橋梁整體撓度測量是基于對橋梁關鍵點測量數(shù)據進行評價, 常用的測量方法有標尺經緯儀、水準儀、百分表、千分表、加速度計、位移計等, 已廣泛用于橋梁檢測及驗收鑒定中, 但這些廉價、結構簡單的測量方法只能用于橋梁靜撓度測量, 存在費時費力、使用不方便、在線測量困難等不足。因此, 一些新型撓度測量法如傾角儀、GPS 、連通管法、光電圖像式測量儀等逐漸應用于橋梁結構撓度監(jiān)測中, 可實現(xiàn)實時、在線、自動測量。
各種撓度監(jiān)測方式均有其特點, 但如何結合實際工程背景選擇合適的方法以獲取#佳的性價比, 需要在實際工作中加以研究探索。鋼桁架拱橋由于其結構特點只需對其#主要的豎向撓度做動態(tài)實時監(jiān)測以反映橋梁整體特性, 因此可考慮采取基于壓力變送器的撓度監(jiān)測方法(連通管法的一種), 以獲取#優(yōu)的性價比。
1 撓度監(jiān)測
1. 1 測量原理
本方案擬采用差壓液位式撓度監(jiān)測系統(tǒng)實時監(jiān)測橋面豎向撓度狀況 。該系統(tǒng)核心器件擬采用羅斯蒙特3015S-CD 壓力變送器(量程代碼0),壓力變送器通過測量連通管內液體的壓力差確定液位的升降值, 測量原理如圖1 所示, 測量探頭插入被測液體, 距液面高度為H , 在靜壓力的作用下, 一部分液體由探頭底部開孔處進入探頭內, 高度為h 。探頭腔內的氣體被壓縮并被封存, 充當導壓介質。由流體靜力學可知, 腔內氣體壓力p =(H - h)ρg 。式中:ρ為被測介質密度;g 為重力加速度。隨著槽內液位的上升或下降, h 值增大或減小, 探頭腔內體積以及氣體壓力隨之變化, 故而產生壓力信號。由于h 值相對于H 而言很小, 故氣體壓力p ≈Hρg , 由壓力變送器檢出p 值即可得知液位。
1. 2 監(jiān)測方式
差壓液位式撓度監(jiān)測系統(tǒng)主要由壓力變送器、水箱、連通管、水管及二次支持儀表構成(見圖1)。監(jiān)測橋梁撓度時通常在主梁上布置若干個測點, 每個測點均可以實時測量該點的撓度, 每隔一段時間(可根據具體工況調整)作一次數(shù)據分析, 給出各測點撓度變化的時程曲線,由相應的豎向撓度測點的數(shù)據計算出主梁各截面位置的扭轉, 并繪出扭轉時程曲線, 找出并記錄各條曲線的#大值和#小值。根據曲線中極值的大小決定是否保存本次采樣的各種結果。經過判斷, 凡是要保存的原始數(shù)據及分析結果, 還應同時給出相應的載荷(可能是風、溫度、地震、車輛等載荷)的變化情況。差壓液位式撓度監(jiān)測系統(tǒng)示意圖如圖2 所示。
1. 3 系統(tǒng)性能指標
液體選擇 水。
差壓量程 - 733 ～ 733 Pa 。
液位量程 - 748 ～ 748 Pa(根據工況調整)。
精度 0. 04 %(相對精度)。
溫度極限 - 40 ～ 80 ℃。
濕度極限 0 ～ 100 %的相對濕度。
穩(wěn)定性 至少10 年。
動態(tài)特性 總體響應時間700 ms ;停滯時間
45 ms ;更新速率22 次/ s 。
振動影響 誤差小于量程上限的±0. 1 %。
雷電保護 滿足IEEE 標準要求。
輸出方式 遠程數(shù)字式液晶顯示。
1. 4 鋼桁架拱橋撓度監(jiān)測測點
以圖3 所示橋梁為例, 其撓度測點在上游端引橋布設5 個, 主橋布設9 個;下游端引橋布設5個, 主橋布設9 個。在布置全橋撓度監(jiān)測點時以主橋為主, 引橋為輔;由于對稱性, 考慮在上下游斜向對角對稱布置, 同時滿足全橋豎向撓度和不均勻偏轉的監(jiān)測,減少了傳感器且提高了性價比。
2 分析與結論
對于營運時間日久的橋梁, 管養(yǎng)部門和工程界對其結構安全狀況十分關注, 由于撓度反映了橋梁整體結構特性和環(huán)境荷載的影響, 因此對此進行實時在線監(jiān)測具有重要的現(xiàn)實意義。
差壓式壓力變送器實時監(jiān)測橋梁撓度在國內外尚不多見, 國內也是剛剛在海口世紀大橋的健康監(jiān)測中投入營運, 實踐證明其效果良好, 因此利用差壓液位式撓度監(jiān)測系統(tǒng)實時監(jiān)測橋面豎向撓度狀況理論上可行, 同時也具有工程實際前景, 值得深入探索并在實際工程中加以發(fā)展完善。
從工程實際的角度來看, 差壓式壓力變送器實時監(jiān)測橋梁撓度的難點在于如何選擇與實際監(jiān)測橋梁相符合的差壓式壓力變送器, 即如何選擇合適的壓力變送器的型號與量程;同時, 對水箱、傳感器的合理設置以及水管的傳輸?shù)葘嶋H工藝問題也要詳加考慮, 這樣才能設計出性能可靠有效、數(shù)據準確的橋梁撓度監(jiān)測系統(tǒng)。當然, 其系統(tǒng)監(jiān)測精度和準確性在滿足工程需要的前提下還需要不斷提高和完善。
需要指出的是, 監(jiān)測數(shù)據可由數(shù)據庫管理系統(tǒng)處理后形成橋梁狀況監(jiān)測綜合數(shù)據庫。利用該數(shù)據庫, 橋梁管理部門可以實時監(jiān)測橋梁的結構安全健康狀況, 評估結果可及時通過企業(yè)專用網絡通道傳送至橋梁監(jiān)測中心, 實現(xiàn)在線監(jiān)測、顯示、處理和異常報警等功能, 為有關管理人員進行橋梁管理決策提供依據。
3 承臺施工
承臺封底施工后, 封底砼強度5 d 可達到設計強度的70 %, 鋼套箱圍堰內抽水后無漏水現(xiàn)象發(fā)生, 封底砼表面平整度較好(也可澆筑一薄層水泥砂漿找平), 可進行干作業(yè)面承臺施工。
4 結語
水下無底套箱施工的重點在于砼封底, 如何在施工中尋求更為簡單可行、能保證質量的經濟合理的施工工藝, 是橋梁施工人員不斷追求的目標。水下承臺施工單點移動直接下料澆筑封底砼的方法, 是對大面積、大方量水下砼施工工藝的一種新的嘗試, 通過襄樊漢江四橋的實踐證明, 該施工方法是成功的, 具有一定的推廣應用價值。
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