橋梁健康監測意義
橋梁建成以後,受氣候、結構、材料(liào)、動力荷載等作用,橋梁強度及剛度(dù)等隨著時間的推移而降低,橋梁健康監測對橋梁安全性評估和橋梁日常運營管理意義重(chóng)大,因此,橋梁健(jiàn)康監測具有十分重要的作用(yòng)。
應力混凝土大跨度連(lián)續橋梁結構簡單外觀漂亮,在國內(nèi)應用廣泛。實際運營中(zhōng),病橋不斷出現,對橋梁健康監測日顯(xiǎn)重要,實際運營中,預應力(lì)混凝土大跨度連續梁橋的橋梁(liáng)病主要集中在主梁、橋墩的裂縫和變形等方麵。主梁及橋麵板在(zài)運營階段出現(xiàn)最多的病害就是主梁腹板、頂板裂縫。橋墩病害主要是墩偏位(wèi)和混凝土裂縫,所以,了解橋梁的極限狀態、承載潛力及(jí)對橋梁的合理利用具有重大意義。
通過預應力混凝土大跨度連續(xù)梁橋的應變、壓力、裂縫、加速(sù)度、溫度、等數據來評估橋梁健康,及時發現並(bìng)解決問題。
設計原則
監測係統集(jí)傳(chuán)感器技術、結構分析計算、計算機技術、網絡(luò)通訊技術等高新技術於一體,長期用於結構損傷和狀態評估,滿足(zú)橋梁管理和運維需求,設計原則如下(xià):
簡潔實用,經濟可靠(kào),性(xìng)能穩定;
立足實用為第一原則(zé),兼顧考慮科學試驗和設計(jì)驗證(zhèng)等方(fāng)麵;
根據結構易損分析結(jié)果及養護(hù)管理需求進行(háng)監測點(diǎn)布設;
監測與(yǔ)結構密切相關、代表性結構、必須監測結構、日常養護無法(fǎ)檢查的位置。
傳感器對比及選用(yòng)
結構健康監(jiān)測需要利(lì)用(yòng)大量高(gāo)性(xìng)價比傳感器,對結構性能實時監測,獲取各種準(zhǔn)確可靠信息,應變傳感器主要使用一下三種,鋼弦式應變計、電阻應變計、光纖光柵應(yīng)變計,各有(yǒu)優劣,鋼弦式應變計傳輸距離長、靈敏度高、蠕動小適合(hé)長期(qī)監測、長(zhǎng)導線不影響測量結果(guǒ),但是體積大、抗電磁幹擾能力差;電阻式應變計體(tǐ)積小、靈敏度較(jiào)高、動態響應好,但是傳輸距離小於100米、對絕緣要求高、蠕(rú)變較大需進行(háng)長導(dǎo)線電阻影響的(de)修正(zhèng);光纖光柵應變計體積小、蠕變較小、靈(líng)敏度高、長導線不影響測量結果、信號傳輸距離可達十公裏、抗幹擾能力強(qiáng)、無需絕緣(yuán)要求、動態響應很好。
光纖光柵傳感器具有(yǒu)獨特的優(yōu)點
1、 傳感器結構簡單、體積小、外形可變,可(kě)測量結構內部應力、應變力、結構損傷;
2、 與光纖之間(jiān)天然(rán)兼容,低損(sǔn)耗(hào)、光譜特(tè)性好、可靠性高;
3、 具有(yǒu)非傳導性,被介質影響小,抗腐蝕抗電磁幹擾,適合在惡(è)劣環境中工作;
4、 一根光纖中可寫入多個光柵構成傳感陣列,與波分複用和時分複用係統結合實現分布式傳感;
5、 高靈敏度、高分辨(biàn)率。
為了長期監測的需求,采用光纖光柵傳感技術,遵從實用為主重點突出的原則,監測項目有:結構(gòu)位移監測、溫度(dù)監測(主梁、環境)、結構動力特性監測等方麵(miàn);結構位移監測主要監測的物理量為(wéi)主梁伸縮縫的(de)位移、箱梁(liáng)的撓度;結構動力特性監測(cè)主要涉及(jí)主梁振動(dòng)。
橋梁健(jiàn)康監測(cè)內容及要點
根據現場采集情況,分為四個(gè)板塊:數據采集(jí)模塊、傳輸模塊、數據存(cún)儲、數據分析及顯示;數據采集模塊在過程現場采集到傳感器波長(zhǎng)信息,數據傳輸模塊上傳到服(fú)務(wù)器(qì),數據(jù)存儲模塊(kuài)分析(xī)和分類存儲,最後在數據分析和顯示模塊(kuài)進行處理,達到(dào)客戶需求。
橋梁監測內容主要有風(fēng)、溫度、應變、加速度、撓度、索力、傾斜儀、梁段位移、裂縫。以上監測內容除撓度和(hé)振動外,均采用光纖光柵傳感器,光纖光(guāng)柵傳感器串聯統一接入到橋梁控製中心的光纖光(guāng)柵解調儀中,進行分(fèn)析處理並通過Internet上傳(chuán),實現遠程監控。
需要用到的光纖光柵傳感器共有四種類型:溫度傳(chuán)感器、應變傳感器、位移傳感器、帶溫度自補償型應變傳感器(qì)、少量(liàng)電類傳感(gǎn)器進行加速度的數據(jù)采集。
對於連續橋梁,監測的重點截麵為梁的底麵,跨(kuà)中、四(sì)分之一及四分之三截麵和支(zhī)點,而且(qiě)需要沿梁軸向對稱布設,橋墩需要承受一些彎矩,所以沿橋墩豎(shù)向布(bù)置一些傳感器。
環境監測:溫度、濕度、風壓等;
動(dòng)力響應監測:結構(gòu)動力響應監測(cè),選取主橋三跨的跨中,在斷麵處布置兩個加速傳感器;
動靜荷載(zǎi)力及結構溫度的監測:應變的監測和結構溫度的監(jiān)測;
撓度監測:監測由於荷載效應引起的(de)橋麵撓(náo)度變化情(qíng)況,斷麵布置(zhì)一隻水準儀;
沉降(jiàng)監(jiān)測:選取主橋橋墩,每個截麵布置一隻靜力水準儀(yí);
橋麵位移(yí)監測:橋麵(miàn)位移監測,每個斷麵設置(zhì)兩隻位移傳感器;
超載監測:在橋兩(liǎng)端設置動態地磅,實時監測車輛超載情況。
主要設備技(jì)術(shù)要求
1、 光纖(xiān)光柵表麵安裝式應變傳感器(qì)
2、 光纖光(guāng)柵溫度(dù)傳感器
3、 光纖光柵溫度自(zì)補償應變傳感器
4、 光纖光柵位移傳感器
5、 光纖光柵解調儀
6、 電(diàn)類傳感器綜(zōng)合采集儀