幾種橋梁撓度測量方法優(yōu)缺點比較及其發(fā)展趨勢
2017-08-21
國內(nèi)外研究開發(fā)和使用部門對橋梁撓度的檢測進行了深入研究并提出了許多實用測試方法。傳統(tǒng)的橋梁撓度測量方法通常采用百分表、水準(zhǔn)儀、全站儀和位移計等，這些相對簡單的測量方法一般用于橋梁靜撓度測量，存在費時、費力和在線檢測困難等不足。近年來出現(xiàn)了一些新型的橋梁撓度檢測方法，如傾角儀、加速度計、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，還不能實現(xiàn)大型橋梁動撓度高精度、快速、實時檢測和長期監(jiān)測。
1 幾種橋梁撓度測量方法的比較
1.1基于位移傳感器的橋梁撓度檢測
基于位移傳感器的橋梁撓度檢測，需要在測試點位的橋梁下部，搭設(shè)支架安裝位移傳感器。該方法的優(yōu)點是：測量方法簡單，能夠達到較高的測量精度，主要用于橋梁靜態(tài)撓度檢測。當(dāng)采用光、電等自動化位移傳感器時，可進行橋梁的動態(tài)撓度檢測。當(dāng)在橋的下面布設(shè)多個百分表或位移傳感器時，可進行橋梁的整體位移檢測即全橋的撓度檢測。該方法可用來驗證其它撓度測量方法。不足之處是：由于在測量過程常常需要進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。因此該方法在實際應(yīng)用中受到許多限制。
1.2基于水準(zhǔn)儀的撓度檢測
基于水準(zhǔn)儀的撓度檢測是在需要檢測的點位安放水準(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。
基于水準(zhǔn)儀的靜撓度檢測，其優(yōu)點是：可以獲得較高的測量精度，是靜撓度最基本的方法，可用于檢驗其它靜撓度測試方法。不足之處是：當(dāng)進行大型橋梁特別是大跨徑橋梁撓度檢測時，需要依次在多個觀測位置上架設(shè)水準(zhǔn)儀。由于受到橋梁動態(tài)變化的影響，水準(zhǔn)儀所在的觀測點也處在動態(tài)變化中，水準(zhǔn)儀的水平視軸也隨之變化。為保證測量精度，常常需要封閉交通。另外，由于受到人工讀數(shù)和數(shù)據(jù)自動采樣頻率的限制，利用水準(zhǔn)儀很難進行橋梁動態(tài)撓度的檢測。
1.3基于液體連通管的撓度檢測
基于液體連通管的撓度檢測，在需要檢測的點位安放液位測量聯(lián)通器。該方法的優(yōu)點是：該方法原理簡單，可實現(xiàn)自動化測量，測量過程基本不受大氣湍流和測量環(huán)境的影響，可用于大型橋梁撓度的測量。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，實際中無法進行橋梁動態(tài)高精度撓度的檢測。另外該方法也不太適用于跨徑大、縱坡較大的橋梁，因為需要提供的水平面高差太大（如潤揚長江公路大橋的縱坡高差達8米，撓度變形量達2.8米），不易安裝布設(shè)。
1.4基于差分GPS的撓度檢測
基于差分GPS的撓度檢測，在需要的檢測點位，安放GPS移動站。該方法的優(yōu)點是：基本不受大氣環(huán)境的影響，測量布設(shè)容易，可用于大型橋梁撓度的觀測和監(jiān)控。不足之處是：撓度測量精度低，一般只能達到厘米級。所以，對于中小型橋梁的高精度撓度檢測，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
基于準(zhǔn)直激光的撓度檢測，在需要檢測的點位，安放光電接收器，通過測量接收器上光點位置的變化量得到撓度值。其優(yōu)點是：測量原理簡單，在一定條件下具有較高的測量精度，可實現(xiàn)自動、實時測量。不足之處是：如果測量距離太遠，激光光斑的發(fā)散和大氣湍流造成的光束抖動會嚴(yán)重影響測量精度。同時，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精度。
2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析
綜上所述可以看出：對于中小型橋梁，由于靜動撓度檢測相對簡單，可以根據(jù)實際的橋梁跨徑大小和撓度檢測精度要求，選擇合適的檢測方法?？偟恼f來，加速度計不宜進行靜動撓度檢測，差分GPS不宜進行高精度撓度檢測，液體連通管不易進行大跨徑的動撓度檢測。采用水準(zhǔn)儀、準(zhǔn)直激光、點光源成像撓度檢測，儀器和測試點位之間的距離不宜太大，根據(jù)大地測量避免大氣湍流干擾的要求，應(yīng)小于50米，最好小于30米。
3發(fā)展趨勢
（1）檢測方法和技術(shù)需要滿足快速高精度檢測，特別是需要滿足大型大跨徑橋梁檢測精度的要求。（2）需要滿足橋梁撓度動態(tài)檢測，特別是需要滿足大型大跨徑橋梁動撓度檢測的需求。（3）滿足橋梁靜動撓度精細(xì)化檢測需要，可進行橋梁撓度的長期監(jiān)控，希望在不中斷正常交通的情況下進行橋梁撓度檢測。（4）檢測方法和技術(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的影響，實現(xiàn)全天候檢測。（5）數(shù)據(jù)采集、處理自動化。
參考文獻
[1] 徐學(xué)文，管樹國.幾種橋梁撓度測量方法的比較[J].林業(yè)科技情報，2005（2）.
