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桥梁监测技术现代与传统有什么区别,运用了哪些新技术?

2019-03-16 08:26
岩联技术
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桥梁监测技术发展比较快,随着计算机、无线电技术和空间技术等快速发展,出现了许多先进的桥梁监测技术。岩联小编将简要说明传统的桥梁监测技术后,对桥梁监测技术的新发展作了简单的技术介绍,并指出了其中一些方法的优点和不足。

社会经济发展的需要,人类建设了许许多多桥梁工程。虽然桥梁建设的技术有很大发展,桥梁质量有很大提高,但它存在变形性问题(包括外在的地震、山体滑坡等),还有荷载的长期性、疲劳性与其它因素的耦合作用都会使桥梁产生安全隐患。因此,对桥梁进行变形性等方面监测,可以安全诊断桥梁结构的稳定性,及时发现问题,并依此可以对变形等情况进行事先预报。

1 桥梁监测的范围

首先,监测桥梁所处环境条件,以及检测局部损伤。监测所处环境的温度、湿度、酸碱度、风荷载、地震发生情况和日交通流量情况。它们会影响桥梁应力,产生位移和腐蚀等。检测局部损伤同样包括检测桥梁的裂纹、应力(索力)和变质等。

其次,监测桥梁本身的整体性能。这包括位移监测、挠度监测、结构静力和动力的监测、结构材质监测、结构振动监测以及裂缝监测。

再次,对桥梁关键部位的重点监测。某些部分对桥梁正常运行具有至关重要的作用,因此要重点监测。如桥梁的拉索(缆索)或吊杆。

最后,对桥梁监测状态进行判断。

2 传统的桥梁监测技术

上世纪80年代以前,桥梁监测主要是采用常规地面测量技术。早期的常规测量一般是用湿度计测量周围环境的湿度,PH值传感器测量桥梁周围水体中的酸碱度,地震仪记录地震情况,统计桥梁日交通流量以推算交通荷载。后来发展为采用测距仪、经纬仪、水准仪、全站仪等常规测量设备测量定点位的变形值。这些可以提供桥梁整体的变形状态,能满足测量精度要求,适应不同的监测环境。

但是不足之处是现场工作量大,布点会受桥梁地形条件影响。这一时期,也出现了少数特殊测量手段,如应变测量、准直测量和倾斜测量。这些测量手段具有过程简单、可测量内部的变形和自动化测量等优点,但缺点是只能得到局部和相对的变形信息。

桥梁监测技术现代与传统有什么区别,运用了哪些新技术?

3 桥梁监测技术的新发展

计算机、无线电技术和空间技术等的快速发展,促使桥梁测量和监测技术也不断发展。

3.1 桥梁位移监测技术

GPS桥梁位移监测。它是利用导航卫星获得相位差分(RTK),实时测量桥梁位移。这一桥梁位移监测系统包括接收卫星差分信息的GPS基准站、可实时差分后测得站点三维空间坐标的GPS监测站和通信系统。然后由监控中心进行桥梁位移计算。

GPS桥梁位移监测系统测量自动化程度高,受大气、天气因素影响较小,GPS 定位速度快、精度高。

3.2 桥梁挠度监测技术

GPS法。类似GPS桥梁位移监测,这时只是通过GPS差分定位待测点的坐标计算挠度。系统也是由基准站、监测站和通信系统组成,同时选取多颗卫星作为测量基准,以提高监测效率。

倾角仪法。在桥面纵向上不同的被测点,安装可以根据电压和测量物倾斜角度的比例关系来测量角度的倾角仪,测得不同点的倾斜角度,再用拟合挠度曲线积分和最小二乘法求出不同点的挠度值。

激光图像挠度测量方法。监测系统采用由固定于桥体的光源发出激光束到标靶,再用面阵CCD成像,图像采集卡采集图像,并将数据传送到计算机进行图像处理和计算,也就是通过CCD传感器之间的不同比例关系得出桥梁挠度值。

3.3 桥梁其他方面的监测技术

采用红外热像仪检测技术或神经脉络仿生裂纹监测方法对桥梁裂纹检测。红外热像仪把红外辐射转变为可见的热图像,然后对其特征分析,得出目标表面温度分布。当桥梁有裂纹或损伤时,发出的红外线不同于周围的红外线,通过热图像可以知道桥梁缝隙和损伤部位。神经脉络仿生裂纹监测方法是在桥梁的某部位贴上一张导线网,当裂纹发生时,通过中间处理器判断和确定裂纹的位置和长度。

采用电测法或磁通量传感器方法检测桥梁结构应变。电测法是通过检测传感器中不断改变的振动频率,来分析局部的应力变化。磁通量传感器方法是根据铁磁材料的导磁性能大小与应变力、温度的关系,得到磁导率变化情况,以此测定桥梁结构的应变力。

采用超声波检测技术、雷达检测技术对桥梁局部变质的检测。超声波是一种波,服从波的传输规律,在同一材料中直线行进,在不同材料的界面处发生反射,而且在坚硬材料中行进的速度快,在松软材料中行进速度相对要慢。

因此测出介质材料体内波速,可知道材料强度及是否局部变质。雷达检测技术是物体激振产生雷达波,以此发射高频电磁波,这种电磁波在传播过程中,也一样会发生透射和反射。从而得到电磁波反射信号的相关数据,进行分析处理,可知结构内部的变质情况。

4 结语

桥梁监测包括监测桥梁所处环境条件、检测局部损伤和监测桥梁本身的整体性能等。传统的桥梁监测技术包括测距仪、经纬仪、水准仪、全站仪等测量方法,但随着计算机、无线电技术和空间技术等的快速发展,出现了许多先进的桥梁监测技术。如GPS法、激光图像挠度测量方法、红外热像仪检测技术、神经脉络仿生裂纹监测方法、超声波检测技术和雷达检测技术等等。

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

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