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橋(qiáo)梁撓度檢測方法優缺點對比及其發(fā)展趨勢分析
更新時間:2021-04-10 17:51
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簡要論述現有(yǒu)的幾種橋梁動、靜撓度(dù)測量方法和基(jī)本(běn)原理,進而深入地分析其優點和不足,並將幾種方法進行對比(bǐ),然後(hòu)指出各種方法的應用範圍和特點。最後結合國內外研究現狀,對橋梁動(dòng)、靜撓度測(cè)量方法的發展(zhǎn)趨勢做(zuò)出了預(yù)測。
國內外研究開發和使用部門對橋梁撓(náo)度檢測進行了深入研究並提出了許多實用測試方法。傳(chuán)統(tǒng)的橋梁撓度測量方法通常采(cǎi)用百分表、水(shuǐ)準儀、全站儀和位移(yí)計等,這些(xiē)相對簡單的測量方法一般用於橋(qiáo)梁靜撓度測(cè)量,存在費(fèi)時、費力和(hé)在線檢測困難等不足。近年來出現了一些新型的橋梁撓度檢測方法(fǎ),如傾角儀、加(jiā)速度計、連通管法、光纖位移傳感器或應變儀、光纖陀螺、差分GPS、數字圖像法和準直激光束法等這些方法也各有優缺點,還不能實現大型橋梁動撓度高精(jīng)度、快(kuài)速、實時(shí)檢測和長期監測。
1幾種橋梁撓(náo)度測量(liàng)方法的比較(jiào)
1.1 基於位移傳感器的橋梁撓度檢測(cè)
基於位移傳感(gǎn)器(qì)的橋梁撓度檢測,需要在(zài)測(cè)試點位的橋梁下部,搭設支架安裝位移傳感器。
該方法的優點是:測量方法簡單,能(néng)夠達到(dào)較高的測(cè)量精度,主要用於橋梁靜態撓度(dù)檢測。當采用光、電等自動化位移傳(chuán)感器時,可進行橋梁(liáng)的動(dòng)態撓度(dù)檢測。當(dāng)在橋的下(xià)麵布設(shè)多(duō)個百分表或位移傳感器時,可進行橋梁的整體位移(yí)檢測即全橋的撓度檢(jiǎn)測。該方法可用來驗證其(qí)它撓度測(cè)量方法。
不(bú)足之處是:由於在測量過程常常需要進行比較(jiào)繁瑣的輔助設施的架設,所以基本上不能(néng)用於江河湖泊上的橋梁撓度檢測。因(yīn)此(cǐ)該方法在實(shí)際應用中受到許多限製(zhì)。
1.2 基於水準儀的撓度檢測
基於水準儀的撓度檢測是在需要檢(jiǎn)測的點(diǎn)位安放水準尺,在前後水準尺的中間位置上安放水準儀。一般情況(kuàng)下,水準儀僅用於靜撓度檢測。
基於水準儀的靜撓度檢測,其優點是:可以獲得較高的測量精度(dù),是靜撓度最基(jī)本的方法,可用於檢驗其它(tā)靜(jìng)撓度測試方法。
不足之處(chù)是:當(dāng)進行大型橋梁特別是大跨(kuà)徑橋梁撓度檢測時,需要依次在多個觀測位置上架設水準儀。由於受到橋梁動態變化的影響,水準儀所在的(de)觀測點也處在動態變化中,水準儀的水平視軸也隨之變化。為保證(zhèng)測量精度,常常需要封閉交通(tōng)。另外,由於受到人工讀數和數據自動采樣頻率的限製,利用水準儀很難進行(háng)橋梁(liáng)動態撓度的檢測。
1.3 基於液(yè)體連通(tōng)管的撓度檢測
基於液(yè)體連通管的撓度(dù)檢測(cè),在需要檢測的(de)點位安放液位測量聯通(tōng)器。
該方法的優點是:該方(fāng)法原理簡單,可實(shí)現自動(dòng)化測量,測量過程基(jī)本(běn)不受大氣湍流和(hé)測量環境的影響,可用於大型橋梁撓度(dù)的測量(liàng)。
不足之處是:安裝(zhuāng)布設繁瑣,由於受到連通管內液體響應頻(pín)率的限製,隻(zhī)能(néng)用於(yú)低頻(pín)或超低頻橋梁靜撓度的檢測,實(shí)際中無法進行橋梁動態高精度撓度的檢測。另外(wài)該方法也不太(tài)適用於跨徑大、縱坡(pō)較(jiào)大的橋梁,因為需要提供的水平麵高差太大(如(rú)潤揚長(zhǎng)江公路大橋的縱坡高(gāo)差達8米,撓度變形量達2.8米),不易安(ān)裝布設。
1.4 基於差分GPS的撓(náo)度檢測
基於差(chà)分GPS的撓度檢測,在需要的檢(jiǎn)測點位(wèi),安放GPS移動站。
該方法的優點(diǎn)是:基本不受大氣環境的影響,測量布設容易(yì),可用於大型橋梁撓度(dù)的觀測(cè)和監控。
不足之處是:撓度測(cè)量精度低,一般隻能達到厘米級(jí)。所以,對於中小型橋梁的高精度撓度檢測,差分GPS通常不能滿足使用要求。
1.5 基於準直激光的撓度檢測
基於準直激(jī)光的撓度檢測,在需要(yào)檢測的點位,安放光電接收器,通過測量接收器上光(guāng)點位置的變化量得到撓度值。
其優點是:測量原理簡單,在一定條件具有較高的測量精度,可實現自動實(shí)時測(cè)量。
不足之處(chù)是:如果測量距離太(tài)遠,激光光斑的發散和大氣湍(tuān)流造成的光束抖動會嚴重(chóng)影響測量精度。同時,準直激光光源本身應處在靜止(zhǐ)的位置上,否則其準直光束傾斜變化將直接影響其檢測精度。
2國內外研究(jiū)現狀分析(xī)
綜上所述可以看(kàn)出:對於中小型橋梁,由於靜動撓度檢測相對簡單,可以根據實際(jì)的橋梁跨徑(jìng)大小和撓(náo)度(dù)檢測精度要求,選擇合適的(de)檢測方法。總的說來,加速度計(jì)不宜進行靜動撓度
檢測,差(chà)分GPS不宜進行高(gāo)精度撓度檢測,液體連通管不(bú)易進行大跨(kuà)徑的動撓(náo)度檢測。采用(yòng)水準儀、準直激光、點光源成(chéng)像(xiàng)撓度檢測,儀器和測試點位之間的距離不宜太大,根據大地測(cè)量避免大氣湍流幹擾的要求,應小於50米,最好小於(yú)30米。
3發展趨勢
(1)檢測方法和技術需要滿足快速高精度檢測,特別是需要滿足大型大跨徑橋梁檢(jiǎn)測精度的要求。
(2) 需要滿足橋梁撓度動態檢測,特別是需要滿足大型大跨徑橋梁動(dòng)撓度(dù)檢測的需求(qiú)。
(3)滿足橋梁靜動撓度精細化檢測需要,可進行橋梁撓度的長期監控,希望在(zài)不中斷正常交通的情況下進行橋梁(liáng)撓度檢測。
(4)檢測方法和技術受外界幹擾小,盡可(kě)能不受(shòu)外界(jiè)環境特別是大氣湍(tuān)流抖動的影(yǐng)響,實現全天候檢(jiǎn)測。
(5)數據采集、處理自動化。
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