橋梁撓度的測試方法你了解多少呢？
更新時(shí)間：2021-04-10 17:51
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橋梁撓度測試是橋梁靜動(dòng)載試驗(yàn)測試的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)，靜載試驗(yàn)通過橋梁撓度的測試對(duì)橋梁的靜力剛度進(jìn)行評(píng)價(jià)，動(dòng)載試驗(yàn)通過動(dòng)態(tài)撓度測試對(duì)橋梁的動(dòng)剛度以及沖擊系數(shù)、橋梁的行車性能進(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)橋梁撓度測試的方法的選擇都有一定的限制，考慮到撓度測試方法的適用范圍、影響測試精度的因素等，橋梁試驗(yàn)中應(yīng)選擇合適的方法對(duì)橋梁撓度測試，才能提高測試的精度確保試驗(yàn)結(jié)果的評(píng)定準(zhǔn)確。本文對(duì)橋梁撓度測試的方法、適用范圍、測試原理以及測試過程中需要注意的問題進(jìn)行梳理，以期對(duì)從事橋梁檢測工作的同仁有所幫助。
一、橋梁撓度測試方法有哪些分類，各有哪些具體的測試方法？
橋梁撓度測試的方法按照靜動(dòng)態(tài)進(jìn)行分類可以分為靜態(tài)撓度的測試和動(dòng)態(tài)撓度的測試兩大類：
1、靜態(tài)撓度的測試
靜態(tài)撓度測試的方法按照測試原理可以分為：機(jī)械式撓度測試、電子式撓度測試、電阻式撓度測試、光學(xué)類撓度測試、圖像式撓度測試、激光類撓度測試、GPS撓度測試以及雷達(dá)類撓度測試等。機(jī)械式撓度測試方法最典型的是機(jī)械式百分表、千分表等測量方法；電阻式撓度測試采用電阻式位移計(jì)利用靜態(tài)采集系統(tǒng)進(jìn)行撓度測試；光學(xué)類撓度測試儀器傳統(tǒng)的有精密水準(zhǔn)儀、全站儀等測量設(shè)備，此外還有基于光電成像的橋梁撓度儀等；激光類撓度測試主要是利用激光測距的原理，通過激光位移計(jì)對(duì)橋梁靜態(tài)度進(jìn)行測試；圖像式橋梁撓度測試方法有基于圖像的橋梁撓度儀；GPS撓度測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)撓度的測試；雷達(dá)類撓度測試主要是利用毫米波雷達(dá)對(duì)橋梁撓度進(jìn)行測試。
前面介紹的靜態(tài)測試方法中有的僅能進(jìn)行靜態(tài)測試，有些方法除進(jìn)行靜態(tài)測試外還可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)測試。
2、動(dòng)態(tài)撓度的測試
能進(jìn)行動(dòng)態(tài)撓度測試的方法有：電阻式撓度計(jì)、光學(xué)類的橋梁撓度儀、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、橋梁撓度測試方法的原理及實(shí)現(xiàn)橋梁撓度測試的具體方法？
橋梁撓度測試各種方法的測試原理如下：
1、機(jī)械式百分表、千分表
機(jī)械式百分表和千分表（見圖1）僅能進(jìn)行橋梁靜態(tài)撓度的測試，其測試原理是利用機(jī)械式測量桿帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)來讀取位移變化量。機(jī)械式百分表和千分表進(jìn)行橋梁撓度測試都需要使用相對(duì)固定不動(dòng)的支架上進(jìn)行測試，或?qū)U錘通過細(xì)鋼絲吊在測試橋梁的主梁底面，由于細(xì)鋼絲的變形量可以忽略不計(jì)，因此通過測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)的測試原理同機(jī)械式百分表、千分表測試橋梁撓度的方法類似，可以利用固定支架或懸掛鉛錘法進(jìn)行測試，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)類撓度測試儀器
1）高精度全站儀
全站儀是集電子經(jīng)緯儀、光電測距儀和數(shù)據(jù)記錄于一體的測量儀器，通過測站讀取斜距、豎直角和水平角來計(jì)算橋梁撓度的測試方法。
2）精密水準(zhǔn)儀
精密水準(zhǔn)儀能夠精密的整平視線和精確的讀數(shù)，目前常用于橋梁撓度測試的儀器為精密電子水準(zhǔn)儀，其將計(jì)算機(jī)電子與精密水準(zhǔn)儀光學(xué)技術(shù)結(jié)合的新型精密水準(zhǔn)儀。
