水底大直徑盾構(gòu)隧道健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究與應(yīng)用.pdf

1、隨著國(guó)內(nèi)水下大直徑盾構(gòu)隧道的相繼建設(shè)，上海崇明越江隧道、南京緯七路長(zhǎng)江隧道等復(fù)雜環(huán)境下大直徑盾構(gòu)隧道的結(jié)構(gòu)健康問(wèn)題引起了隧道同仁的重視，并參考結(jié)構(gòu)、橋梁健康監(jiān)測(cè)的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了研究和實(shí)施，盾構(gòu)隧道健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)化、集成化研究已經(jīng)逐步展開，但仍處于起步階段。本文結(jié)合南京緯七路、緯三路過(guò)江通道，通過(guò)理論分析、數(shù)值模擬和工程應(yīng)用相結(jié)合對(duì)水底大直徑盾構(gòu)隧道健康監(jiān)測(cè)的方法和技術(shù)進(jìn)行了研究，取得了一系列有意義的成果:
　　1)采用數(shù)值模擬，應(yīng)用“荷

2、載—結(jié)構(gòu)”和“地層—結(jié)構(gòu)”模型對(duì)管片結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性進(jìn)行了計(jì)算研究，論證了水底大直徑盾構(gòu)隧道健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)的必要性，研究了不同因素對(duì)隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響。
　　2)通過(guò)數(shù)值模擬，分析了影響盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的下臥土層變化、覆土厚度變化、河床高差變化及隧道縱坡等不利條件下的結(jié)構(gòu)安全性問(wèn)題，并研究了各種典型場(chǎng)地條件下的隧道、圍巖的地震響應(yīng)。
　　3)依據(jù)理論分析結(jié)果和水底盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，確定了結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)和易發(fā)生破壞的位置，由此

3、確定了健康監(jiān)測(cè)的內(nèi)容和重點(diǎn)，為隧道結(jié)構(gòu)健康狀況評(píng)估體系的評(píng)價(jià)指標(biāo)提供監(jiān)測(cè)實(shí)體，并提出了各指標(biāo)閥值的確定方法，建立系統(tǒng)化的評(píng)價(jià)模型、指標(biāo)和評(píng)價(jià)方法。
　　4)提出了以光纖光柵傳感器為主的健康監(jiān)測(cè)儀器系統(tǒng)，由光纜傳輸系統(tǒng)連接組網(wǎng)形成了傳感測(cè)試網(wǎng)絡(luò)，將所有的現(xiàn)場(chǎng)傳感器信號(hào)匯集到監(jiān)控中心，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的采集和傳輸。根據(jù)傳感器系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集和預(yù)處理系統(tǒng)獲得的數(shù)據(jù)和信息，評(píng)估系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)分析和客觀評(píng)估，實(shí)現(xiàn)對(duì)隧道結(jié)構(gòu)的整體安全性、耐久性和正常

4、使用性做出科學(xué)評(píng)價(jià)，為隧道管理者提供維護(hù)決策依據(jù)。
　　5)通過(guò)建立有限元計(jì)算分析模型，并根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行校核，保證計(jì)算與實(shí)際相吻合，并根據(jù)結(jié)構(gòu)計(jì)算分析的結(jié)果和長(zhǎng)期測(cè)試數(shù)據(jù)的規(guī)律性分析設(shè)置相應(yīng)的響應(yīng)閾值確定了預(yù)警、報(bào)警級(jí)別及控制值，同時(shí)從國(guó)內(nèi)外大直徑水底盾構(gòu)隧道建設(shè)經(jīng)驗(yàn)、試驗(yàn)成果、理論分析、專家系統(tǒng)、層次分析法和模糊理論綜合確定出各項(xiàng)評(píng)估指標(biāo)的權(quán)值，但是受地質(zhì)條件的影響，隧道結(jié)構(gòu)健康狀況評(píng)估和診斷是一個(gè)動(dòng)態(tài)的、長(zhǎng)期的過(guò)程

5、，需要持續(xù)的研究和探索。
　　6)采用如SQLSERVER或ORACLE等大中型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，以圖形的方式顯示健康狀況監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的規(guī)律和變化趨勢(shì)，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的報(bào)表輸出及查詢系統(tǒng)，以方便管理層、專家進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，從而對(duì)結(jié)構(gòu)狀況及工程壽命提出相應(yīng)結(jié)論。
　　7)通過(guò)對(duì)兩個(gè)工程實(shí)例的分析，提出了軟件設(shè)計(jì)總體框架和工作流程，實(shí)現(xiàn)了測(cè)試數(shù)據(jù)的采集、分析及對(duì)隧道結(jié)構(gòu)的安全性進(jìn)行分析、評(píng)估，預(yù)判隧道結(jié)構(gòu)的安全性。數(shù)據(jù)分析結(jié)果直接服務(wù)于二個(gè)工程的