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[微信文章] 监测方案 | 如何对大桥进行长期结构健康监测?

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    2018-4-12 15:57
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    [LV.5]常住居民I

    发表于 2017-9-22 17:23:59 | 显示全部楼层 |阅读模式

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    来源:工讯科技

    桥梁健康监测意义

    桥梁建成以后,受气候、结构、材料、动力荷载等作用,桥梁强度及刚度等随着时间的推移而降低,桥梁健康监测对桥梁安全性评估桥梁日常运营管理意义重大,因此,桥梁健康监测具有十分重要的作用。

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    应力混凝土大跨度连续桥梁结构简单外观漂亮,在国内应用广泛。实际运营中,病桥不断出现,对桥梁健康监测日显重要。在实际运营中,预应力混凝土大跨度连续梁桥的桥梁病主要集中在主梁、桥墩的裂缝和变形等方面。

    主梁及桥面板在运营阶段出现最多的病害就是主梁腹板、顶板裂缝。桥墩病害主要是墩偏位和混凝土裂缝,所以,了解桥梁的极限状态、承载潜力及对桥梁的合理利用具有重大意义。

    通过预应力混凝土大跨度连续梁桥的应变、压力、裂缝、加速度、温度、等数据来评估桥梁健康,及时发现并解决问题。

    设计原则

    监测系统集传感器技术、结构分析计算、计算机技术、网络通讯技术等高新技术于一体,长期用于结构损伤和状态评估,满足桥梁管理和运维需求,设计原则如下:

    1、简洁实用,经济可靠,性能稳定;

    2、立足实用为第一原则,兼顾考虑科学试验和设计验证等方面;

    3、根据结构易损分析结果及养护管理需求进行监测点布设;

    4、监测与结构密切相关、代表性结构、必须监测结构、日常养护无法检查的位置。

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    传感器对比及选用

    结构健康监测需要利用大量高性价比传感器,对结构性能实时监测,获取各种准确可靠信息,应变传感器主要使用一下三种,钢弦式应变计、电阻应变计、光纤光栅应变计,各有优劣。

    钢弦式应变计:传输距离长、灵敏度高、蠕动小适合长期监测、长导线不影响测量结果,但是体积大、抗电磁干扰能力差;

    电阻式应变计:体积小、灵敏度较高、动态响应好,但是传输距离小于100米、对绝缘要求高、蠕变较大需进行长导线电阻影响的修正;

    光纤光栅应变计:体积小、蠕变较小、灵敏度高、长导线不影响测量结果、信号传输距离可达十公里、抗干扰能力强、无需绝缘要求、动态响应很好。

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    光纤光栅传感器具有独特的优点

    1、传感器结构简单、体积小、外形可变,可测量结构内部应力、应变力、结构损伤;

    2、与光纤之间天然兼容,低损耗、光谱特性好、可靠性高;

    3、具有非传导性,被介质影响小,抗腐蚀抗电磁干扰,适合在恶劣环境中工作;

    4、一根光纤中可写入多个光栅构成传感阵列,与波分复用和时分复用系统结合实现分布式传感;

    5、高灵敏度、高分辨率。

    为了长期监测的需求,采用光纤光栅传感技术,遵从实用为主重点突出的原则。

    监测项目主要有:结构位移监测、温度监测(主梁、环境)、结构动力特性监测等方面。

    结构位移监测 主要监测的物理量为主梁伸缩缝的位移、箱梁的挠度;

    结构动力特性监测 主要涉及主梁振动。

    桥梁健康监测内容及要点

    板块

    根据现场采集情况,分为四个板块:数据采集模块、传输模块、数据存储、数据分析及显示

    数据采集模块在过程现场采集到传感器波长信息,数据传输模块上传到服务器,数据存储模块分析和分类存储,最后在数据分析和显示模块进行处理,达到客户需求。

    内容

    桥梁监测内容主要有风、温度、应变、加速度、挠度、索力、倾斜仪、梁段位移、裂缝。以上监测内容除挠度和振动外,均采用光纤光栅传感器

    将光纤光栅传感器串联统一接入到桥梁控制中心的光纤光栅解调仪中,进行分析处理并通过Internet上传,实现远程监控。

    需要用到的光纤光栅传感器共有四种类型:温度传感器、应变传感器、位移传感器、带温度自补偿型应变传感器、少量电类传感器进行加速度的数据采集。

    要点
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    对于连续桥梁,监测的重点截面为梁的底面,跨中、四分之一及四分之三截面和支点,而且需要沿梁轴向对称布设,桥墩需要承受一些弯矩,所以沿桥墩竖向布置一些传感器。

    环境监测温度、湿度、风压等;

    动力响应监测:结构动力响应监测,选取主桥三跨的跨中,在断面处布置两个加速传感器;

    动静荷载力及结构温度的监测:应变的监测和结构温度的监测;

    挠度监测:监测由于荷载效应引起的桥面挠度变化情况,断面布置一只水准仪;

    沉降监测:选取主桥桥墩,每个截面布置一只静力水准仪;

    桥面位移监测:桥面位移监测,每个断面设置两只位移传感器;

    超载监测:在桥两端设置动态地磅,实时监测车辆超载情况。

    主要设备技术要求

    1、 光纤光栅表面安装式应变传感器
    2、 光纤光栅温度传感器
    3、 光纤光栅温度自补偿应变传感器
    4、 光纤光栅位移传感器
    5、 光纤光栅解调仪
    6、 电类传感器综合采集仪


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    8 小时前
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    发表于 2017-9-23 12:01:18 | 显示全部楼层
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