高精度静力水准测量系统在桥梁变形监测中的应用

发表时间:2020/8/13   来源:《工程管理前沿》2020年第6卷11期   作者:张学明
[导读] 面对目前存在的监测桥梁变形的技术中精确度不足
        【摘要】面对目前存在的监测桥梁变形的技术中精确度不足、没办法实施开展实时监测和容易受到外界不必要的影响以及其他的缺陷,给出了使用CCD静力水准仪传感器的自动化监测系统。研究了桥梁的施工方法以及对既有的结构造成的影响,对已有的桥梁变形使用静力水准仪系统开展监测。对桥梁随机位置设置14个测试位置,按照6次/1d的监测频率,通过20 d的准确监测,共得到1 590组数据。再通过选择特殊观测点的具体数据进行科学的分析,并与精密水准测量进行数据比对,可以得出结论有:静力水准仪系统具有测算精度高、自动化程度高、稳定性强的优点,在桥梁变形监测专业内具有很高的研究与使用价值。
        【关键词】静力水准仪桥梁变形监测自动化程度
        引言
        大跨度桥梁的变形监测中,传统的方法大多用水准高程法进行监测,这种法有非常多的不好之处。再来参考国内外进行的大跨度桥梁监测的最新进展情况,采用静力水准测试的方法是应用比较多的好方法之一,在现实中多处桥梁都采用了这一种方法,得到了很好的效果,值得深入研究。
一.新旧测试方法的对比
1.1传统的水准高程法劣势所在
        在大多大跨度桥梁的变形监测中,传统的方法最多都使用的是水准高程法来实施开展的检测,而采用静力水准测试的方法是最新的应用比较多的好方法之一。接下来我们来对比一下两种检测方法的差异,传统的检测方法的不足之处体现如下。
传统的方法中最常用的便是水准高程法,但是如果汽车在不断的行驶运行中这一种方法的测试结果十分的不准确。这是因为汽车行驶来往的过程中有一定的冲击力会导致桥梁震动幅度很大,导致在采用传统的测量方法测算的时候只能等待来往车辆通过且等桥梁振幅相对稳定较小的时候才可以接着进行测试,并且这种所谓的稳定还是得主要靠人为的判断,是个相对的概念,十分的不具有研究性和严谨性,而且对于大跨度的桥梁是很难保持的,哪怕仅仅只有几分钟的稳定都无法准确的做到。由于这一重要因素,在一些对大跨度的大桥梁的测试试验中,通常包含了特殊大型桥梁振动组件错误。因为振动的桥梁和车辆运行通过,使得桥梁的结构在相同条件下测量的结构类型和测试的测试点是测量水平的结构状态,另一个测试的转运站时间结构是在一个不同的状态,是相同的测试结果和必须的结构。这就是为什么存在不可避免的更大的错误。测量误差根据规范,是专为静态跟踪测量,水准路线测量,以及仪器的准确性等因素以适应评估。应用于变形监测的桥梁,由于振动的影响,尚未有一个明确的评价方法。
二、静力水准仪测量的优点
        鉴于普通方法监控最新进展,使用静态调平的方法。静态水平测量高差及其变化的精密仪器主要用于大坝、管架、高层建筑、核电站、桥梁、地铁、基坑、隧道和其他垂直位移和边坡监测。静态水平通常是安装在被测物体的轮廓,测量码头或墙等被测物体轮廓,通常通过独立版本的软件实现野外自动采集数据。采集系统和数据存储在网站,并通过有线或无线连接到互联网通信,从而实现自动化的观测。在静态平衡法的基础上,结合监测方面的措施,能够迅速读取各液面的位置并且在较短的时间内得到监测数据。
1、读取速度快
        用静力水准方法进行测量,凭借的原理是电子测量,可以在几秒钟之内迅速读取各测点的液面位置,进而得到结构变形情况。


2、不受外部干扰的影响
        来用静力水准,由于连接水管具有一定的阻尼作用,桥梁的振动在液面上的反映不敏感,而结构变形等是渐变的过程,在液面上能够很好地反映。
同时,即使管道内的水蒸发导致了液面的下降,也不会对监测的结果造成任何影响,排除了对监测数据造成影响的不利因素。
3、精度高
        采用的电子测算的方法,可以把液面高程当作电压量进行读数。具有0.01mm的分辨率,可以较好地满足监测要求。
4、可以实现实时监测
        采用的电子测算的措施,可以按照预先设定的采样间隔持续地对测点的数据进行测量。桥梁的测试结果可以实时得到。
5、后期测试成本低
        虽然使用用静力水准监测的初期启动资金较高,但初期运作起来以后后期的成本可以忽略不计,因为后期读取数据的成本是比较低廉的。
基于以上的分析,建议采用静力水准方法进行监测。
三、自动化测试
1.1自动化实施
        自动化检测是基于桥梁挠度位移传感器检测,是需要在桥的底部安装位移传感器进行测试。这种方法的优点是操作简单,并且测量精度可以达到一个较高的水平,主要用于测试静态偏转桥。当使用自动位移传感器如光、电传感器,可以对桥梁动挠度进行测试。当超过设定的千分表或桥下的位移传感器的量程,可以检测桥梁在整个桥梁挠度测试中的整体位移。验证方法是采用其他的挠度测量方法。同时也有着很多的缺点:因为在测量过程中通常是需要更多的繁琐的辅助设施建设,基本上不能用于在河流和湖泊中的桥梁挠度测试,所以受到许多实际应用方法的限制。
1.2具体的操作实施
        面对目前存在的监测桥梁变形的技术中精确度不足、没办法实施开展实时监测和容易受到外界不必要的影响以及其他的缺陷,给出了使用CCD静力水准仪传感器的自动化监测系统。研究了桥梁的施工方法以及对既有的结构造成的影响,对已有的桥梁变形使用静力水准仪系统开展监测。对桥梁随机位置设置14个测试位置,按照6次/1d的监测频率,通过20 d的准确监测,共得到1 590组数据。再通过选择特殊观测点的具体数据进行科学的分析,并与精密水准测量进行数据比对,可以得出结论有:静力水准仪系统具有测算精度高、自动化程度高、稳定性强的优点,在桥梁变形监测专业内具有很高的研究与使用价值。
四、高精度静力水准测量系统前景展望
        基于桥梁变形监测中仍然存在实时性不理想和监测精度低的情况,通过研究在桥梁变形实时监测中高精度静力水准测量系统的应用,对进一步提高桥梁变形实时监测质量,提升精度等方面有着积极作用。结合实际项目工程,使用高精度静力水准测量系统进行监测,对系统的应用效果等方面进行研究,测量的精度可以达到0.3mm,可以有效对桥梁变形进行实时监测。希望本次对高精度静力水准测量系统研究得到的结果,可以为同行业或桥梁变形监测工作调整等提供参考依据,对未来同类型产品的应用提供了全新思路。
五、结语
        通过选用观测方法和适合于桥梁变形的监测网点的布设,使用仪器监测的方法来计算挠度和采用观测桥梁挠度的测量方法,可以得到更高的精确度,改善桥梁挠度观测和可靠性适用性。考虑到人们认为不需要静态参考点测量桥梁挠度的观测方法适用于观测路线短,可以提高测量效率;大桥基点观察法通常用于观测路线长的情况。桥梁变形监测选用的方法因地制宜,结合分析桥位地形条件和桥梁结构形式,选择合适的观测方法和适合桥梁的测点布设方法。
参考文献
[1]贾军.张涛.高精度静力水准测量系统在桥梁变形监测中的应用.山西交通职业技术学院山西太原030619;华东交通大学信息工程学院,江西南昌330013 2018
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