3）橋梁光電撓度儀
橋梁撓度檢測儀將專用靶標(biāo)固定待測橋梁被測點(diǎn)，使靶標(biāo)與橋梁有機(jī)的結(jié)合起來形成共振，將橋梁震動(dòng)轉(zhuǎn)換成特定波長的光源震動(dòng)，通過光學(xué)解析系統(tǒng)將待測光信號(hào)解析至專用高精工業(yè)CCD，檢測靶標(biāo)在CCD上成像的中心坐標(biāo)的變化即可精確測量被測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。
前面介紹的光學(xué)類橋梁撓度測試設(shè)備，全站儀和精密水準(zhǔn)儀由于采樣頻率跟不上僅能用于橋梁靜態(tài)撓度的測試，而橋梁光電撓度儀可以進(jìn)行靜態(tài)測試也可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)撓度測試。橋梁撓度儀進(jìn)行靜態(tài)撓度測試時(shí)需要在橋梁測試部位安裝專用靶標(biāo)，可同時(shí)進(jìn)行多個(gè)點(diǎn)靜態(tài)撓度的測試。靜態(tài)撓度測試前需要對(duì)每個(gè)測點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)定，儀器自動(dòng)記錄測試角度和距離，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)測點(diǎn)靜撓度的測試。橋梁撓度儀進(jìn)行動(dòng)態(tài)撓度測試時(shí)僅能對(duì)單點(diǎn)的撓度進(jìn)行動(dòng)態(tài)撓度時(shí)程曲線的測試。
4、基于圖像測量的橋梁撓度儀
其測量原理：利用圖像散斑識(shí)別技木及圖像模糊識(shí)別技術(shù)，準(zhǔn)確跟蹤被測物上標(biāo)識(shí)點(diǎn)及被測物上點(diǎn)與點(diǎn)之間的運(yùn)動(dòng)軌跡，準(zhǔn)確測量物體的動(dòng)靜撓度位移。其主要特點(diǎn)：第一無需在被測點(diǎn)上安裝靶標(biāo)或標(biāo)志點(diǎn)即可進(jìn)行測量，在特殊工況下使用更為方便；第二：可同時(shí)測量多點(diǎn)動(dòng)態(tài)撓度或者靜態(tài)撓度，效率更快，精度更高；第三：可對(duì)撓度值同時(shí)進(jìn)行兩位測量，即縱向、尤其是橫向的位移測量，解決目前所有儀器存在的技術(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)場測量可能存在的盲點(diǎn)或不足；第五：只需更換個(gè)別備件，即可實(shí)現(xiàn)多功能測量，比如用于材料力學(xué)分析（尤其是高低溫、高速?zèng)_擊、疲勞測試等特殊工況），應(yīng)變等等。
5、GPS測量
GPS的定位是利用衛(wèi)星基本三角定位原理，GPS接收裝置以測量無線電信號(hào)的傳輸時(shí)間來量測距離，以距離來判定衛(wèi)星在太空中的位置，這是一種高軌道與精密定位的觀測方式。GPS對(duì)于橋梁撓度的測量精度較低通常用于變形較大的大跨徑橋梁的撓度測試，橋梁靜載測試采用靜態(tài)差分計(jì)算精度相對(duì)較高，動(dòng)態(tài)撓度采用實(shí)時(shí)差分計(jì)算精度相對(duì)較低。
6、毫米波雷達(dá)測試方法
測試原理：雷達(dá)首先發(fā)射天線（TX）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)，最終被接收天線（RX）接收，經(jīng)過相關(guān)信號(hào)與數(shù)據(jù)處理步驟，即可得到此次測量的一個(gè)采樣復(fù)信號(hào)，其中包含了信號(hào)強(qiáng)度和觀測相位值φ1 。雷達(dá)系統(tǒng)持續(xù)對(duì)輻射場區(qū)的目標(biāo)進(jìn)行采樣，假設(shè)第二次采樣開始時(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)度和觀測相位值φ2。利用兩次測量相位的變位來計(jì)算視線上距離的變化，采用干涉測量視線上距離的變化。
毫米波雷達(dá)可進(jìn)行橋梁靜態(tài)撓度、動(dòng)態(tài)撓度測試，此外可以進(jìn)行拉索索力測試以及拉索振動(dòng)副職測試等。
