橋梁撓度自動(dòng)測(cè)量方法研究綜述.pdf

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1、２０１７年５月橋梁撓度自動(dòng)測(cè)量方法研究綜述梁天霄（鄭州大學(xué)水利與環(huán)境學(xué)院，河南鄭州４５０００１）［摘要］橋梁撓度的自動(dòng)測(cè)量法主要有連通管、傾角儀、激光圖像、光電成像以及機(jī)器人式等。在測(cè)量時(shí)，要根據(jù)客觀與主觀上的不同條件慎重選擇，力爭(zhēng)測(cè)出精確數(shù)據(jù)，并對(duì)撓度做出準(zhǔn)確判斷。［關(guān)鍵詞］橋梁撓度；自動(dòng)測(cè)量；綜述文章編號(hào)：２０９５－４０８５（２０１７）０５－００３６－０２目前，橋梁撓度的人工測(cè)量法主要有百分表測(cè)量法、精密水準(zhǔn)儀測(cè)量法和全站式測(cè)量法等。但人２傾角儀測(cè)量法工測(cè)量法耗時(shí)長(zhǎng)、效率低，且有不少現(xiàn)場(chǎng)的局限性。傾角儀測(cè)量法

2、的原理是利用傾角儀測(cè)得橋梁變隨著測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了不少自動(dòng)測(cè)量技術(shù)，本形時(shí)幾個(gè)截面的的傾角，用數(shù)值積分的方法求得橋文將對(duì)這些測(cè)量技術(shù)的原理、操作注意事項(xiàng)及應(yīng)用梁上任意一點(diǎn)的撓度值。這是由于橋梁的撓度、截情況等進(jìn)行綜述。面轉(zhuǎn)角和中面曲率，都是微分和積分的關(guān)系，即梁撓曲函數(shù)的一階導(dǎo)數(shù)就是梁截面的轉(zhuǎn)角函數(shù)；二階導(dǎo)１連通管測(cè)量法數(shù)就是梁中面的曲率函數(shù)。中面曲率函數(shù)的一次積這種測(cè)量方法是利用連通管原理，在橋梁的基分就是截面轉(zhuǎn)角函數(shù)；截面轉(zhuǎn)角函數(shù)的一次積分就準(zhǔn)點(diǎn)和各測(cè)量點(diǎn)處安裝好連通管，根據(jù)連通管內(nèi)液是梁撓度函數(shù)。當(dāng)我們

3、用傾角儀測(cè)出梁上若干指定面高度的變化以獲得橋梁撓度的變化。橋梁的梁體點(diǎn)的轉(zhuǎn)角值時(shí)，就可以畫出截面轉(zhuǎn)角沿梁長(zhǎng)的近似在荷載物的作用下發(fā)生變形時(shí)，固定在梁體上的水分布圖，或稱之為近似的截面轉(zhuǎn)角函數(shù)圖，因?yàn)閷?duì)轉(zhuǎn)管會(huì)隨之移動(dòng)。此時(shí)，各豎直水管內(nèi)的液面將與基角函數(shù)的一次積分就是梁撓度函數(shù)，求出自起始點(diǎn)準(zhǔn)點(diǎn)處的液面保持在同一水平面，因而各測(cè)點(diǎn)處的至梁上某點(diǎn)截面轉(zhuǎn)角分布圖的面積，就是該點(diǎn)的撓豎直水管中的液面會(huì)發(fā)生大小不等的相對(duì)移動(dòng)。根度值［２］。傾角儀測(cè)量撓度精確度較高，不需要靜止據(jù)測(cè)得的這些液面的相對(duì)位移量，即可計(jì)算出被測(cè)的參

4、考點(diǎn)，在對(duì)跨河橋、跨海橋、跨峽谷橋以及高橋點(diǎn)的撓度值。進(jìn)行測(cè)量時(shí)，需要基準(zhǔn)點(diǎn)處放一個(gè)大的測(cè)量中，它能夠進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)量，顯示出很強(qiáng)的工程容積容器，再將各連通管接入，并在基準(zhǔn)點(diǎn)和各測(cè)量實(shí)用價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。點(diǎn)安裝撓度傳感器。通過(guò)計(jì)算基準(zhǔn)點(diǎn)和測(cè)量點(diǎn)撓度傳感器的數(shù)據(jù)差，即可計(jì)算出測(cè)量點(diǎn)的撓度值。連３激光圖像測(cè)量法通管法，曾在２００４年檢測(cè)過(guò)岳陽(yáng)洞庭湖大橋。其優(yōu)激光圖像測(cè)量法是將激光測(cè)量法與成像式測(cè)量點(diǎn)是可靠、易行。由于這種測(cè)量系統(tǒng)是全封閉結(jié)構(gòu)，法結(jié)合來(lái)進(jìn)行測(cè)量的一種新型撓度測(cè)量法。該系統(tǒng)可以避免灰塵、濕度和霧天對(duì)測(cè)量造

