橋梁撓度測(cè)量方法及比較分析

橋梁撓度測(cè)量方法及比較分析

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1、橋梁撓度測(cè)量方法及比較分析摘要:文章簡(jiǎn)首先闡述了傳統(tǒng)的人工測(cè)梁撓度的測(cè)量方法,然后給出了幾種橋梁撓度自動(dòng)檢測(cè)方法,最后預(yù)測(cè)了撓度測(cè)量的發(fā)展方向。關(guān)鍵詞:橋梁撓度測(cè)量人工測(cè)量自動(dòng)檢測(cè)預(yù)測(cè)方向橋梁的撓度變形是橋梁健康狀況評(píng)價(jià)的重要參數(shù),在橋梁檢測(cè)、危橋改造以及新橋驗(yàn)收等方面都需要準(zhǔn)確測(cè)量橋梁的靜、動(dòng)態(tài)撓度值。隨著橋梁健康監(jiān)測(cè)技術(shù)的進(jìn)步,人們研究了許多用于位移及撓度測(cè)量的方法。目前,國(guó)內(nèi)外測(cè)量橋梁撓度的方法有許多種,下面對(duì)常見(jiàn)的幾種測(cè)量方法的原理、特點(diǎn)及適用范圍做以簡(jiǎn)要介紹。1、傳統(tǒng)的人工測(cè)量方法1.1

2、百分表測(cè)量法百分表測(cè)量法是較傳統(tǒng)的撓度測(cè)量方法。百分表的工作原理,就是利用齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)所檢測(cè)位置的位移值放大,并將檢測(cè)的直線往返運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成指針的回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng),以指示其位移數(shù)值。特點(diǎn):1)優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單,可以進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)量,直接得到各測(cè)點(diǎn)的撓度值測(cè)量結(jié)果穩(wěn)定可靠;2)缺點(diǎn)比較繁瑣,耗時(shí)較長(zhǎng),工作效率較低,現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用有很大局限性;3)適用于橋下可搭設(shè)支架的橋梁工程。1.2精密水準(zhǔn)儀測(cè)量法水準(zhǔn)測(cè)量又名“幾何水準(zhǔn)測(cè)量”,是用水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺測(cè)定地面上兩點(diǎn)間高差的方法。在地面兩點(diǎn)間安置水準(zhǔn)儀,觀測(cè)豎立在兩點(diǎn)上的水準(zhǔn)標(biāo)

3、尺,按尺上讀數(shù)推算兩點(diǎn)間的高差。通常由水準(zhǔn)原點(diǎn)或任一已知高程點(diǎn)出發(fā),沿選定的水準(zhǔn)路線逐站測(cè)定各點(diǎn)的高程。特點(diǎn):1)具有速度快、計(jì)算方便、精度高和能夠及時(shí)比較觀測(cè)結(jié)果的特點(diǎn);2)主要適用于測(cè)點(diǎn)附近能夠提供測(cè)站條件、范圍不大的橋梁撓度變化、觀測(cè)點(diǎn)數(shù)不多的精密水準(zhǔn)測(cè)量。1.3全站儀測(cè)量法全站儀撓度測(cè)量基本原理是三角高程測(cè)量。三角高程測(cè)量通過(guò)測(cè)量?jī)牲c(diǎn)間的水平距離和豎直角求定兩點(diǎn)間高差的方法。特點(diǎn):1)這種測(cè)量方法簡(jiǎn)單,不受地形條件限制,是測(cè)量橋梁撓度的一個(gè)基本方法。2)在橋梁加、卸載過(guò)程中,由于全站儀和棱

4、鏡固定不動(dòng),這就完全消除了儀器高和棱鏡高的量測(cè)所帶來(lái)的誤差。3)采用高精度全站儀可以更加有效地提高橋梁荷載試驗(yàn)撓度測(cè)量精度。2、橋梁撓度自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)2.1連通管測(cè)量法利用連通管原理,根據(jù)安裝在橋梁各處連通管內(nèi)液面高度的變化獲得橋梁撓度的變化。當(dāng)橋梁梁體發(fā)生變形時(shí),固定在梁體上的水管也將隨之移動(dòng),此時(shí),各豎直水管內(nèi)的液面將與基準(zhǔn)點(diǎn)處的液面保持在同一水平面,但各測(cè)點(diǎn)處的豎直水管液面卻發(fā)生了大小不等的相對(duì)移動(dòng),測(cè)得的相對(duì)位移量即是該被測(cè)點(diǎn)的撓度值。特點(diǎn):連通管法測(cè)量橋梁撓度的優(yōu)點(diǎn)是可靠、易行,當(dāng)撓度的絕

