桥梁荷载试验挠度测量方法桥梁工程论文发表

　　摘 要：桥梁是交通运输网络的重要组成部分，确保桥梁结构的安全可靠性极其重要。在桥梁的众多参数中，桥梁的挠度是桥梁安全状况评价的主要参数，它直接反映桥梁结构的竖向整体刚度、承载能力和抵御地震等动荷载的能力，从挠度动态数值分析中可以得出荷载的冲击系数和结构内力分布状态，判断桥梁的薄弱部位及结构的整体性，在桥梁检定、危桥改造和新桥验收等方面都需要准确测量桥梁的静、动态挠度值。

　　关键词：桥梁,挠度,测量方法,展望

　　1 国内外桥梁挠度测量研究的现状

　　目前,传统的桥梁挠度测量大多采用百分表测量法、悬锤测量法的方法，在桥下有水或没有固定点的情况下，往往采用标尺、经纬仪或用全站仪进行测量。这些方法，目前在我国桥梁检测及验收鉴定中仍广泛使用，长期测量工作中，许多专业检测人员进行的对测量技术发行和革新，也大多基于上述几种方法。现有测量主要包括百分表测量法、悬锤测量法等机械测量法和水准仪、全站仪等光学测量法。

　　1.1 机械式测量法

　　百分表测量法是较为传统的测量方法。该方法的优点是设备简单，可以进行多点检测，直接得到各测点的挠度值，测量结果稳定可靠。但是该方法比较繁琐，一般需要在测点下面搭设架子，准备工作比较繁琐，耗时较长，有很大的现场应用局限性。悬锤法也是该方法中比较具有代表性的一种方法。该方法用于测量陆地上的桥梁挠度，测量值中包含有桥墩在荷载作用下的沉陷量，该类方法结果可靠，在国内外早期的挠度测量中应用较为广泛，但该方法在进行动态挠度测试时，钢丝的抖动和钢丝弹性变形的影响一直不能很好解决，影响动态测试精度。

　　1.2 光学仪器测量法

　　早期的挠度测量光学仪器主要有水准仪。近年来出现的高精度水准仪和全站仪大大提高了光学仪器测量法的精度。该类法是目前国内应用较为广泛的一种方法。

　　(1)水准仪测量法。水准仪测量法原理简单，只需要将加载前后的数值相减即可。该方法测量精度高，结果可靠。但采用该方法测量需要对桥梁交通进行封闭，封闭时间较长，不能实现动态连续。随着科技的不断进步，该测量方法也得到较大的改进。许多光学水准仪已采用了自动安平技术，使测量的速度得到了进一步的提高。近年来，高精度水准仪测量精度已高于±0.1mm。大多数桥梁的跨径都在1000m以内,利用水准测量方法,一般能达到±1mm以内的精度。

　　(2)全站仪测量法。全站仪挠度测量基本原理是三角高程测量。设仪器距离地面高度为 ;棱镜距离地面高度为L;视线与水平面的竖直角为 ;测站点P与照准点M之间的斜距S。考虑大气折光率K，地球曲率的影响(地球半径为R)。加载前测站点与测点相对高差h的计算式公式为： 根据上式即可得加载后相对高差h′。

　　则挠度： 该方法的误差主要来源于测角误差、测距误差和大气折光误差。在1km的测量范围内,全站仪的测量误差可以达到±3mm的精度,在一定程度上能达到桥梁挠度的测量精度要求。

　　2 桥梁挠度自动测量法

　　随着数据采集和数据处理技术的发展。桥梁挠度仪器也朝着自动化的方向发展。近年来，许多桥梁工作者提出了一些新的挠度测试方法，这些方法与传统的测试方法相比，有所突破，其中有很多非接触检测桥梁挠度的方法，解决了过去的测试方法中不能解决的问题。目前具有代表性的测量方法有倾角测量法、CCD测量法、PSD测量法等。

　　2.1 倾角仪测量法

　　当桥梁受载产生挠曲变形时，挠度用公式 表达，式中 为沿线路方向的坐标轴，零点设置在支座处。由此可见，当测得各节点处的倾角后，通过积分可得桥梁梁部结构的挠度曲线。

　　现在国内已研制出了电容传感无源伺服式倾角仪，该倾角仪与数字积分器相连，倾角仪的输出电压与所测桥梁截面的转角 成正比。通过在所测桥梁上布设几个倾角仪，测量桥梁各测点的倾角值。截面的倾角只是挠曲线中的一个参数，得到桥梁变形的挠曲线、光滑的倾角曲线和桥梁界面的曲率值。

