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橋梁撓度檢測方法優缺點對比及其發展趨(qū)勢
更新時(shí)間:2021-04-10 17:51
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簡要論述(shù)現有的(de)幾種橋梁動、靜撓度測量方法和基(jī)本原理,進而深(shēn)入地分(fèn)析其優點和(hé)不足,並將幾(jǐ)種方法進行對比,然後指出各種方(fāng)法的應用範圍和特點。最後結合國內(nèi)外研究現狀,對橋梁動、靜撓度測量方法的發展趨勢做出了預測。
國內外研究開發和使用部門對橋梁撓度檢測進行了深入研究並提(tí)出了許多實用測試方法。傳統的橋梁(liáng)撓度測量方法通常采用百分表、水準儀、全站儀(yí)和位(wèi)移計等(děng),這些相對簡單的測量方法一般用於橋梁靜撓度測量,存在(zài)費(fèi)時、費力和在(zài)線檢測困難等不足(zú)。近年來出現了一些新型的橋梁撓度檢測方法,如傾角(jiǎo)儀、加速度計(jì)、連通管法、光纖位移傳感器或應變儀、光(guāng)纖陀螺、差分GPS、數字圖像法和準(zhǔn)直激光束法等這些方法也各有優缺點,還不能實(shí)現大型橋梁動撓度高精度、快(kuài)速、實時檢測和長(zhǎng)期(qī)監測。
1幾種橋梁撓(náo)度(dù)測量方法的比較
1.1 基於位移傳感器的橋梁撓度檢測
基於位移傳感器的橋梁(liáng)撓度檢測,需要在測試點位的橋梁下部,搭設支架安裝位移傳感器。
該方法的優點是:測量方法簡單,能夠達到(dào)較高的測(cè)量精度,主要用於橋梁(liáng)靜態撓度檢測。當采用光、電等自動化(huà)位移傳感器時,可進行橋梁的動態撓度檢測(cè)。當在橋(qiáo)的下麵布(bù)設多個百分表或位移傳感器時,可進行(háng)橋梁(liáng)的整體位移檢測即全橋的撓(náo)度檢測。該方法可(kě)用(yòng)來驗(yàn)證其它撓度測量(liàng)方法。
不(bú)足(zú)之處是:由於在測量過程常常需要進行比較繁瑣的輔助設施的架設,所以基本上不(bú)能(néng)用於江河湖泊上的橋(qiáo)梁撓度檢測。因此該方法在實際應用中受到許多限製。
1.2 基於水準儀的撓度檢測
基(jī)於水準儀的撓度檢測(cè)是在(zài)需要檢測的點位安(ān)放(fàng)水準尺,在前後水(shuǐ)準尺的(de)中間位置(zhì)上安放水準儀。一般情況下,水準儀僅用於靜撓度檢測。
基於水準儀的靜撓度檢(jiǎn)測,其優點是:可以獲得較高的(de)測量精度,是靜撓度最基本的方法,可用於檢驗其它靜撓度測試方法。
不足之處(chù)是:當進行(háng)大型橋梁特別是大(dà)跨徑橋梁撓度檢測時,需要依次(cì)在多個觀測位置上架設水準儀。由於受到橋梁動(dòng)態變化的影響,水準儀所在的觀測點也處在動態變化中,水準儀(yí)的水平視軸也隨之(zhī)變化。為保證測量精度,常常需要封(fēng)閉交通。另(lìng)外(wài),由於受到人工讀數和數據自動采樣頻(pín)率的限製(zhì),利用水準儀很難進行橋梁動態撓度的檢測。
1.3 基於液體連通管的撓度檢測(cè)
基於液體連通(tōng)管的(de)撓(náo)度檢測,在需要檢測的點位安放液位測量聯通器。
該方法的優點是:該方法原理簡單,可實現(xiàn)自動化測量,測量(liàng)過程基本不受(shòu)大氣湍(tuān)流和測(cè)量環境的影響,可用於大型橋梁撓度(dù)的測量。
不足之處是:安裝布設繁(fán)瑣(suǒ),由於受到連通(tōng)管內液體響應頻率(lǜ)的限製,隻能用於低頻或(huò)超低頻橋梁靜撓度(dù)的檢(jiǎn)測,實際中無法進行橋梁動(dòng)態高精度撓度的檢測。另外該方法也不太適用於跨徑大、縱坡較大的橋梁,因為需要(yào)提供的水平麵高差太大(如潤揚長江公路大橋的(de)縱坡高(gāo)差達8米,撓度變形量達2.8米),不易安裝布設。
1.4 基於差(chà)分GPS的撓度檢測
基於差分GPS的撓度檢測,在需要的檢測點位(wèi),安放GPS移動站。
該方法的優點是:基本不受大(dà)氣環境的影響,測量布設容易,可用於大型橋梁撓度的觀(guān)測(cè)和監控(kòng)。
不足之處是:撓度測量精度低,一般隻(zhī)能達到厘米級。所以,對於中小型橋(qiáo)梁的高精度撓度檢測,差分GPS通常(cháng)不能滿足使用要求(qiú)。
1.5 基於準直激光的撓度檢測
基於準直激光的撓度檢測,在需要(yào)檢測的點位,安放光電接收器,通過(guò)測量接收器上光點位置的變化量得到撓度值。
其優點是:測量原理(lǐ)簡(jiǎn)單(dān),在一定條件具有較高的測量精度(dù),可實現自動實時測量。
不足之處是:如果(guǒ)測量距離太遠,激光光(guāng)斑的發散和大氣湍流造成的光束抖動會嚴重影響測量精度。同時,準直激光光源本身應處在靜止的位置上,否(fǒu)則其準直(zhí)光束傾斜變化將直接影響其檢測精度。
2國內外研究現狀分析
綜上所述可以看(kàn)出:對於(yú)中小型橋梁,由於靜動撓度檢測相對簡單,可以根據實際(jì)的橋梁跨徑大小和撓度檢測精度要求,選擇合適的檢(jiǎn)測方法。總的說來,加速度計(jì)不宜進行靜動撓度
檢測(cè),差分GPS不宜進行高精度撓度檢測,液體連通管不易(yì)進行大跨徑的動撓度檢測。采用水準(zhǔn)儀、準直激光、點光源成像撓度檢測,儀器和測試點位之間的距離不宜太大,根(gēn)據大地測量避免大氣湍流幹擾的要求,應小於50米,最好小於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測精度的要求(qiú)。
(2) 需要滿足橋梁撓度動(dòng)態檢測,特別是(shì)需要滿足大型大跨徑橋梁動撓度檢測的需求。
(3)滿足橋梁靜動(dòng)撓度精細化檢(jiǎn)測需要,可進行橋梁撓度的長期監控(kòng),希望在不(bú)中斷正常交通的情況下進行(háng)橋梁撓度檢測。
(4)檢測方法和技術(shù)受外界幹擾小,盡可能不受外界環境特別是大氣湍流抖動的(de)影響,實現全天候檢測。
(5)數據采集(jí)、處理自動化(huà)。
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