基于連通管原理的橋梁撓度自動(dòng)測量方法

摘要：基于連通管原理，采用RS485通訊技術(shù)等手段，給出了一種橋梁撓度自動(dòng)測量的方法。該方法具有實(shí)時(shí)、在線(xiàn)、遠程、精確等特點(diǎn)，且不受人為因素和環(huán)境因素的影響。通過(guò)重慶石板坡長(cháng)江大橋應用該方法測量撓度的案例證明，其測量結果的相對誤差小于5％，表明該系統穩定可靠。這種測量方法能用于更多橋梁撓度的自動(dòng)監測。
關(guān)鍵詞：連通管；橋梁監測；撓度測量；液位傳感器

0 引言
為適應社會(huì )經(jīng)濟快速發(fā)展的需要，近年來(lái)全世界的橋梁技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展。在跨度方面，我國已位居世界先進(jìn)水平。橋梁的大跨度及結構復雜多樣等特性對主梁撓度、應力、環(huán)境荷載、承載力等安全參數均提出了較高要求。其中，主梁撓度變化是反映大橋安全狀態(tài)及進(jìn)行內力狀態(tài)評估分析的重要參數，也是結構安全預警的重要指標。因此，無(wú)論是健康監測項目還是常規檢查項目，對橋梁撓度參數變化的測量，都具有非常重要的意義。
目前，常用的橋梁撓度測量方法主要有精密水準儀法、全站儀法、百分表法等人工測量方法和以?xún)A角儀法、光電成像法、激光靶標法、GPS法等為主的自動(dòng)測量方法。本文將重點(diǎn)介紹連通管法測量橋梁撓度變化的連通管系統的構成、測量原理、方法特點(diǎn)、現場(chǎng)實(shí)施及其注意事項等。

1 連通管法的測量原理
連通管法測量橋梁撓度的原理是在撓度測量點(diǎn)和基準點(diǎn)之間安裝連通管，利用同一系統保持相同水平液面的原理，將兩點(diǎn)間豎直方向上的相對位置變化轉換成連通管內液面的變化，然后利用連通管原理由測得的液面變化反算出測量點(diǎn)相對于基準點(diǎn)豎直方向的位置變化(即撓度)。
為確保測量點(diǎn)處的撓度變化不影響連通管內的液面高度，在基準點(diǎn)處將連通管接入大容積容器，并在該容器和測量點(diǎn)各點(diǎn)安裝撓度傳感器，這樣便形成了連通管法橋梁撓度測量系統，該系統模型如圖1所示。

在橋梁撓度測量項目中，將大容積容器置于基準點(diǎn)(如大橋的橋臺處)，在基準點(diǎn)和測量點(diǎn)均安裝撓度傳感器，通過(guò)計算基準點(diǎn)和測量點(diǎn)撓度傳感器的數據差，這樣所得到的結果，就是橋梁撓度測量點(diǎn)的撓度值。
說(shuō)明：h為基準點(diǎn)處液位傳感器的讀數：h1為在橋梁沒(méi)有形變時(shí)，測量點(diǎn)A處撓度傳感器的讀數；h2為在橋梁有形變時(shí)，測量點(diǎn)A處撓度傳感器的讀數。

從圖2可得，該橋梁測量點(diǎn)A處的撓度變化為：
△h=(h2-h)-(h1-h)=h2-h1
當△h>0時(shí)，說(shuō)明橋梁處于上撓狀態(tài)：當△h0時(shí)，說(shuō)明橋梁處于下?lián)蠣顟B(tài)。