5、成的影響，可以主要由激光器、攝像機(jī)、圖像采集卡、接收屏以及計(jì)長(zhǎng)期使用。但需要注意以下情況：（１）連通管中不能存在氣泡，否則撓度值會(huì)不準(zhǔn)；（２）連通管中的液算機(jī)組成。測(cè)量時(shí)，攝像機(jī)置于接收屏正后方不遠(yuǎn)體不能有雜質(zhì)，因雜質(zhì)會(huì)造成通管道阻塞；（３）在環(huán)境處，從激光器發(fā)出的準(zhǔn)直激光束照射在遠(yuǎn)處固定的溫度降到凝固點(diǎn)后，連通管中的液體會(huì)發(fā)生凍結(jié)現(xiàn)半透射接收屏上形成一個(gè)圓形光斑。操作人員對(duì)于象，因而無(wú)法測(cè)量出數(shù)據(jù)；（４）如果連通管中液體揮發(fā)從攝像機(jī)輸出的模擬視頻信號(hào)采集后進(jìn)行處理，得過(guò)多，撓度傳感器就接觸不到液體，數(shù)值為零［１

6、］。到接收屏上光斑中心的坐標(biāo)位置。被測(cè)結(jié)構(gòu)在外界環(huán)境影響下沿Ｙ方向發(fā)生了撓度ΔＹ，由于激光器固定在被測(cè)結(jié)構(gòu)上，因而激光器也會(huì)隨之發(fā)生位移，使得投射在接收屏上的激光光斑，也發(fā)生相同的位移作者簡(jiǎn)介：梁道天路霄橋（梁１與９９７渡—河）工，女程，。漢，河南南陽(yáng)人。研究方向：量ΔＹ。通過(guò)計(jì)算機(jī)采集處理?yè)隙茸兓昂髢纱蔚幕痦?xiàng)目：河南省交通運(yùn)輸廳科技攻關(guān)項(xiàng)目（２０１３－２－１２）。圖片，比較容易計(jì)算出光斑在接收屏上中心位置的·３６·變化量，經(jīng)比較能直觀反映出橋梁被測(cè)點(diǎn)的撓情況下，應(yīng)盡量布置在橋垮以外橋墩對(duì)應(yīng)位置的橋度［３］。

7、新型激光圖像撓度測(cè)量方法，用激光器作為面上，可以避免橋梁大幅震動(dòng)對(duì)儀器電子器產(chǎn)生干位移信息載體，代替成像式測(cè)量法的光靶，可以進(jìn)行擾。在加載之前，觀測(cè)后視點(diǎn)Ａ的標(biāo)尺讀數(shù)為ｈａ，遠(yuǎn)距離測(cè)量。既可以保留成像法的優(yōu)點(diǎn)，又可以克目標(biāo)點(diǎn)Ｂ的標(biāo)尺讀數(shù)ｈｂ１；加載之后，再觀測(cè)后視點(diǎn)服物距過(guò)遠(yuǎn)所導(dǎo)致的測(cè)量精度下降問(wèn)題。在能夠確Ａ的標(biāo)尺讀數(shù)ｈａ２，目標(biāo)Ｂ點(diǎn)的標(biāo)尺讀數(shù)ｈｂ２，則目標(biāo)保較高測(cè)量精度的情況下，可以實(shí)現(xiàn)大范圍撓度測(cè)點(diǎn)的撓度值公式為：［５］量。該系統(tǒng)尤其適于大型剛構(gòu)密封梁體的多測(cè)點(diǎn)撓ｆ＝（ｈａ２－ｈｂ２）－（ｈａ１－ｈｂ１）。

8、度測(cè)量，有較高的應(yīng)用價(jià)值與發(fā)展前景。在具體操作時(shí)需要注意以下幾方面：（１）測(cè)量機(jī)器人適且于跨徑大、縱坡大的橋梁，其觀測(cè)速度較４光電成像測(cè)量法高，精準(zhǔn)度也較為可靠。（２）為了提高觀測(cè)的精確度，橋梁撓度光電成像測(cè)量系統(tǒng)，由發(fā)光靶標(biāo)和光可以對(duì)同一目標(biāo)進(jìn)行重復(fù)觀測(cè)。目前，湖南大學(xué)已采電數(shù)字?jǐn)z像機(jī)兩部分組成，測(cè)量時(shí)要把發(fā)光靶標(biāo)固用這種測(cè)量法對(duì)１００多座橋梁的撓度進(jìn)行了測(cè)試，它定在橋