DB42∕T 1742-2021 基于液气耦合压差原理的桥梁竖向位移监测技术规程

Ⅲ

DB42/T1742—2021

引言

在桥梁建筑结构检测及健康监测过程中，结构在车辆等活荷载作用下会产生一定的竖向位移（挠度）

及变形，结构竖向位移作为结构长期与瞬时受力特性的重要评判参数。本文件提出一种基于液气耦合压

差原理的桥梁竖向位移监测技术，该技术可适应不同的测试要求，实现数据的自动化采集及传输，测试

精度较高，能满足桥梁荷载试验中竖向位移（挠度/线形）测量、结构长期健康监测竖向位移（挠度/线

形）测量、铁路桥梁基础不均匀沉降在线监测等需求，且具有较高的测试精度、稳定性及测试效率。

本文件的发布机构提请注意，声明符合本文件时,可能涉及到专利“一种液气耦合压差式桥梁挠度

测试方法（专利号ZL200810237453.0）”的使用。

本文件的发布机构对于该专利的真实性、有效性和范围无任何立场。

该专利持有人已向本文件的发布机构承诺，他愿意同任何申请人在合理且无歧视的条款和条件下，

就专利授权许可进行谈判。该专利持有人的声明已在本文件的发布机构备案。相关信息可以通过以

下联系方式获得:

专利持有人姓名:中铁大桥科学研究院有限公司，中铁大桥局集团有限公司

地址:武汉市建设大道103号

请注意除上述专利外,本文件的某些内容仍可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责

任。

Ⅴ

DB42/T1742—2021

基于液气耦合压差原理的桥梁竖向位移监测技术规程

1范围

本文件规定了基于液气耦合压差原理的桥梁竖向位移监测技术的术语和定义、仪器设备、监测流程

的基本要求、监测操作流程、监测结果处理的技术要求。

本文件适用于桥梁工程结构质量状况评定时桥面竖向位移（挠度）的测量。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本

文件。

GB/T3199铝及铝合金加工产品包装、标志、运输、贮存

GB/T7134浇铸型工业有机玻璃板材

JTG/TJ21公路桥梁承载能力检测评定规程

JTG/TJ21-01公路桥梁荷载试验规程

铁运函〔2004〕120号铁路桥梁检定规范

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

液气耦合微压差竖向位移传感器verticaldisplacementmeasurementsystembasedon

principleofliquidandaircouplingpressuredifference

通过在微压差传感芯片端部密封少量的气体，将高差引起的液压变化转化为气压差，微压差传感器

直接高精度测量的气压，简称为VDM。

3.2

液柱调节器liquidcolumnregulator

装液体的容器，通过控制液体高度来调节测量范围与线性度。

3.3

气柱调节器gasregulator

内密闭气柱的容器，通过控制其体积来调节测量范围与测试线性度。

3.4

传压介质pressuretransmittingmedium

传递压力的媒介，这种媒介每一点的各向压力均等，一般为空气或者液体。

4仪器设备

4.1VDM金属外壳

1

DB42/T1742—2021

金属保护外壳要求采用铝（或铝合金）材料制作，耐腐蚀性良好，产品表面光洁度不低于5级。外

观应光洁、平整、色泽均匀，不应有锈迹、凹痕和划伤等缺陷。铭牌标志清晰、完整。紧固件无松动。

其他应符合GB/T3199的要求。

4.2VDM的液柱调节器和气柱调节器

VDM的液柱调节器和气柱调节器材料要求透明或半透明，强度高、耐老化，当选用有机玻璃时应符

合GB/T7134的规定。

4.3传压管路

传压管路宜采用内径4mm，外径6mm的透明PU（聚氨酯）管。

4.4VDM的传压介质

VDM的传压介质要求如下：

a)温度在0℃～80℃范围时传压介质可采用自来水或纯净水；

b)温度在-40℃～0℃时传压介质采用不易挥发，无毒，抗老化性能强，粘温关系稳定且粘温系

数低，不易燃烧的常规防冻液或硅油，硅油的粘度参数≤10cst（厘斯，mm2/s）。

4.5VDM的密封元件

VDM的密封元件选择高弹性、耐油、耐老化的密封元件。

4.6监测传感器参数

可选择的量程范围有：±200mm、±500mm、±1000mm、±2000mm，综合精度为0.1‰F·S（‰F·S

为精度和满量程的千分比），具体如表1所示。

表1参数表

内容参数

量程±200mm±500mm±1000mm±2000mm

精度0.04mm0.1mm0.2mm0.4mm

供电电压12V、24V(极限范围9V～27V)

工作环境温度-40℃～80℃

5监测基本要求

5.1与准确度有关的要求

5.1.1示值误差

液气耦合压差式结构竖向位移测试系统的示值的最大允许误差为±（a‰F·S）。其中：a为VDM的

相对误差标称值，可选为a≤0.3。

液气耦合压差式结构竖向位移测试系统在产品调试、检验后，零点和满度的输出值误差不应超过最

大允许示值误差绝对值。

5.1.2重复性

液气耦合压差式结构竖向位移测试系统的重复性误差不应超过最大允许误差a的绝对值。

2

DB42/T1742—2021

5.2现场测点布置前准确度校验

5.2.1校验设备

校验设备应符合以下要求：

长距（电控）平移台，精度0.1‰F·S，移动范围≥500mm。

5.2.2校验步骤

校验步骤如下：

a)将液气耦合压差式结构竖向位移测试装置放到（电控）平移台上，调至零点；

b)将平移台竖向移动至高度h，读取VDM的测试数据；

c)通过程序控制其平移台至零点，观察VDM的回零情况；

d)通过程序控制其平移台至高度hi（i=1，2，……n），读取VDM的测试数据，并计算测试值与

hi之差Δhi；

e)通过程序控制其平移台至零点，取下液气耦合压差式结构竖向位移测试系统。

5.3系统稳定性要求

5.3.1时间稳定性

液气耦合压差式结构竖向位移测试系统连续运行24小时后，试验前后输出值的变化，以及下限值和

满量程的变化均不应超过最大允许示值误差a。

5.3.2温度稳定性

在4.6规定的工作环境下，温度变化梯度不超过10℃/小时时产品输出值变化不应超过最大允许示

值误差a。

5.3.3电源变化

供电电压在液气耦合压差式结构竖向位移测试系统的正常工作电压范围内变化，输出值的变化不

应超过最大允许示值误差a。

6监测操作要求

6.1测点布置

选择无沉降的固定位置作为测试参考点，考虑桥梁现场条件通常选择处于桥墩支座上方的桥面位

置为参考点，其他测点的数据都是以该参考点为基准的相对竖向位移。桥梁跨度为L，设计全桥测点布

置方案：

a)必须布置的测点：1/2L位置、1/4L位置；

b)可选择性的测点：1/8L位置、1/16L位置；

c)如监测桥梁横向偏载条件下的竖向位移，则需在同一断面分上下游均布置测点。

6.2操作流程

操作流程如下：

a)容器及连通管灌注传压介质，根据测点距离选择合适的连通管长度，连接好PU管，如图1所

示：

3

DB42/T1742—2021

注：容器尺寸宜为直径90mm、高度70mm。

图1构造示意图

b)分别将本测点测试容器与下一测点基准容器布置在测点位置，安装微压差传感器；将微压差传

感器采用四芯屏蔽线（电源线和信号线）串联起来，终端与计算机连接；

c)根据试验方案，在各工况荷载加载前后进行数据记录。记录方式