橋(qiáo)梁撓度的測試方法(fǎ)你了(le)解多少呢?
更新時間:2021-04-10 17:51
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橋(qiáo)梁撓度測試是橋梁靜動載(zǎi)試驗測試的關鍵技術參數,靜載試驗通過橋梁撓度的測試對橋梁的靜力剛度(dù)進行評價,動載試驗通過動態撓度測試對橋梁的動剛度以及衝(chōng)擊係數(shù)、橋梁的行車性能進行綜合(hé)評價。由於橋梁結構是(shì)跨越河流、山穀等地(dì)貌(mào)地(dì)形的構造物,橋下淨空的高度以及橋下河流等對橋梁(liáng)撓度測試的方法的(de)選擇都有一定的限製,考慮到撓度測試方法的適用範圍、影響測試(shì)精度(dù)的因素等,橋梁試驗中應選擇合適(shì)的(de)方(fāng)法對橋梁撓度測試(shì),才能提(tí)高測(cè)試的精度確保試驗結果的評定準確。本文對橋梁撓度測試的方法、適(shì)用範圍(wéi)、測試原理以及測試過程中需要注意的問題進行梳理,以期(qī)對從事橋梁檢測工(gōng)作的(de)同(tóng)仁有所幫(bāng)助。
一、橋梁撓度測(cè)試(shì)方法有(yǒu)哪些分類,各有哪些具體的測試(shì)方法?
橋梁撓度(dù)測試(shì)的方法按照靜動態進行分類可以(yǐ)分為靜態撓度的(de)測試和動態撓度的測試兩大類:
1、靜態撓度的測試
靜(jìng)態撓度測試的方法按照測試原理可以分為:機械式撓度(dù)測試、電子式撓度測試、電(diàn)阻式撓度測試、光學類撓度測試、圖像式撓度測試、激光類撓度測試、GPS撓度測試以及雷達類撓度測試等。機械式撓度測試方法最典型的是機械式百分表、千分表等測量方法;電阻式撓度測試采用(yòng)電阻(zǔ)式位移計利用靜態采集係統進行撓度測試;光學類撓度測試儀器傳統的有精密水準儀、全站儀等測量設備,此外還有基於光電成像的橋(qiáo)梁撓度(dù)儀等;激光類撓度測試主要是(shì)利(lì)用激光測距的原理,通過激光位移計對橋梁靜態度進行測試;圖像式橋梁撓度測試方法(fǎ)有基於(yú)圖像的(de)橋梁撓度儀;GPS撓度測量主要(yào)是基於(yú)全球定位係統GPS對大跨徑橋梁撓度進行靜態(tài)差(chà)分進行靜態撓度的測試;雷達類撓度(dù)測試主要是利用毫米波雷達對(duì)橋梁撓度進行測試。
前麵介紹的靜態測試方法(fǎ)中有的僅能進行靜態測試,有些方法除進行靜態測(cè)試外還可以進(jìn)行動態測試(shì)。
2、動態撓度的測試
能(néng)進行動態撓度測試(shì)的(de)方法有:電阻式撓(náo)度計、光學類的橋梁撓度儀、基於圖像的(de)橋梁撓度儀、GPS以及激(jī)光位移計和毫米波雷達以(yǐ)及位(wèi)移拾振器等方法(fǎ)。
二、橋梁(liáng)撓度測試方法的原理及實現橋梁撓度測試的具體方法?
