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    位移傳感器可用于橋梁動靜態撓度測量


           撓度是在受力或者非均勻溫度變化時,桿件軸線在垂直于軸線方向的線位移或板殼中面在垂直于中面方向的線位移。梁或者柱的撓度是指在變形時其軸線上個點在該點處軸線法平面內的位移量。薄板或薄殼的撓度是指中面上各點在該點處中面軸線上的位移量。物體上各點撓度隨位置和時間變化的規律成為撓度函數或位移函數。通過求撓度函數來計算應變和應力是固體力學的研究方法之一。橋梁撓度是橋梁在荷載作用下的最大變形,是作為橋梁結構的一個重要參數。在橋梁檢測、危橋改造以及新橋驗收等方面都需要準確測量橋梁的靜態、動態撓度值。撓度測量傳統的方法有:位移計法(位移傳感器法)、水準儀法、全站儀法、百分表法等。差分GPS法、光電法等。隨著測控技術的發展,傾角儀、加速度計、連通管法、應變儀、光纖陀螺、差分GPS、數字圖像法、準直激光束法等新型測量元器件或者測控方法也逐步應用于撓度測量。

           傳統的橋梁撓度測量主要采用百分表或者位移計法直接測量,該方法設備簡單,測量精度高,穩定性好,可以多點測量,直接得到測試點的撓度數值,目前在橋梁維護、橋梁安全評估、橋梁驗收或者復合板材彎曲試驗等領域仍主要使用。位移計法因為智能化程度高,應用更加廣泛。

           撓度計主要由電源、位移傳感器、信號放大電路、數據采集卡、采集軟件和蜂鳴預警電路組成。選擇合適的電壓給位移傳感器供電,傳感器輸出信號,經信號放大電路轉換處理,接入數據采集卡,由采集軟件采集處理、實時顯示,并判斷測量值與預設閾值的關系。當位移傳感器檢測撓度低于預警值,則系統正常工作。如果高于預警值,預警電路發出蜂鳴報警,實現報警功能。采集卡數據可傳輸至計算機,對于同一局域網的主機,可實現交互通信,實現數據遠程通信。

           基于位移傳感器設計的撓度計,在安裝使用時,需要在測試點橋梁下方搭設安裝平臺,方便位移傳感器安裝固定。在江河湖泊上方架設的橋梁基本不能采用此方法檢測撓度。但是位移計法測量方法簡單,成本低,測量精度高,既可以用于靜態撓度檢測,也可用于動態撓度檢測。當在橋梁下方布設多個位移傳感器時,可對橋梁整體位移(即撓度)進行檢測。位移計法還常用于其他測量方法對比試驗,用于檢測其測量精度與可行性。

           因為位移傳感器結構與安裝使用要求限制,位移計法只適用于構型簡單試驗件在垂直方向的撓度測量,對于部分復雜構型非垂直方向的撓度測量不夠精確,幾乎很少使用。

           相對于位移計法,其他的撓度測量方法,同時具有不同的優勢與局限性。例如:水準儀也具有較高的測量精度,但是只能用于靜態測量,受人工讀數與數據采樣頻率限制,很難用于動態撓度測量。因此用于橋梁檢測常需要封閉交通,保證測量的精度;加速度計法僅用于動態撓度測量;連通管法原理簡單,也便于實現自動化測量,但是布設繁瑣,只能用于靜態測量與低頻動態檢測,無法用于橋梁高精度動態撓度檢測,同時此方法也不適用于大跨度或者大坡度橋梁檢測;差分GPS法布設簡便,受環境影響極小,但是檢測精度低,僅用于大型橋梁撓度觀測與監控;準直激光束法測量原理簡單,安裝使用方便,精度較高,也便于實現自動化測量,但是受環境因素影響較大,激光光斑發散或者大氣湍流會造成光束抖動,嚴重影響測量精度。同時激光光源應安裝在靜止位置,否則光束傾斜變化將直接影響其檢測精度。




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