中交路橋科技是從事工程檢測(cè)監(jiān)測(cè)、城市安全監(jiān)測(cè)預(yù)警與評(píng)價(jià)、數(shù)字智能化研發(fā)為一體的復(fù)合型高新技術(shù)集團(tuán)企業(yè)。
橋梁撓度測(cè)試是橋梁靜動(dòng)載試驗(yàn)測(cè)試的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)，靜載試驗(yàn)通過(guò)橋梁撓度的測(cè)試對(duì)橋梁的靜力剛度進(jìn)行評(píng)價(jià)，動(dòng)載試驗(yàn)通過(guò)動(dòng)態(tài)撓度測(cè)試對(duì)橋梁的動(dòng)剛度以及沖擊系數(shù)、橋梁的行車(chē)性能進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。由于橋梁結(jié)構(gòu)是跨越河流、山谷等地貌地形的構(gòu)造物，橋下凈空的高度以及橋下河流等對(duì)橋梁撓度測(cè)試的方法的選擇都有一定的限制，考慮到撓度測(cè)試方法的適用范圍、影響測(cè)試***度的因素等，橋梁試驗(yàn)中應(yīng)選擇***的方法對(duì)橋梁撓度測(cè)試，才能***測(cè)試的***度確保試驗(yàn)結(jié)果的評(píng)定準(zhǔn)確。
一、橋梁撓度測(cè)試方法有哪些分類(lèi)，各有哪些具體的測(cè)試方法?
橋梁撓度測(cè)試的方法按照靜動(dòng)態(tài)進(jìn)行分類(lèi)可以分為靜態(tài)撓度的測(cè)試和動(dòng)態(tài)撓度的測(cè)試兩大類(lèi)：
1、靜態(tài)撓度的測(cè)試
靜態(tài)撓度測(cè)試的方法按照測(cè)試原理可以分為：機(jī)械式撓度測(cè)試、電子式撓度測(cè)試、電阻式撓度測(cè)試、光學(xué)類(lèi)撓度測(cè)試、圖像式撓度測(cè)試、激光類(lèi)撓度測(cè)試、GPS撓度測(cè)試以及雷達(dá)類(lèi)撓度測(cè)試等。機(jī)械式撓度測(cè)試方法***典型的是機(jī)械式百分表、千分表等測(cè)量方法;電阻式撓度測(cè)試采用電阻式位移計(jì)利用靜態(tài)采集系統(tǒng)進(jìn)行撓度測(cè)試;光學(xué)類(lèi)撓度測(cè)試儀器傳統(tǒng)的有***密水準(zhǔn)儀、全站儀等測(cè)量設(shè)備，此外還有基于光電成像的橋梁撓度儀等;激光類(lèi)撓度測(cè)試主要是利用激光測(cè)距的原理，通過(guò)激光位移計(jì)對(duì)橋梁靜態(tài)度進(jìn)行測(cè)試;圖像式橋梁撓度測(cè)試方法有基于圖像的橋梁撓度儀;GPS撓度測(cè)量主要是基于全球定位系統(tǒng)GPS對(duì)大跨徑橋梁撓度進(jìn)行靜態(tài)差分進(jìn)行靜態(tài)撓度的測(cè)試;雷達(dá)類(lèi)撓度測(cè)試主要是利用毫米波雷達(dá)對(duì)橋梁撓度進(jìn)行測(cè)試。
前面介紹的靜態(tài)測(cè)試方法中有的僅能進(jìn)行靜態(tài)測(cè)試，有些方法除進(jìn)行靜態(tài)測(cè)試外還可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)試。
2、動(dòng)態(tài)撓度的測(cè)試
能進(jìn)行動(dòng)態(tài)撓度測(cè)試的方法有：電阻式撓度計(jì)、光學(xué)類(lèi)的橋梁撓度儀、基于圖像的橋梁撓度儀、GPS以及激光位移計(jì)和毫米波雷達(dá)以及位移拾振器等方法。
二、橋梁撓度測(cè)試方法的原理及實(shí)現(xiàn)橋梁撓度測(cè)試的具體方法?