橋梁撓度測試各種方法(fǎ)的(de)測(cè)試原理如(rú)下:
1、機(jī)械(xiè)式百分表、千分表
機械式百分表和千分表(見圖1)僅能進行橋梁靜態撓度的測試,其(qí)測(cè)試原理是利用機械式測量杆帶動齒輪轉動來讀取位移變化量。機械式百分(fèn)表和千分表進行橋梁撓度測試都需(xū)要使用相對固(gù)定不動的支(zhī)架上(shàng)進行(háng)測試(shì),或將(jiāng)鉛錘通過細鋼絲吊在測試橋梁的主梁底麵,由(yóu)於細鋼絲的變(biàn)形量可以忽略不計,因此通過測試懸(xuán)掛鉛錘底麵的豎向變形值即為橋(qiáo)梁的撓(náo)度值。
2、電(diàn)子百分表或撓度計
電(diàn)子百分表或撓度計的測試原理同機械式百分表、千(qiān)分表(biǎo)測試橋梁撓度的方法類似,可以(yǐ)利用固定(dìng)支架或懸掛鉛錘(chuí)法進(jìn)行測試,隻是電子百分表的(de)顯示不是指(zhǐ)針式,而是數顯的方式。
3、光學(xué)類撓度(dù)測試儀器
1)高(gāo)精度全站儀
全站儀是集電子經緯儀、光電測距儀和數據記(jì)錄於一(yī)體的測量儀器(qì),通過測(cè)站讀取斜(xié)距(jù)、豎直角和(hé)水平角來計算橋梁(liáng)撓度(dù)的測試方法。
2)精密(mì)水準儀
精密水準儀能夠精(jīng)密的整平視線和精確的讀數,目前常用(yòng)於橋梁撓度測試的儀器為精密電(diàn)子水準儀,其將計算機電子與精密水準儀光學技術結合的新型精密水準儀。
3)橋梁光電(diàn)撓度儀
橋梁撓度檢測儀將專用靶標固定待(dài)測橋梁被測點(diǎn),使靶標與橋梁有機的結(jié)合起來形成共振,將橋梁震動轉換成特定波長的光源震動,通(tōng)過光(guāng)學解析係統將(jiāng)待測光信號解析至專用高精工業CCD,檢測靶標在CCD上成像的中心坐標的(de)變(biàn)化即可精確測量被測橋梁在載荷作用下(xià)產生的縱向和橫向(xiàng)位移及其對時間的響應曲線。
前麵介紹(shào)的光學類橋梁撓度測(cè)試設備,全站儀和精密水準儀由於采樣頻率跟不上僅能用於(yú)橋梁靜態撓度的測試,而橋(qiáo)梁光電撓度儀可以進行靜態(tài)測試也可以進(jìn)行動態撓(náo)度(dù)測試。橋梁撓度儀進行(háng)靜態撓度測試時需要在橋梁(liáng)測試部位安裝專用靶標(biāo),可(kě)同(tóng)時進行多個點靜態撓度的測(cè)試。靜態撓度測試前需要對每個測點(diǎn)進行(háng)標定,儀器自動記錄測試角度和(hé)距離,標定完一個靶標後(hòu)進行(háng)下個靶標(biāo)的標定,測試時橋梁撓度儀安裝標定的(de)靶標位置依次進行多個測(cè)點靜撓度的測試。橋梁(liáng)撓度儀進行動態撓度測試時僅能對單點的撓度進行動態撓度時程曲線的測試。
4、基(jī)於圖像測量的橋梁撓度儀
其測量原理:利用圖像散斑(bān)識別(bié)技木及圖像模糊識別技術,準確跟蹤(zōng)被測物(wù)上標識點及被測(cè)物上點與點之(zhī)間的運動軌跡,準確測量物體的動靜撓度位移。其主要特點:第一無需在被測點上安裝靶標或(huò)標誌點即可進行測量,在特殊工況下使用更為方便;第二:可同時測量多點動態撓度或者靜態撓度,效率更快(kuài),精(jīng)度更高;第三:可對撓度值同時進行兩位測量,即縱向、尤其是橫向的(de)位移測量,解(jiě)決目(mù)前所有儀器存在的技術壁壘;第四:可以采用先拍攝視頻錄像,事後(hòu)再進行處理(lǐ)分析的方式,彌補現場測量可能存在(zài)的盲(máng)點或不足;第五:隻需更換個別備(bèi)件,即可實現多功能測量,比如(rú)用於材料力學分(fèn)析(尤其是高低(dī)溫、高速衝(chōng)擊、疲勞測試等特殊工況),應變等等。
5、GPS測量
GPS的(de)定位是利用衛星基本三角定位原理(lǐ),GPS接收裝置以測量無(wú)線電信號的傳輸時間(jiān)來量測距離,以距離來判(pàn)定衛(wèi)星在太空中的位置,這是一種高軌道與(yǔ)精密定位的(de)觀測方式。GPS對於橋梁撓度(dù)的測量精度較低通常用於變形較大的(de)大跨徑橋梁的撓度測試,橋梁靜載(zǎi)測試采用靜態差分計算精度相對較高,動態(tài)撓度采用實(shí)時差分計算精度相對較低。
6、毫米波雷達測試方法
測試原理:雷達首先發射天線(TX)饋送微(wēi)波信號,信號經與(yǔ)目標的相互作用形成後向散射信(xìn)號,最終被接收天線(RX)接收,經過相關信號(hào)與數據處理步驟,即可得到此次(cì)測量的一個采(cǎi)樣複信號,其中包含了信號強度和觀測相位值φ1 。雷(léi)達係統持續對輻射場區的目標(biāo)進行采樣,假設第二次采(cǎi)樣(yàng)開始時(shí)目標發生了形變Δr,那麽雷達得到的第二(èr)個采樣複信號就包含了相(xiàng)應的信號強度和觀測相位值φ2。利用兩次測量相位的變(biàn)位來計算視線上(shàng)距離的變(biàn)化(huà),采用幹涉測量視線上距離的變化。
毫米波雷(léi)達可進行橋梁靜態撓度、動態撓度測試,此外可以進(jìn)行拉索索力測(cè)試以及(jí)拉索振動副職測(cè)試等。