用于桥梁结构挠度自动监测的新型传感技术

挠度是评价桥梁安全性和开展桥梁监测的重要指标.分析了用于桥梁结构挠度自动监测各种新型传感技术的基本原理、性能特点及应用范围,并对比这些传感技术的测量精度、测量方式和适用桥型等.结果表明,长期在线自动动态测量和大量程测量是未来桥梁结构挠度自动监测的发展方向.     

基于连通管原理的桥梁挠度自动监测系统

基于连通管原理,采用电感调频液位传感器、RS-485通讯技术、光纤通讯技术和计算机技术,设计了一种桥梁挠度自动监测系统,能够对桥梁挠度进行远程自动监测,且不受人为因数和环境影响.系统于2004年初安装于洞庭湖大桥,工程应用表明系统稳定可靠,挠度测量结果的相对误差小于5%,能有效用于桥梁挠度的长期监测.     

混凝土桥梁健康监测中的温度滞后效应

挠度是桥梁健康监测的重要指标,影响运营阶段桥梁结构挠度的因素众多,其中温度的影响往往不亚于活载。温度效应特别是日照温差效应的存在,使健康监测数据的评估分析变得困难,因此需要研究温度监测值与挠度监测值之间的规律,为监测数据中温度效应的分离提供支持。分析了日照温度传导的计算理论,发现要通过求解微分方程来确定桥梁温度场在工程上较难实现。通过对江津长江大桥箱内外温度及跨中挠度的监测数据进行分析,发现箱内温度变化较箱外温度平缓且存在滞后性;温度监测值和挠度之间存在很强的相关性,其中箱内温度监测值与挠度相关性更强;跨中挠度监测值较箱外温度值变化具有滞后效应。故从挠度监测数据中分离温度效应时,应将滞后时间考虑在内,以期得到更准确的结果。     

连续刚构桥施工过程挠度的监控与数值分析

预应力混凝土桥梁的变形是评定桥梁安全度的重要性能指标,因此施工阶段的预拱度设计以及变形监测显得尤为重要。文章对一座大跨度连续刚构桥的悬臂浇筑施工阶段进行了三维数值模拟,得出各施工阶段的悬臂端挠度,并与考虑变截面因素影响计算得出的各施工阶段理论挠度和施工现场的监测挠度进行对比。通过3组数据的对比,对控制高程公式中的综合修正值进行了定量分析,从而为使用数值分析指导预拱度设计提供了依据。     

基于奇异值分解的桥梁挠度分离研究

针对桥梁挠度各成分的分离问题,利用温度挠度具有周期性的特点,基于奇异值分解提取周期信号原理,提出桥梁挠度监测信号中精确分离各分量的方法。计算及分析结果表明,该方法能有效分离挠度监测信号中各种效应值,挠度分离效果良好,尤其对具有周期性特点的桥梁挠度温度效应分离特别有效,为桥梁挠度信号分离提供了一种有效的方法。     

高落差、长跨径桥梁挠度检测实验研究与探讨

分析了桥梁挠度检测技术,特别分析了水准仪测量技术的现状,并讨论了水准仪测量方法和存在的问题.通过研究发现当水准仪应用于高落差、长跨径桥梁挠度测量时,存在测量效率低,强度大和易产生较大误差等问题.为了进一步分析影响测量效率的因素和误差产生的原因,设计了精密水准仪应用在重庆安稳大桥测量桥梁挠度的实验,并将测量数据与激光投射式桥梁挠度实时监测系统的测量结果进行对比,分析了水准仪检测法在测量过程中产生测量误差的原因.最后,针对测量误差问题进行讨论并提出改进措施.     

小跨径桥梁静挠度观测实用方法探讨

桥梁的静挠度反映桥梁结构整体竖向刚度,是桥梁安全性评价的重要指标,也是桥梁荷载试验必须检查的项目.针对中小跨径桥梁,采用水准测量法和悬锤法分别对小跨径梁桥、拱桥进行了静挠度观测.通过实测数据,分析了两种测量方法的误差特性,总结了两种方法的优缺点,并提出了两种方法的选择依据,为桥梁荷载试验静挠度观测方案的选择提供参考.     