　　使用倾角仪理论上可以测量桥梁的动静挠度曲线，且与计算机相连实现了记录分析自动化。现在用倾角仪来测静载下的挠度不成问题，而要用倾角仪进行动态挠度测试，则对各倾角仪之间的相位差、倾角仪的瞬态反应、倾角仪零漂等的要求较高，现在国内还没有这类仪器。

　　2.2 CCD图像法

　　CCD图像法是用CCD光电耦合器件测量桥梁挠度。电荷耦合(CCD)器件是由成百上千个相互独立的MOS光敏像元构成。在金属电极上加正电压时，电极P型区内的多数载流子(空穴)被排斥，形成耗尽区;对少数载流子(电子)来说作用恰好相反，它们被吸引到耗尽区中。此时，光束从背面或正面射入光敏像元内产生“电子-空穴”对，则光生电子将被势阱所吸收，形成一个电荷包。当放置于梁上检测点处的激光接收器随梁的变形而产生位移时，激光束照射在激光接收器上的位置亦产生与位移相等的变化，即可通过检测激光接收器上的光点位置X而得到被测点处梁的变形。CCD法结合了远距离成像技术、光电子技术、数字图像处理和相关技术等多种高新技术，是一种远距离、非接触式测量方法。该设备价格昂贵，易受环境条件的影响。

　　2.3 PSD激光测量法

　　位置敏感传感器(PSD)是利用横向光电效应来实现光点位置探测的光电器件。将激光发射装置或PSD检测系统固定在桥梁上，另一部分固定在与桥梁无关的地方，激光束垂直射向透镜镜面，光点在PSD上成像。目标位置在与透镜平行的平面上，目标的移动反映在成像检测装置上，通过光点在成像检测装置上的位置来获得目标位置。通过PSD测得的成像点位置便可计算得到目标位置。对桥梁振动引起的激光光点的变化进行连续测量便可获得桥梁动态挠度信号。

　　2.4 光电分光成像和高速线阵CCD法

　　该方法是利用特殊的光电转换器，接收设在梁体上的发光靶标所发光中的某一特定波长的单色光，使用A/D转换利用计算机记录梁体的三维挠度，记录分析自动化，采用高速线阵CCD法采样频率可达200HZ。采用单色光源不受气候的影响，不产生折射，采样频率大大提高，可实现多点挠度同步测量，除可测量桥梁的挠度外，对桥梁的横向振动幅值也可进行测量，对确定桥梁的横向刚度提供了一个新的测试方法。

　　3 结语

　　随着数据处理技术的不断成熟，桥梁挠度检测仪器必将朝着自动化、高精度、远程化方向发展。尤其是各种高精度传感器的出现，将大大提高挠度测量仪器的测量精度。远程通信技术在桥梁挠度检测仪器上的应用必将实现远程化，实现对桥梁挠度的永久监测。光电分光成像和高速阵线CCD法是最有前途的一种方法，该方法将使我们桥梁挠度的测量走出传统的模式，随着计算机等级的提高、数据采样技术的进步，今后桥梁的挠度测量将在此方法基础上进一步完善。

　　参考文献

　　⑴舒慧藏等.《公路旧桥承载能力鉴定方法》(试行)(交通部1988). 人民交通出版社.1989年2月.

　　⑵ 《公路桥梁承载能力检测评定规程》(JTG/T J21-2011)

　　⑶ 郑玉福.桥梁挠度测量方法的探讨.黑河科技.2002(4).47-48.

　　⑷ 张文基，刘喜元，岳建平.大跨径桥梁挠度观测方法评述.测绘通报.2002(8).41-42.

　　⑸ 李海东，雷坚强.桥梁挠度测试现状与展望.四川建筑.2008(12).第28卷6期.181-182

《桥梁荷载试验挠度测量方法桥梁工程论文发表》

上一篇：环境保护类职称论文范文：污染源监控与管理

下一篇：三角高程测量方法与精度测量期刊论文发表