桥梁索力智能监测技术研究【精品-ppt】

The Strain Electromotive Technique Application to the Bridge Cable Intelligent monitor桥梁索力智能监测技术研究南京理工大学董雪花2006.5.27,桥梁索力智能监测技术研究(The Strain Electromotive Technique Application to the Bridge Cable Intelligent monitor),1引言 随着桥梁健康监测工作日趋重要，传统人工上桥检测的方法已逐渐被智能监测法所取代，拉索是桥梁的承力构件，在桥梁结构安全中的作用非常重要。桥梁通车后由于受到气候、环境等自然因素的影响和交通车辆载荷的作用而损伤。适时对桥梁拉索索力监测从总体上把握拉索的承力状况，为尽早对损伤拉索调换、加固提供参考依据，从而保证桥梁的正常工作，避免桥梁事故，延长桥梁的使用寿命。国内外对桥梁拉索的监测采用的方法主要是测振法，根据拉索的振动特性测试整根拉索索力，此方法主要针对振动特性较明显的大跨距的悬索桥及斜拉桥的拉索，而对较短的拱桥拉索，用此方法测试索力误差很大。国外有用光纤传感器测拉索索丝力的方法，但成本较高。,桥梁索力智能监测技术研究(The Strain Electromotive Technique Application to the Bridge Cable Intelligent monitor),本文针对短索丝采用应变电测技术，对拉索索丝受力的大小、索丝间受力的均匀性及整体拉索的受力情况在远离大桥的中央控制室进行智能监测，该方法测试数据准确可靠、成本低，在实验室和黄河公路大桥上做了尝试是成功的。我们认为此方法对桥梁索力智能监测有推广应用价值。,桥梁索力智能监测技术研究(The Strain Electromotive Technique Application to the Bridge Cable Intelligent monitor),2应变电测技术 应变电测技术是工程中用于测量构件在静、动载荷作用下产生应变量大小的一种重要测试方法。此方法技术成熟可靠，测量时，将应变片用专用胶水牢固地粘贴在拉索索丝表面，当拉索受力变形时，应变片亦随之一起变形。根据拉索受力特点，采用惠斯顿电桥方法，如图1所示，用“半桥接法”测量。R1为测量片，R2为补偿，R3、R4利用仪器内部标准电阻，这时，应变仪读数仪与测量电桥应变片的应变关系为：仪=1-2 + 3-4,图1 惠斯顿电桥,桥梁索力智能监测技术研究(The Strain Electromotive Technique Application to the Bridge Cable Intelligent monitor),3索力智能监测实验研究 3.1实验方案 黄河公路大桥主桥桥型为8孔100m下承式拱桥如图2所示，拉索采用7-91（黑+彩色）PE规格，即每根拉索由91根索丝组成，每根索丝直径为7mm，横断面索丝排列成等边六边形。在拉索制作过程中将应变片布设到拉索端部锚中分散的索丝上，待拉索上桥后可对拉索内部索丝受力的大小、索丝间受力的均匀性及整体拉索的受力情况进行智能监测。,图2 黄河公路大桥局部示意图,桥梁索力智能监测技术研究(The Strain Electromotive Technique Application to the Bridge Cable Intelligent monitor),3.2索力智能监测系统组成 索力智能监测系统主要包括：在桥上的研究对象（拉索索丝）、应变测试传感器、动态电阻应变仪及通过数据线连接到中央监控室的终端计算机。如图3所示：,图3 索力智能监测系统,桥梁索力智能监测技术研究(The Strain Electromotive Technique Application to the Bridge Cable Intelligent monitor),3.3关键问题及解决方法 应变电测技术关键问题主要是零漂问题，经过多次实验，最终可以通过采取索丝表面清洗、选择合适的应变片、粘贴可靠、取绝缘电阻大于500兆欧、封装保护等措施解决零漂问题。 3.4实验及其结果分析 （1）静载实验：在单根索丝上布三个测点（如图4所示），用CSS44200电子万能材料试验机、静态电阻应变仪和计算机构成的测试系统（如图5所示），测试拉索索丝的力学性能参数如弹性模量E、泊松比、抗拉强度b等，如图6索丝拉伸曲线图。在整体拉索索丝上布两个有效测点，如图7所示，用液压千斤顶按设计索力分级加载，得到索丝实测与理论的静态载荷应变曲线图，如图8所示。在弹性范围内，索丝受力与变形为线性关系，实测值与理论值吻合很好 。,桥梁索力智能监测技术研究(The Strain Electromotive Technique Application to the Bridge Cable Intelligent monitor),图4 单根索丝布点图 图5 索丝力学性能参数测试系统,图6 索丝拉伸曲线 图7 整体拉索索丝布点图,桥梁索力智能监测技术研究(The Strain Electromotive Technique Application to the Bridge Cable Intelligent monitor),图8 索丝静态载荷-应变曲线 图9 索丝动态载荷-应变曲线,桥梁索力智能监测技术研究(The Strain Electromotive Technique Application to the Bridge Cable Intelligent monitor),黄河公路大桥上某点实测值,桥梁索力智能监测技术研究(The Strain Electromotive Technique Application to the Bridge Cable Intelligent monitor),（2）动载实验：用疲劳试验机、动态电阻应变仪、被测索丝和计算机构成动态测试系统，在输入“正弦波”动载荷后可得到实验结果如图9所示，索丝受力为“正弦波”动载荷。索丝受力测试结果正确。 4结论 应变电测技术方案在上桥实地实验与实验室实验的结果一致，已经作为黄河公路大桥几种智能监测方法之一。该技术可以实现对桥梁索力的智