中交路橋科技是從事工程檢測(cè)監(jiān)測(cè)、城市安全監(jiān)測(cè)預(yù)警與評(píng)價(jià)、數(shù)字智能化研發(fā)為一體的復(fù)合型高新技術(shù)集團(tuán)企業(yè)。
簡(jiǎn)要論述現(xiàn)有的幾種橋梁動(dòng)、靜撓度測(cè)量方法和基本原理，進(jìn)而深入地分析其優(yōu)點(diǎn)和不足，并將幾種方法進(jìn)行對(duì)比，然后指出各種方法的應(yīng)用范圍和特點(diǎn)。最后結(jié)合國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，對(duì)橋梁動(dòng)、靜撓度測(cè)量方法的發(fā)展趨勢(shì)做出了預(yù)測(cè)。
國(guó)內(nèi)外研究開(kāi)發(fā)和使用部門(mén)對(duì)橋梁撓度檢測(cè)進(jìn)行了深入研究并提出了許多實(shí)用測(cè)試方法。傳統(tǒng)的橋梁撓度測(cè)量方法通常采用百分表、水準(zhǔn)儀、全站儀和位移計(jì)等，這些相對(duì)簡(jiǎn)單的測(cè)量方法一般用于橋梁靜撓度測(cè)量，存在費(fèi)時(shí)、費(fèi)力和在線檢測(cè)困難等不足。近年來(lái)出現(xiàn)了一些新型的橋梁撓度檢測(cè)方法，如傾角儀、加速度計(jì)、連通管法、光纖位移傳感器或應(yīng)變儀、光纖陀螺、差分GPS、數(shù)字圖像法和準(zhǔn)直激光束法等這些方法也各有優(yōu)缺點(diǎn)，還不能實(shí)現(xiàn)大型橋梁動(dòng)撓度高精度、快速、實(shí)時(shí)檢測(cè)和長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。
橋梁撓度檢測(cè)方法優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比及其發(fā)展趨勢(shì)分析
1 幾種橋梁撓度測(cè)量方法的比較
1.1 基于位移傳感器的橋梁撓度檢測(cè)
基于位移傳感器的橋梁撓度檢測(cè)，需要在測(cè)試點(diǎn)位的橋梁下部，搭設(shè)支架安裝位移傳感器。
該方法的優(yōu)點(diǎn)是：測(cè)量方法簡(jiǎn)單，能夠達(dá)到較高的測(cè)量精度，主要用于橋梁靜態(tài)撓度檢測(cè)。當(dāng)采用光、電等自動(dòng)化位移傳感器時(shí)，可進(jìn)行橋梁的動(dòng)態(tài)撓度檢測(cè)。當(dāng)在橋的下面布設(shè)多個(gè)百分表或位移傳感器時(shí)，可進(jìn)行橋梁的整體位移檢測(cè)即全橋的撓度檢測(cè)。該方法可用來(lái)驗(yàn)證其它撓度測(cè)量方法。
不足之處是：由于在測(cè)量過(guò)程常常需要進(jìn)行比較繁瑣的輔助設(shè)施的架設(shè)，所以基本上不能用于江河湖泊上的橋梁撓度檢測(cè)。因此該方法在實(shí)際應(yīng)用中受到許多限制。
1.2 基于水準(zhǔn)儀的撓度檢測(cè)
基于水準(zhǔn)儀的撓度檢測(cè)是在需要檢測(cè)的點(diǎn)位安放水準(zhǔn)尺，在前后水準(zhǔn)尺的中間位置上安放水準(zhǔn)儀。一般情況下，水準(zhǔn)儀僅用于靜撓度檢測(cè)。
基于水準(zhǔn)儀的靜撓度檢測(cè)，其優(yōu)點(diǎn)是：可以獲得較高的測(cè)量精度，是靜撓度最基本的方法，可用于檢驗(yàn)其它靜撓度測(cè)試方法。
不足之處是：當(dāng)進(jìn)行大型橋梁特別是大跨徑橋梁撓度檢測(cè)時(shí)，需要依次在多個(gè)觀測(cè)位置上架設(shè)水準(zhǔn)儀。由于受到橋梁動(dòng)態(tài)變化的影響，水準(zhǔn)儀所在的觀測(cè)點(diǎn)也處在動(dòng)態(tài)變化中，水準(zhǔn)儀的水平視軸也隨之變化。為保證測(cè)量精度，常常需要封閉交通。另外，由于受到人工讀數(shù)和數(shù)據(jù)自動(dòng)采樣頻率的限制，利用水準(zhǔn)儀很難進(jìn)行橋梁動(dòng)態(tài)撓度的檢測(cè)。
1.3 基于液體連通管的撓度檢測(cè)