橋梁撓度測(cè)試***方法的測(cè)試原理如下：
1、機(jī)械式百分表、千分表
機(jī)械式百分表和千分表僅能進(jìn)行橋梁靜態(tài)撓度的測(cè)試，其測(cè)試原理是利用機(jī)械式測(cè)量桿帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)讀取位移變化量。機(jī)械式百分表和千分表進(jìn)行橋梁撓度測(cè)試都需要使用相對(duì)固定不動(dòng)的支架上進(jìn)行測(cè)試，或?qū)U錘通過(guò)細(xì)鋼絲吊在測(cè)試橋梁的主梁底面，由于細(xì)鋼絲的變形量可以忽略不計(jì)，因此通過(guò)測(cè)試懸掛鉛錘底面的豎向變形值即為橋梁的撓度值。
2、電子百分表或撓度計(jì)
電子百分表或撓度計(jì)的測(cè)試原理同機(jī)械式百分表、千分表測(cè)試橋梁撓度的方法類(lèi)似，可以利用固定支架或懸掛鉛錘法進(jìn)行測(cè)試，只是電子百分表的顯示不是指針式，而是數(shù)顯的方式。
3、光學(xué)類(lèi)撓度測(cè)試儀器
1)高***度全站儀
全站儀是集電子經(jīng)緯儀、光電測(cè)距儀和數(shù)據(jù)記錄于一體的測(cè)量?jī)x器，通過(guò)測(cè)站讀取斜距、豎直角和水平角來(lái)計(jì)算橋梁撓度的測(cè)試方法。
2)***密水準(zhǔn)儀
***密水準(zhǔn)儀能夠***密的整平視線(xiàn)和***的讀數(shù)，目前常用于橋梁撓度測(cè)試的儀器為***密電子水準(zhǔn)儀，其將計(jì)算機(jī)電子與***密水準(zhǔn)儀光學(xué)技術(shù)結(jié)合的新型***密水準(zhǔn)儀。
圖4 ***密電子水準(zhǔn)儀
3)橋梁光電撓度儀
橋梁撓度檢測(cè)儀將***靶標(biāo)固定待測(cè)橋梁被測(cè)點(diǎn)，使靶標(biāo)與橋梁有機(jī)的結(jié)合起來(lái)形成共振，將橋梁震動(dòng)轉(zhuǎn)換成特定波長(zhǎng)的光源震動(dòng)，通過(guò)光學(xué)解析系統(tǒng)將待測(cè)光信號(hào)解析至***高***工業(yè)CCD，檢測(cè)靶標(biāo)在CCD上成像的中心坐標(biāo)的變化即可***測(cè)量被測(cè)橋梁在載荷作用下產(chǎn)生的縱向和橫向位移及其對(duì)時(shí)間的響應(yīng)曲線(xiàn)。
前面介紹的光學(xué)類(lèi)橋梁撓度測(cè)試設(shè)備，全站儀和***密水準(zhǔn)儀由于采樣頻率跟不上僅能用于橋梁靜態(tài)撓度的測(cè)試，而橋梁光電撓度儀可以進(jìn)行靜態(tài)測(cè)試也可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)撓度測(cè)試。橋梁撓度儀進(jìn)行靜態(tài)撓度測(cè)試時(shí)需要在橋梁測(cè)試部位安裝***靶標(biāo)，可同時(shí)進(jìn)行多個(gè)點(diǎn)靜態(tài)撓度的測(cè)試。靜態(tài)撓度測(cè)試前需要對(duì)每個(gè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)定，儀器自動(dòng)記錄測(cè)試角度和距離，標(biāo)定完一個(gè)靶標(biāo)后進(jìn)行下個(gè)靶標(biāo)的標(biāo)定，測(cè)試時(shí)橋梁撓度儀安裝標(biāo)定的靶標(biāo)位置依次進(jìn)行多個(gè)測(cè)點(diǎn)靜撓度的測(cè)試。橋梁撓度儀進(jìn)行動(dòng)態(tài)撓度測(cè)試時(shí)僅能對(duì)單點(diǎn)的撓度進(jìn)行動(dòng)態(tài)撓度時(shí)程曲線(xiàn)的測(cè)試。