大跨梁桥悬臂施工期间温度效应监测与分析

分析大型桥梁施工期间温度对主梁线形的影响.以主梁悬臂施工中的某大桥为工程依托,进行温度场实验.同步测量箱梁多点的温度和主梁各测点的挠度,将温度场实验总结出的箱梁的温度梯度作用于T构的主梁,将挠度的计算结果与实测结果进行比较.发现理论计算中T构两侧对称测点的挠度基本相等,而实际测量中则出现了不对称下挠.温度梯度会使悬臂施工中的主梁产生较大的挠度,临时支墩温度场会引起T构两侧悬臂的不对称下挠.     

光电成像挠度测量系统的照度和对比度分析

介绍了光电成像法测量桥梁挠度系统的工作原理.分别从像面照度和对比度两个方面,分析了光电成像系统光度学参数之间的相互制约关系,并从考虑了在地面照度较高的情况下,用高反射率材料代替系统光标靶的可行性.提出了光电成像法桥梁挠度测量系统的光度学参数选择方法,以此实现桥梁挠度的长期、在线监测.     

大跨度钢斜拉桥主梁监测挠度的评估与预警

在南京长江三桥长期监测数据的基础上,提出了一种基于统计理论的钢斜拉桥主梁挠度的长期趋势评估和动态预警设置方法.首先,分析挠度随温度的变化特征,选取夜间0:00-1:00时段的挠度数据,剔除车辆荷载的影响,并考虑整体升降温作用,进而得到恒载挠度评估指标的基准值.其次,采用线性适度模型和基于实质的灰色关联度法对挠度进行评估,以2007~2010年的数据为例,结果表明:本文的评估结果与长期变化趋势一致,挠度变化趋势有助于指导桥梁结构病害的进一步检查.最后,基于一定保证率建立桥梁跨中挠度黄、红两级预警线,考虑交通量变化及累积损伤带来的影响,设置动态预警线.通过2008年雪灾前后状况和交通量增长情况两个示例进行检验,结果表明:本文设置的动态预警线不仅能有效地应用于桥梁正常运营或突发状况,还能根据桥梁的实际状况实现同步更新.     

基于时间序列分析的桥梁长期挠度分离与预测

针对挠度长期监测信号的多尺度特性及温度荷载下挠度周期性变化的特点,利用修正平均周期图法获取信号分量周期长度,结合基于中心移动平均法的挠度温度效应分离策略,提取结构变形特征,运用ARIMA模型建立结构变形趋势的预测模型.以黄冈长江大桥为例,讨论了温度与挠度的相关性,通过模拟数值试验验证分离算法的有效性.实测数据的处理与分析结果表明,本文方法具有较高的可靠性和精度,可为桥梁进行损伤识别提供数据支持.     

倾斜传感器在桥梁变形监测中的应用

倾斜传感器是一种测量倾斜角度的仪器.比较其它的测量方法,倾斜传感器以其安装方便、使用灵活、容易确立基准以及能适应恶劣环境下长期工作等优点和性能,在桥梁变形监测中被国外桥梁工程师广泛应用.详尽介绍了目前世界上主要生产厂家倾斜传感器的工作原理,如液体摆式、振弦式以及力平衡式.阐述利用倾斜传感器对桥梁的沉降、桥塔桥墩的位移以及梁体挠度等桥梁变形进行监测的原理,提出相应的简化模型和算法,并且列举各种变形监测的应用实例.     

基于基准传递原理的桥梁挠度测试方法及试验研究

以基准传递原理为基础并结合桥梁挠度变形特点,提出了一种通过在梁体上布设连续连杆的挠度测试的新方法。为验证该方法,进行了一个空心板梁在温度及动载作用下的挠度测试试验,试验过程中测试了连杆中部与梁体的相对位移时程曲线,并对测试结果进行了加汉明窗的滤波得到了温度效应产生的梁体各测点的挠度变化值。结果表明依据基准传递原理进行桥梁挠度测试可以精确地同时对静、动态挠度进行测试,并能很方便的对单因素作用下的挠度进行分离,从而为桥梁的安全性评价和挠度长期健康监测提供可靠的数据。     

