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    浅谈桥梁传统检测方法的应用及健康监测系统的发展

    2020-07-28    作者:admin  阅读:36次

    1 桥梁监测的必要性

       虽然桥梁建造的水平缓质量都在不断进步,可是,建成通车后,跟着时刻的推移,各种要素的影响下桥梁安全度仍是有所下降,影响桥梁的运作和车辆营运的安全。尤其是严重工程结构,比如跨江跨海的超大跨桥梁,它们的运用期长达几十年、乃至上百年,环境腐蚀、资料老化和荷载的长时刻效应、疲惫效应与骤变效应等灾祸要素的巧合效果将不可防止地导致结构和体系的损害堆集和抗力衰减,然后反抗自然灾祸、乃至正常环境效果的才能下降,极点情况下引发灾难性的突发事端。[1]

       2 传统的检测办法

       2.1 无损检测

       无损检测是指在不影响结构或构件功能的条件下,经过测定对应的物理量来判别结构或许构件相应的功能的检测办法。在桥梁工程中首要运用于:

       (1)混凝土的强度、内部缺陷及其他功能检测 回弹法:选用回弹仪的绷簧驱动重锤,经过弹击杆弹击混凝土外表,待重锤被反弹,以反弹回来的间隔作为强度相关目标来核算混凝土强度的一种办法。

       超声法:超声波在被检测资猜中传达时,资料的声学特性和内部安排的改变对超声波的传达产生必定的影响,经过对超声波受影响程度和情况的勘探了解资料功能和结构改变的,然后判别缺陷的方位和巨细。

       (2)钢结构缺陷检测 射线探伤:运用射线穿透工件时,因为缺陷与工件资料对射线的衰减效果不同,然后使胶片感光不一样,所以底片上构成黑度不同的印象,据此来判别资料内部的缺陷情况。

       金属磁回忆办法:在役设备的构件,因为其结构遗传性和运转中负载的联系,金属的磁回忆以累积办法表现出来。运转中构件载荷效果力的巨细和方向会引起金属磁化在量值和方向上的改变。

       2.2 半破损检测

       半破损办法以不影响结构或许构件的承载才能为条件,在结构或构件上直接进行部分损坏性实验,或直接钻取芯样进行损坏性实验,然后根据实验取得的数据核算出强度规范值的推定值或特征强度。因为是以部分损坏性实验取得结构混凝土的实践反抗损坏的才能,因而成果相对直观牢靠。

       2.3 桥梁静载、动载实验

       桥梁静载实验需求丈量的结构的应变、位移、反力、倾角和裂缝等。

       桥梁动载实验中,需求检测、记载和剖析结构动力特性以及载动力荷载下的应力、位移、速度、加速度等物理量。

       3 桥梁监测体系的运用

       传统检测技能有了比较长的开展时刻,技能也日趋完善,但是,因为其本质的约束,首要,过于依靠人力;其次,每次检测都消耗巨大并且构成营运的中止,终究也是最重要的是,它不能及时地反映桥梁情况。所以,一种新的打破传统检测办法的监测体系应运而生――桥梁健康监测体系。

       桥梁的健康监测是指运用现场的无损传感技能,经过包含结构呼应在内的结构体系特性剖析, 到达监测桥梁损害或退化的意图,并且需求在超越规定值的时分宣布警报,然后为桥梁保护修理与管理决策供给根据和辅导。

       监测体系首要由以下几个部分组成:传感器、数据收集和处理设备、通讯体系、监控中心及报警设备。[2]依照张启伟在《桥梁健康监测中的损害特征提取与反常确诊》以为,应按以下进程进行结构健康确诊:(1)对来自正常情况(已知)与不知道情况结构的呼应数据进行等长度分段,别离构成由很多数据段构成的正常结构数据基和不知道情况结构的待处理信号集;(2)经过对各数据段的信号处理生成特征空间,并将不知道情况结构的待处理信号集与正常结构数据基进行条件归一化 ,构成具有类似的环境或运营条件的“待处理信号-参阅数据对”(参阅数据来自于正常结构数据基)。条件归一化即对不知道情况结构待处理信号会集的每一个数据段,在正常结构数据基中寻觅一个与其最“类似”的数据段;(3)对归一化后的待处理信号-参阅数据对进行信号剖析,结构并核算损害特征参数;(4)对核算的很多损害特征参数进行计算剖析,然后进行结构反常确诊和损害定位。它是一种最小人工干预的结构健康的在线实时接连监测、查看与损害勘探的主动化体系,可以经过局域网络或长途中心,主动地陈述结构情况。

       4 桥梁监测的内容与办法

       4.1 桥梁所在环境条件的监测

       因为桥梁所在的环境不只影响桥梁自身的改变,例如:温度影响下产生的应力和应变,风荷载下产生位移,不同气候下对桥梁产生的腐蚀等。并且特别情况下还影响到桥梁的营运,乃至安全,例如台风和地震,别的,交通情况也是构成桥梁疲惫损害的重要原因。因而,有必要对以下项目进行监测:(1)风荷载;(2)温度;(3)运用湿度计记载环境的湿度;(4)运用酸碱度传感器丈量桥梁周围水体中的PH值;(5)在地震频频区域需运用强震仪记载地震效果;(6)日交通流量的计算由设在收费车道的传感器、摄像机及其电脑体系主动进行。内容包含:丈量各类型车辆的流量及经过时刻,记载和调查大桥上交通挤塞情况,车辆散布形式,以核算当令的大桥交通荷载;

       4.2 桥梁情况的监测

       对桥梁情况的监测能让咱们及时地发现桥梁现已呈现和潜在的问题,然后可以采纳各种办法防止问题扩展,尤其是阻挠事端产生。对桥梁中某些部分对桥梁正常运转具有至关重要的效果,例如:对大跨度悬吊结构,如悬索桥、斜拉桥以及具有分离式拱肋的大跨度下承式或中承式钢管混凝土拱桥,它们都具有或长或短的拉索(缆索)或吊杆,而拉索是结构中首要的承重构件,与桥梁的全体功能有着亲近的联系。因而这些部分是健康监测体系中要点监测的当地。

       4.3 桥梁正常运作下全体功能的监测

       桥梁全体功能的监测包含:(1)位移监测; (2)挠度监测;(3)结构静、动力的监测;(4)结构原料监测;(5)结构振荡监测;(6)裂缝监测。

       桥梁健康监测体系是一个长时刻的智能监测体系,是一个新式的课题。其首要任务是尽或许精确地收集桥梁的各种信息,然后进行评价。也就是说反映桥梁实践情况的各种信息越齐备,桥梁的健康情况评价就越有或许完成。而要想精确把握桥梁的各种信息,传感器的选用便成为要害,传统的传感器因为其本质上的缺陷,无法长时刻供给安稳的测试数据,不能满意健康监测体系的要求。跟着近些年全球定位体系在丈量技能中精度的进步现已开端了桥梁中的运用,还有一个是,光纤传感器呈现今后,处理了传统传感器的问题,可以完成长时刻的进程监测,仅仅光纤传感器的产业化程度不高,其昂扬的费用约束了这一技能的很多运用。而桥梁情况评价则是健康监测体系的终究意图,比如医师给患者查看后对病因的确认。这一部分是对取得的桥梁信息进行剖析处理,然后做出评价。