柔性测斜仪在桥梁监测中的应用

2023年10月20日 09:56

  桥梁监测是一项复杂的系统工程,桥梁在运营期间受风、温度、车辆荷载等多种因素影响,产生各种病害。为了及时了解桥梁的健康状况,及时掌握桥梁安全状况,维护桥梁结构的安全性,需对桥梁进行长期监测。

  目前,常用的监测方法有:全站仪、测斜管、激光测斜仪、柔性测斜仪。其中,柔性测斜仪是一种高精度的长期连续观测设备,本文介绍一种新型的柔性测斜仪,将其应用于桥梁监测中,可准确、快速地得到桥梁结构变形数据。

  一、桥梁变形监测方案

  桥梁变形监测主要分为两部分,即:

  (1)结构变形监测:以桥梁跨中和墩顶为控制点,采用全站仪、水准仪等进行常规变形监测,根据位移变化情况判断桥梁的健康状况;

  (2)荷载测试:通过对桥塔处的应力进行监测,判断其是否出现裂缝。

  本次试验主要是对一座跨度为25m的预应力混凝土连续箱梁进行了荷载测试。该桥梁的跨中和墩顶分别布置有3个测点,分别为:1#、2#、3#测点。该桥梁所处区域属于北方寒冷地区,温度变化大,其中1#测点为设计温度;2#测点为施工温度;3#测点为运营温度。

  荷载测试时,采用水平向三个测点的位移值作为荷载测试数据,采用水准仪对桥塔进行倾斜角度测量。

  二、监测仪器介绍

  柔性测斜仪是一种高精度的长期连续观测设备,由测斜管和数据采集仪两部分组成,如图1所示。测斜管是由若干个柔性测头组成,测头之间通过螺栓连接固定,测头采用耐腐蚀的材料制作而成,仪器内部带有电源和数据采集仪,柔性测斜仪采用多点测量,具有结构紧凑、高精度、免维护等优点。

  测斜管具有柔性和耐压特性,且在受力时能够保持稳定;在测量时通过调节测头和管体间的距离来控制测斜管的位移;测头可以直接与电脑进行数据交互;测量数据可存储、打印以及储存为 EXCEL文件;测头可以重复使用。

  测斜管的柔性特性可以保证仪器在长时间连续运行的过程中不会损坏,同时,为了防止测量管内积水影响测量结果,测量管的前端设有防水帽和防水塞。数据采集仪是用来接收测斜管产生的数据信号,将数据信号进行处理、存储、显示以及打印。

  三、测点布置与观测

  桥梁结构变形监测的重点在于监测桥梁结构的倾斜变形,因此在监测中必须设置必要的监测断面,一般由测点、测线和观测点三部分组成。

  测点布置原则上应根据设计文件要求,在满足桥梁结构安全、稳定、美观等要求的前提下,选择靠近桥位、便于测量的位置,在结构受力最不利部位设置测量断面。测线布置原则上应满足以下要求:

  (1)保证测线间的互差不超过最大允许值;

  (2)各测线方向一致;

  (3)测点布置于桥墩墩顶或桥跨中央。

  监测断面应避开钢筋混凝土结构受拉区、主梁支座等容易产生剪切破坏的部位。同时,为了避免测点被车辆或其他施工荷载直接撞击而损坏,应采取措施对测点进行保护。

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