连通液位计在桥梁竖向挠度测量上的应用

连通液位计是测量桥梁挠度的一种工具。它的基本原理是利用液体在连通的管道中，会由于重力的作用下，在不同的位置的液面高度会相同。文章在某桥健康监测挠度的测量中应用了该系统。实测数据表明系统稳定可靠，能有效用于桥梁挠度的长期监测。     

桥梁静载挠度自动测试技术研究

桥梁静态挠度是桥梁静载试验评定桥梁结构承载能力的重要指标,本文对位移传感器-静态应变采集系统组成的自动测试系统实现对桥梁挠度的自动测量进行了研究。该系统能够提高静态挠度的测试速度和精度,并能实现同一系统在进行静态应变测试时,能同时进行静态挠度的测试,节约测试时间,提高静载试验的效率。     

连通管动态液压力学分析

针对压力场连通管桥梁位移监测动态效应问题,本研究根据连通管的基本原理,基于结构动力学理论,首次建立了连通管动态压强理论计算公式,并进行了模型试验,理论计算值与试验值吻合较好,验证了理论公式的正确性.参数研究结果表明,连通管动态压强与管道位移量和管道倾角呈正相关关系,随测点至管道最高点加速度分布的总量增大而线性增大.研究结果为提高桥梁健康监测系统动态挠度测量精度,准确评估桥梁结构工作性能,具有重要的意义.     

桥梁动挠度计算的加速度积分方法

车辆通过时桥梁动挠度的测量与加速度测量相比有很多困难,因此考虑由加速度积分求得桥梁的动挠度.车辆进桥时实测振动信号表明桥梁的初始状态不是完全静止的,初始加速度、速度均是未知量.文章对测试加速度进行减去均值处理以消除初始加速度的影响,根据车辆出桥后梁在平衡位置处振动的特性消除初始速度的影响.算例表明,常荷载通过桥梁时由加速度积分所得动挠度与精确解吻合得很好.现场实验表明,采用本文的方法对测试加速度积分计算桥梁的动挠度是可靠和可行的.     

基于有限测点的悬索桥位移场获取与安全评估

为对桥梁进行位移监测与安全评估,提出了基于有限点监测的桥梁位移获取技术和桥梁安全评估技术。首先通过实际的监测方案对有限点进行监测,反算荷载加载到有限元模型,实现全桥的实时有限元分析。接着将位移实测值经过处理后作为"实测值",分析得到各个截面位移所对应的"包络区间",最后将位移指标的包络区间是否能包络其对应的实测值作为评估的判断条件。综合分析表明:将六个监测点信息都用于反算,得到的监测点值与实测值基本符合,两者差值在5%以内,后续可采用临时监测信息来检验反算荷载的准确性;该大桥最大容许挠度为L/300=380×1 000/300=1 266.7 mm。从提取的历史数据中最大挠度为:1 029.3 mm,在容许挠度范围内,由此可见大桥运营状况良好。采用基于有限点监测的桥梁位移获取技术和桥梁安全评估技术,可以实现对桥梁进行位移监测和安全评估的要求。     

等截面抛物线无铰拱挠度影响线的计算

拱式桥梁在公路桥梁中占的比重较大,在拱桥的设计、施工和科学试验工作中,除进行拱的内力计算外,还需进行挠度计算。近年来发展起来的大跨度拱桥,拱轴线多采用悬链线,其挠度影响线有关公式已有资料登载。对于中小跨径拱式桥梁,尤其是坦勤拱桥,其拱轴线多采用二次抛物线,为了应用,我们推导了如下的抛物线挠度影响线     

全息图像轮廓线叠差分析桥梁挠度变形的方法

为通过摄影测量手段方便快速地得到整个试验梁的真实挠度,采用Log边缘提取算子提取图像灰度信息和轮廓线信息,再对试验梁下边缘轮廓线进行叠差分析即可得到主梁全息变形数据。通过与传统位移计测量挠度的方法对比发现表明:采用全息图像轮廓线叠差分析桥梁挠度所得结果满足工程应用精度要求;运用此方法,定期采集桥梁轮廓线信息,可以对桥梁进行长期监测,方便快捷找出桥梁的异常变形。