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第11期 智能桥梁检测技术及应用

2019-1-22 13:25

第11期 智能桥梁检测技术及应用 赵煜 长安大学结构智能检测技术研究所


52监测网专家报告分享-第11期

智能桥梁检测技术及应用
赵煜  长安大学结构智能检测技术研究所

人物介绍

赵煜,男,汉族,1974年6月生,陕西西安人。博士,教授。2009年入选教育部新世纪优秀人才支持计划。2008年9月-2011年3月,同济大学土木工程博士后研究,2012年7月-2013年5月,加拿大滑铁卢大学访问学者。主要研究领域:桥梁结构理论与分析、在役桥梁安全性评估与耐久性、桥梁加固理论与方法、大跨径桥梁施工控制等。在国内外核心期刊发表论文近20篇,参编专著1部,专利等3项。

参与西部交通建设科技项目“在用预应力连续梁、连续刚构桥箱梁开裂成因及处置对策研究、西部交通建设科技项目“大中跨径混凝土梁桥预应力检测技术研究“;西部交通建设科技项目“大跨径预应力混凝土梁桥主梁下挠原因分析及对策研究”、上海博士后科研资助计划面上项目“大跨径预应力混凝土箱梁开裂损伤机理及安全性评估方法”;河南省交通厅科技项目“河南省桥梁伸缩装置现状调查分析及养护对策研究”、清远-连州高速化改造30米无粘结预应力混凝土空心板加固方法研究、青岛海湾大桥大沽河航道桥(自锚式悬索桥)施工监控。参与在役桥梁承载力检评与加固等交通科技研究项目10余项,承担杭州湾跨海大桥航道桥荷载试验评估等大跨径桥梁荷载试验评定20余座。参与规范《公路桥梁荷载试验规程》编写。

主持国家自然科学基金项目“大跨径预应力混凝土箱梁桥开裂与下挠耦合作用机理研究”;交通应用基础研究项目“预应力混凝土梁开裂后损伤模型研究”;复杂斜拉-自锚式悬索协作体系桥体系研究及全桥模型试验研究等项目。

一、研发背景

我国公路桥梁现状和发展对荷载试验测方法提出更高要求。传统应变和挠度测试方法存在缺陷和不足,无法满足复杂环境下的大跨径桥梁静动力性能测试。结合当前科技发展现状,主要开展了应变和挠度测试新方法的研究。

二、常用应变测试方法

机械式应变测量方法
利用百分表或千分表测量变形前后测试标距内的距离变化而得到构件测试标距内的平均应变。其主要优点是读数直观、环境适应能力强、可重复性使用等;但缺点也是显而易见的,因此在桥梁应变测试中很少使用。

电阻式应变测量方法
灵敏度高、尺寸小、易粘贴,易于实现数字化及其自动化测量等。
高空作业粘贴操作不便,工作效率低,对工作人员技能要求高;应变测量值受现场环境温度、湿度影响很大;每次测量前都需要进行初平衡,不能长期观测;应变片为一次性使用,无法重复利用等。

光纤应变测量方法
光纤传感器所传输的为波长信息,具有抗电磁干扰能力强,传输距离远,温度适应性好,灵敏度高,信号失真小等许多优点。
光纤传感器对应的解调仪价格比较昂贵,因此在桥梁静载试验中鲜见使用,主要应用于桥梁健康监测中。

振弦式应变测量方法
振弦式应变测量传感器是通过测量安装在传感器内部的钢弦振动频率而推算结构应变的一种应变测量方法。具有抗干扰能力强、信号失真小,测量值不受导线电阻及温度变化的影响、结构简单、制作与安装方便等优点。
振弦式应变测量传感器的主要缺点是传感器在长期使用过程中钢弦易松弛,导致标定数值发生变化,从而产生无法估量的测试误差。

常用挠度测试方法
机械式挠度测量方法、电阻式挠度测量方法、激光挠度测量方法、水准式挠度测量方法
应用局限性:机械式与电阻式挠度测量均需要搭设支架,效率低、费用高,适应性差;激光及水准式挠度测量一般只能进行桥面测量,无法进行横向多片主梁的挠度测量,且精度较差。

三、测试新技术

应变测试新技术——可装配式多用途应变测量传感器
针对目前荷载试验中应变测试存在的问题,研发的一种电阻式、全桥电路、双悬臂梁结构应变测量传感器。该传感器具有测值稳定、精度高、灵敏度高、抗干扰能力强、温度自补偿、适应性广、安装和拆卸方便等优点。

•单向应变和平面应变、砌体应变、裂缝宽度变化、墩台位移、动应变等;
•可装配式结构设计,安装方便,工作效率高,适应性好;
•高精度温度自补偿及桥路补偿,测量值精确可靠、稳定性极佳;
•多层防潮措施,绝缘性好;
•尺寸小,重量轻(重80 g);
•标距可调,满足各种长标距检测需要;
•同型号具有相同的输出灵敏度,仪器调试方便;
•与应变片测试效果对比,现场条件越恶劣,其优点越突出。

挠度测试新技术——远距离挠度测试系统
基于单目视觉测量技术,通过计算机图形处理得到待测目标的静、动态位移以及实时动态曲线。还可实现冲击系数、基频及阻尼比测试。

采用高速面阵CCD,图像数据传输速率可达400M字节/秒。
动态挠度测量采样频率高,能有效的对桥梁结构挠度实现多点动态测量。
静态测量采用多点自动跟踪方式,静态跟踪测量点可达到20个点之多。
仪器标定采用一键式标定方式,准确、高效。

结论

针对荷载试验应变测试中存在的问题与不足,研发了相对应变测试的新型多用途应变传感器,可实现混凝土、钢结构、圬工结构单向及多向应变测试,也可应用于裂缝监测及微小位移监测。具有精度高、稳定性好、受环境影响小、安装方便、反复使用等突出优点。

提出了一种基于图像法的远距离挠度测试系统,可实现桥梁静、动态挠度远距离、非接触式精确测量,提高了挠度测试效率,也可应用于桥梁施工监控及运营期间挠度长期监测。

智能桥梁检测技术及应用
赵煜  长安大学结构智能检测技术研究所


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  • eason是我粉丝 2019-1-22 13:35
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