位移传感器可用于桥梁动静态挠度测量

编辑:联合嘉利 | 日期:2021-08-13 10:24 | 人气:

  挠度是在受力或者非均匀温度变化时,杆件轴线在垂直于轴线方向的线位移或板壳中面在垂直于中面方向的线位移。梁或者柱的挠度是指在变形时其轴线上个点在该点处轴线法平面内的位移量。薄板或薄壳的挠度是指中面上各点在该点处中面轴线上的位移量。物体上各点挠度随位置和时间变化的规律成为挠度函数或位移函数。通过求挠度函数来计算应变和应力是固体力学的研究方法之一。桥梁挠度是桥梁在荷载作用下的最大变形,是作为桥梁结构的一个重要参数。在桥梁检测、危桥改造以及新桥验收等方面都需要准确测量桥梁的静态、动态挠度值。挠度测量传统的方法有:位移计法(位移传感器法)、水准仪法、全站仪法、百分表法等。差分GPS法、光电法等。随着测控技术的发展,倾角仪、加速度计、连通管法、应变仪、光纤陀螺、差分GPS、数字图像法、准直激光束法等新型测量元器件或者测控方法也逐步应用于挠度测量。
  传统的桥梁挠度测量主要采用百分表或者位移计法直接测量,该方法设备简单,测量精度高,稳定性好,可以多点测量,直接得到测试点的挠度数值,目前在桥梁维护、桥梁安全评估、桥梁验收或者复合板材弯曲试验等领域仍主要使用。位移计法因为智能化程度高,应用更加广泛。
  挠度计主要由电源、位移传感器、信号放大电路、数据采集卡、采集软件和蜂鸣预警电路组成。选择合适的电压给位移传感器供电,传感器输出信号,经信号放大电路转换处理,接入数据采集卡,由采集软件采集处理、实时显示,并判断测量值与预设阈值的关系。当位移传感器检测挠度低于预警值,则系统正常工作。如果高于预警值,预警电路发出蜂鸣报警,实现报警功能。采集卡数据可传输至计算机,对于同一局域网的主机,可实现交互通信,实现数据远程通信。
  基于位移传感器设计的挠度计,在安装使用时,需要在测试点桥梁下方搭设安装平台,方便位移传感器安装固定。在江河湖泊上方架设的桥梁基本不能采用此方法检测挠度。但是位移计法测量方法简单,成本低,测量精度高,既可以用于静态挠度检测,也可用于动态挠度检测。当在桥梁下方布设多个位移传感器时,可对桥梁整体位移(即挠度)进行检测。位移计法还常用于其他测量方法对比试验,用于检测其测量精度与可行性。
  因为位移传感器结构与安装使用要求限制,位移计法只适用于构型简单试验件在垂直方向的挠度测量,对于部分复杂构型非垂直方向的挠度测量不够精确,几乎很少使用。
  相对于位移计法,其他的挠度测量方法,同时具有不同的优势与局限性。例如:水准仪也具有较高的测量精度,但是只能用于静态测量,受人工读数与数据采样频率限制,很难用于动态挠度测量。因此用于桥梁检测常需要封闭交通,保证测量的精度;加速度计法仅用于动态挠度测量;连通管法原理简单,也便于实现自动化测量,但是布设繁琐,只能用于静态测量与低频动态检测,无法用于桥梁高精度动态挠度检测,同时此方法也不适用于大跨度或者大坡度桥梁检测;差分GPS法布设简便,受环境影响极小,但是检测精度低,仅用于大型桥梁挠度观测与监控;准直激光束法测量原理简单,安装使用方便,精度较高,也便于实现自动化测量,但是受环境因素影响较大,激光光斑发散或者大气湍流会造成光束抖动,严重影响测量精度。同时激光光源应安装在静止位置,否则光束倾斜变化将直接影响其检测精度。
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