1 大桥部分清单序号项目名称规格型号生产厂家原产地单位数量 1传感器子系统 1.1风速风向监测 1.1.a三向超声风速风向仪81000型三向超声风速仪YOUNG美国台3 1.1.b机械式风速风向仪09101型单向机械式风速仪YOUNG美国台1 1.1.c设备立杆定制中国根4 1.2温度监测 1.2.a箱梁内、外大气温度光纤光栅表面安装温度传感器SEN-T森首光电上海个5 1.2.b砼结构温度光纤光栅表面安装温度传感器SEN-T森首光电上海个22 1.2.c钢结构温度光纤光栅表面安装温度传感器SEN-T森首光电上海个25 1.3动力监测 1.3.a竖向加速度传感器GT02系列单向加速度传感器草青木秀中国个34 1