基于液體連通管的撓度檢測(cè)，在需要檢測(cè)的點(diǎn)位安放液位測(cè)量聯(lián)通器。
該方法的優(yōu)點(diǎn)是：該方法原理簡(jiǎn)單，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測(cè)量，測(cè)量過(guò)程基本不受大氣湍流和測(cè)量環(huán)境的影響，可用于大型橋梁撓度的測(cè)量。
不足之處是：安裝布設(shè)繁瑣，由于受到連通管內(nèi)液體響應(yīng)頻率的限制，只能用于低頻或超低頻橋梁靜撓度的檢測(cè)，實(shí)際中無(wú)法進(jìn)行橋梁動(dòng)態(tài)高精度撓度的檢測(cè)。另外該方法也不太適用于跨徑大、縱坡較大的橋梁，因?yàn)樾枰峁┑乃矫娓卟钐螅ㄈ鐫?rùn)揚(yáng)長(zhǎng)江公路大橋的縱坡高差達(dá)8米，撓度變形量達(dá)2.8米），不易安裝布設(shè)。
1.4 基于差分GPS的撓度檢測(cè)
基于差分GPS的撓度檢測(cè)，在需要的檢測(cè)點(diǎn)位，安放GPS移動(dòng)站。
該方法的優(yōu)點(diǎn)是：基本不受大氣環(huán)境的影響，測(cè)量布設(shè)容易，可用于大型橋梁撓度的觀測(cè)和監(jiān)控。
不足之處是：撓度測(cè)量精度低，一般只能達(dá)到厘米級(jí)。所以，對(duì)于中小型橋梁的高精度撓度檢測(cè)，差分GPS通常不能滿足使用要求。
1.5 基于準(zhǔn)直激光的撓度檢測(cè)
基于準(zhǔn)直激光的撓度檢測(cè)，在需要檢測(cè)的點(diǎn)位，安放光電接收器，通過(guò)測(cè)量接收器上光點(diǎn)位置的變化量得到撓度值。
其優(yōu)點(diǎn)是：測(cè)量原理簡(jiǎn)單，在一定條件具有較高的測(cè)量精度，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)實(shí)時(shí)測(cè)量。
不足之處是：如果測(cè)量距離太遠(yuǎn)，激光光斑的發(fā)散和大氣湍流造成的光束抖動(dòng)會(huì)嚴(yán)重影響測(cè)量精度。同時(shí)，準(zhǔn)直激光光源本身應(yīng)處在靜止的位置上，否則其準(zhǔn)直光束傾斜變化將直接影響其檢測(cè)精度。
2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析
綜上所述可以看出：對(duì)于中小型橋梁，由于靜動(dòng)撓度檢測(cè)相對(duì)簡(jiǎn)單，可以根據(jù)實(shí)際的橋梁跨徑大小和撓度檢測(cè)精度要求，選擇合適的檢測(cè)方法?？偟恼f(shuō)來(lái)，加速度計(jì)不宜進(jìn)行靜動(dòng)撓度
檢測(cè)，差分GPS不宜進(jìn)行高精度撓度檢測(cè)，液體連通管不易進(jìn)行大跨徑的動(dòng)撓度檢測(cè)。采用水準(zhǔn)儀、準(zhǔn)直激光、點(diǎn)光源成像撓度檢測(cè)，儀器和測(cè)試點(diǎn)位之間的距離不宜太大，根據(jù)大地測(cè)量避免大氣湍流干擾的要求，應(yīng)小于50米，最好小于30米。
橋梁撓度檢測(cè)方法優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比及其發(fā)展趨勢(shì)分析
3 發(fā)展趨勢(shì)
（1）檢測(cè)方法和技術(shù)需要滿足快速高精度檢測(cè)，特別是需要滿足大型大跨徑橋梁檢測(cè)精度的要求。
（2） 需要滿足橋梁撓度動(dòng)態(tài)檢測(cè)，特別是需要滿足大型大跨徑橋梁動(dòng)撓度檢測(cè)的需求。
（3）滿足橋梁靜動(dòng)撓度精細(xì)化檢測(cè)需要，可進(jìn)行橋梁撓度的長(zhǎng)期監(jiān)控，希望在不中斷正常交通的情況下進(jìn)行橋梁撓度檢測(cè)。
（4）檢測(cè)方法和技術(shù)受外界干擾小，盡可能不受外界環(huán)境特別是大氣湍流抖動(dòng)的影響，實(shí)現(xiàn)全天候檢測(cè)。
（5）數(shù)據(jù)采集、處理自動(dòng)化。
