橋梁撓度測試是橋梁靜動載試驗測試的關鍵技術參數,靜載試驗通過橋梁撓度的測試對橋梁的靜力剛度進行評價,動載試驗通過動態(tài)撓度測試對橋梁的動剛度以及沖擊系數、橋梁的行車性能進行綜合評價。由于橋梁結構是跨越河流、山谷等地貌地形的構造物,橋下凈空的高度以及橋下河流等對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***度的因素等,橋梁試驗中應選擇***的方法對橋梁撓度測試,才能***測試的***度確保試驗結果的評定準確。
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態(tài)進行分類可以分為靜態(tài)撓度的測試和動態(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:機械式撓度測試、電子式撓度測試、電阻式撓度測試、光學類撓度測試、圖像式撓度測試、激光類撓度測試、GPS撓度測試以及雷達類撓度測試等。機械式撓度測試方法***典型的是機械式百分表、千分表等測量方法;電阻式撓度測試采用電阻式位移計利用靜態(tài)采集系統(tǒng)進行撓度測試;光學類撓度測試儀器傳統(tǒng)的有***密水準儀、全站儀等測量設備,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,通過激光位移計對橋梁靜態(tài)度進行測試;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對大跨徑橋梁撓度進行靜態(tài)差分進行靜態(tài)撓度的測試;雷達類撓度測試主要是利用毫米波雷達對橋梁撓度進行測試。
前面介紹的靜態(tài)測試方法中有的僅能進行靜態(tài)測試,有些方法除進行靜態(tài)測試外還可以進行動態(tài)測試。
2、動態(tài)撓度的測試
能進行動態(tài)撓度測試的方法有:電阻式撓度計、光學類的橋梁撓度儀、基于圖像的橋梁撓度儀、GPS以及激光位移計和毫米波雷達以及位移拾振器等方法。
二、橋梁撓度測試方法的原理及實現(xiàn)橋梁撓度測試的具體方法?
橋梁撓度測試***方法的測試原理如下:
1、機械式百分表、千分表
機械式百分表和千分表僅能進行橋梁靜態(tài)撓度的測試,其測試原理是利用機械式測量桿帶動齒輪轉動來讀取位移變化量。機械式百分表和千分表進行橋梁撓度測試都需要使用相對固定不動的支架上進行測試,或將鉛錘通過細鋼絲吊在測試橋梁的主梁底面,由于細鋼絲的變形量可以忽略不計,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
電子百分表或撓度計的測試原理同機械式百分表、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行測試,只是電子百分表的顯示不是指針式,而是數顯的方式。
3、光學類撓度測試儀器
1)高***度全站儀
全站儀是集電子經緯儀、光電測距儀和數據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算橋梁撓度的測試方法。
2)***密水準儀
***密水準儀能夠***密的整平視線和***的讀數,目前常用于橋梁撓度測試的儀器為***密電子水準儀,其將計算機電子與***密水準儀光學技術結合的新型***密水準儀。
圖4 ***密電子水準儀
3)橋梁光電撓度儀
橋梁撓度檢測儀將***靶標固定待測橋梁被測點,使靶標與橋梁有機的結合起來形成共振,將橋梁震動轉換成特定波長的光源震動,通過光學解析系統(tǒng)將待測光信號解析至***高***工業(yè)CCD,檢測靶標在CCD上成像的中心坐標的變化即可***測量被測橋梁在載荷作用下產生的縱向和橫向位移及其對時間的響應曲線。
前面介紹的光學類橋梁撓度測試設備,全站儀和***密水準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行靜態(tài)測試也可以進行動態(tài)撓度測試。橋梁撓度儀進行靜態(tài)撓度測試時需要在橋梁測試部位安裝***靶標,可同時進行多個點靜態(tài)撓度的測試。靜態(tài)撓度測試前需要對每個測點進行標定,儀器自動記錄測試角度和距離,標定完一個靶標后進行下個靶標的標定,測試時橋梁撓度儀安裝標定的靶標位置依次進行多個測點靜撓度的測試。橋梁撓度儀進行動態(tài)撓度測試時僅能對單點的撓度進行動態(tài)撓度時程曲線的測試。
4、基于圖像測量的橋梁撓度儀
其測量原理:利用圖像散斑識別技木及圖像模糊識別技術,準確跟蹤被測物上標識點及被測物上點與點之間的運動軌跡,準確測量物體的動靜撓度位移。其主要特點:***無需在被測點上安裝靶標或標志點即可進行測量,在特殊工況下使用更為方便;第二:可同時測量多點動態(tài)撓度或者靜態(tài)撓度,效率更快,***度更高;第三:可對撓度值同時進行兩位測量,即縱向、尤其是橫向的位移測量,解決目前***儀器存在的技術壁壘;第四:可以采用先拍攝視頻錄像,事后再進行處理分析的方式,彌補現(xiàn)場測量可能存在的盲點或不足;第五:只需更換個別備件,即可實現(xiàn)多功能測量,比如用于材料力學分析,應變等等。
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的傳輸時間來量測距離,以距離來判定衛(wèi)星在太空中的位置,這是一種高軌道與***密定位的觀測方式。GPS對于橋梁撓度的測量***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)差分計算***度相對較高,動態(tài)撓度采用實時差分計算***度相對較低。
6、毫米波雷達測試方法
測試原理:雷達首先發(fā)射天線饋送微波信號,信號經與目標的相互作用形成后向散射信號,***終被接收天線接收,經過相關信號與數據處理步驟,即可得到此次測量的一個采樣復信號,其中包含了信號強度和觀測相位值φ1 。雷達系統(tǒng)持續(xù)對輻射場區(qū)的目標進行采樣,假設第二次采樣開始時目標發(fā)生了形變Δr,那么雷達得到的第二個采樣復信號就包含了相應的信號強度和觀測相位值φ2。利用兩次測量相位的變位來計算視線上距離的變化,采用干涉測量視線上距離的變化。
毫米波雷達可進行橋梁靜態(tài)撓度、動態(tài)撓度測試,此外可以進行拉索索力測試以及拉索振動副職測試等。