5、對(duì)值大于20mm時(shí),它1mm最小讀數(shù)至少可有5%的相對(duì)精度。2.2傾角儀法使用傾角法測(cè)量橋梁的撓度,并不同于傳統(tǒng)的方法如百分表法、水準(zhǔn)儀法直接測(cè)得橋梁某一點(diǎn)的撓度值,而是首先使用傾角儀測(cè)得橋梁變形時(shí)幾個(gè)截面的的傾角,根據(jù)傾角擬合出傾角曲線,進(jìn)而得到撓度曲線,這樣就可以求得橋梁上任意一點(diǎn)的撓度值。傾角法實(shí)際上是一種間接地利用傾角儀測(cè)量得到橋梁撓度的方法。特點(diǎn):橋梁不需要靜止的參考點(diǎn),特別適于測(cè)量跨河橋、跨線橋、大型的跨海、跨峽谷橋梁和高橋,大大提高了測(cè)量效率。2.3激光圖像撓度測(cè)量激光圖像撓度測(cè)量利

6、用了激光良好的方向性。隨著橋梁不同程度的變形,照射在被測(cè)點(diǎn)固定不動(dòng)的光電接收器上的激光光斑中心發(fā)生等量變化,因此只要獲取光斑中心位置就可得到橋梁撓度。特點(diǎn):具有很高的測(cè)量精度,可達(dá)到0.1mm,且采樣速率高、成本較低;適合于跨度不大的中小型橋梁。2.4gps撓度測(cè)量利用一臺(tái)接收機(jī)(基準(zhǔn)站)安在參考點(diǎn)(岸基)上固定不動(dòng),另一臺(tái)接收機(jī)(移動(dòng)站)設(shè)在橋梁變形較大的點(diǎn),2臺(tái)接收機(jī)同步觀測(cè)4顆或更多衛(wèi)星,以確定變形點(diǎn)相對(duì)岸基的位置。實(shí)時(shí)獲取變形點(diǎn)相對(duì)參考點(diǎn)的位置,可直接反映出被測(cè)點(diǎn)的空間位置變化從而得到橋梁

7、結(jié)構(gòu)的撓度值。特點(diǎn):具有全球性、全天候、連續(xù)的精密三維導(dǎo)航與定位能力;具有良好的抗干擾性和保密性。2.5光電成像撓度測(cè)量光電成像撓度測(cè)量是在橋梁的測(cè)點(diǎn)上安裝一個(gè)目標(biāo)靶,并在靶上制作一個(gè)光學(xué)標(biāo)志點(diǎn)(光標(biāo))。通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)(光學(xué)鏡頭)把標(biāo)志點(diǎn)成像在ccd接收面陣上,當(dāng)橋梁產(chǎn)生撓度/位移時(shí),目標(biāo)靶也隨之移動(dòng)。通過(guò)測(cè)出靶上光標(biāo)點(diǎn)在ccd接收面上成像位置的變化值,就可計(jì)算出橋梁實(shí)際的撓度/位移量。撓度測(cè)量方法的比較圖3、橋梁撓度監(jiān)測(cè)的發(fā)展方向(1)長(zhǎng)期在線自動(dòng)動(dòng)態(tài)測(cè)量現(xiàn)在和未來(lái),人們對(duì)橋梁,尤其是大型橋梁的安

8、全評(píng)估不僅要求在施工過(guò)程中進(jìn)行嚴(yán)格的檢測(cè),而且,更加注重成橋后在正常載荷下的長(zhǎng)期在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)。成熟的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)使人們不再局限于對(duì)一座橋梁進(jìn)行集中監(jiān)控,而逐步要求實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)多座大型橋梁的集群式監(jiān)控。(2)大量程測(cè)量隨著建筑材料和工藝的不斷成熟,現(xiàn)代橋梁呈現(xiàn)出/跨度大、結(jié)構(gòu)柔等特點(diǎn),這就造成橋梁結(jié)構(gòu)本身在各種外界環(huán)境的影響下,會(huì)出現(xiàn)較大的形變,將來(lái)?yè)隙葴y(cè)量的量程相應(yīng)地要求成倍提高。總之,隨著計(jì)算機(jī)等級(jí)的提高、數(shù)據(jù)采樣技術(shù)的進(jìn)步,今后橋梁的撓度測(cè)量將在此方法基礎(chǔ)上進(jìn)一步完善。未來(lái)橋梁撓度監(jiān)

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