橋梁變形監測的意義
斜拉橋的斜拉索、懸索橋的主纜、系桿拱橋的吊桿和系桿是這些橋梁體系的關鍵受力構件,其他土木工程結構的預應力錨固體系也是如此,如用於結構加固的錨索和錨桿。上述受力構件的應力大小和分布變化最直接地反映了結構的健康狀況,因此對這些構件的應力狀態進行監測並在此基礎上對其安全性進行分析和評估具有重要意義。
在橋梁監測中根據目的通常分為三類:
1)施工監測、橋梁荷載試驗監測和運營階段健康監測。施工監控是對橋梁結構在施工關鍵階段的狀態進行監控,以保證橋梁施工的安全和質量,發現橋梁的隱患;
2)成橋荷載試驗是在運營前檢查橋梁的承載能力、應力和變形狀態,荷載試驗得到的試驗值是反映結構初始狀態的檔案資料。
3)運營階段的健康監測是指隨著橋梁使用壽命的增加,材料性能老化,結構性能退化。監測系統實時監測各節點的變形、應力、應變等數據,並與參考狀態進行比較,從而評估橋梁結構的實際安全狀態。
橋梁結構安全監測系統的監測內容包括:
鋼箱梁截面內應力分布和溫度分布的監測:
部分斜拉索張力;
主跨鋼箱梁位移;
溫度變化引起的橋梁應力變化
監測交通荷載和風荷載引起的橋梁振動和應力;
主塔位移和應力變化
光纖光柵作為壹種應變傳感器應用於橋梁健康安全監測系統中,將應變傳感器布置在橋墩、箱梁、懸索等橋梁結構部位。工程中發現,布置在箱梁中的應變傳感器的測量值可以應用於橋梁重載車輛的監測。當重型車輛通過橋梁時,受力位置的箱梁會產生較大的彈性變形響應。通過對箱梁應變的測量,可以計算出重型車的軸重、軸距、速度和總重等測量參數。監控系統將以兩種不同的采樣頻率運行。壹般系統會對結構健康進行監測,應變傳感器會以較低的采樣頻率運行,典型值為0.1 ~ 1 Hz。對於箱梁中的應變傳感器,當位於來流方向前端的傳感器檢測到異常應變時,采樣頻率增加,典型值為50 ~ 200 Hz。橋中間的傳感器會檢測到應變的細節,根據這些數值可以計算出軸重、軸距、速度、總重等車輛參數。同時啟動圖像記錄系統,拍攝此時超載車輛的圖像,以備日後管理。還可以通過圖像識別軟件實時識別車牌,顯示在下橋的信息牌上,引導重型車輛進入管理區域。