4、基于圖像測(cè)量的橋梁撓度儀
其測(cè)量原理：利用圖像散斑識(shí)別技木及圖像模糊識(shí)別技術(shù)，準(zhǔn)確跟蹤被測(cè)物上標(biāo)識(shí)點(diǎn)及被測(cè)物上點(diǎn)與點(diǎn)之間的運(yùn)動(dòng)軌跡，準(zhǔn)確測(cè)量物體的動(dòng)靜撓度位移。其主要特點(diǎn)：***無(wú)需在被測(cè)點(diǎn)上安裝靶標(biāo)或標(biāo)志點(diǎn)即可進(jìn)行測(cè)量，在特殊工況下使用更為方便;第二：可同時(shí)測(cè)量多點(diǎn)動(dòng)態(tài)撓度或者靜態(tài)撓度，效率更快，***度更高;第三：可對(duì)撓度值同時(shí)進(jìn)行兩位測(cè)量，即縱向、尤其是橫向的位移測(cè)量，解決目前***儀器存在的技術(shù)壁壘;第四：可以采用先拍攝視頻錄像，事后再進(jìn)行處理分析的方式，彌補(bǔ)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量可能存在的盲點(diǎn)或不足;第五：只需更換個(gè)別備件，即可實(shí)現(xiàn)多功能測(cè)量，比如用于材料力學(xué)分析，應(yīng)變等等。
5、GPS測(cè)量
GPS的定位是利用衛(wèi)星基本三角定位原理，GPS接收裝置以測(cè)量無(wú)線(xiàn)電信號(hào)的傳輸時(shí)間來(lái)量測(cè)距離，以距離來(lái)判定衛(wèi)星在太空中的位置，這是一種高軌道與***密定位的觀測(cè)方式。GPS對(duì)于橋梁撓度的測(cè)量***度較低通常用于變形較大的大跨徑橋梁的撓度測(cè)試，橋梁靜載測(cè)試采用靜態(tài)差分計(jì)算***度相對(duì)較高，動(dòng)態(tài)撓度采用實(shí)時(shí)差分計(jì)算***度相對(duì)較低。
6、毫米波雷達(dá)測(cè)試方法
測(cè)試原理：雷達(dá)首先發(fā)射天線(xiàn)饋送微波信號(hào)，信號(hào)經(jīng)與目標(biāo)的相互作用形成后向散射信號(hào)，***終被接收天線(xiàn)接收，經(jīng)過(guò)相關(guān)信號(hào)與數(shù)據(jù)處理步驟，即可得到此次測(cè)量的一個(gè)采樣復(fù)信號(hào)，其中包含了信號(hào)強(qiáng)度和觀測(cè)相位值φ1 。雷達(dá)系統(tǒng)持續(xù)對(duì)輻射場(chǎng)區(qū)的目標(biāo)進(jìn)行采樣，假設(shè)第二次采樣開(kāi)始時(shí)目標(biāo)發(fā)生了形變?chǔ)，那么雷達(dá)得到的第二個(gè)采樣復(fù)信號(hào)就包含了相應(yīng)的信號(hào)強(qiáng)度和觀測(cè)相位值φ2。利用兩次測(cè)量相位的變位來(lái)計(jì)算視線(xiàn)上距離的變化，采用干涉測(cè)量視線(xiàn)上距離的變化。
毫米波雷達(dá)可進(jìn)行橋梁靜態(tài)撓度、動(dòng)態(tài)撓度測(cè)試，此外可以進(jìn)行拉索索力測(cè)試以及拉索振動(dòng)副職測(cè)試等。
