基于連通管原理的橋梁撓度自動測量方法

2．2 連通管法橋梁撓度測量系統(tǒng)的注意事項
連通管法測量橋梁撓度的幾大難點：
(1)連通管中存在氣泡或氣柱會使液位與實際不符；
(2)液體中含有雜質(zhì)可能阻塞或堵塞連通管道；
(3)通訊線纜過長，信號會受到環(huán)境干擾；
(4)連通管中的液體在環(huán)境溫度降到其凝固點后會發(fā)生凍結(jié)現(xiàn)象；
(5)對于長期在線監(jiān)測工程，該方法還有另一個難點，即連通管中液體揮發(fā)過多會導(dǎo)致?lián)隙葌鞲衅鹘佑|不到液體，測得的數(shù)據(jù)降為零，與實際不符。
為了克服以上難點，在實際工程項目中，宜按以下方法開展工作：
(1)選擇通訊協(xié)議為RS485制式的撓度傳感器，通訊線纜選擇全銅材質(zhì)的雙芯屏蔽電纜，以便可以長距離傳輸信號，且基本不受環(huán)境干擾；
(2)大容積容器可選擇不銹鋼材質(zhì)，連通管道選用PPR管，安裝在連通管道中的閥門選擇全銅球閥，注入連通管的液體選用加防腐劑的純凈水，以便有效防止液體變質(zhì)，避免管道阻塞；
(3)近撓度傳感器端的連通管支管選用透明軟管，以便于撓度傳感器的安裝更換和連通管加水或排氣時的液位監(jiān)視；
(4)撓度傳感器須安裝在容器總高度的1／3～2／3范圍，并基本保持在同一水平線上，要避免部分撓度傳感器超量程或數(shù)據(jù)為零；
(5)設(shè)置連通管缺水報警裝置或者自動補水管路，避免水位下降而無法進行撓度測量。

3 連通管法橋梁撓度測量應(yīng)用案例
重慶石板坡長江大橋健康監(jiān)測系統(tǒng)撓度子系統(tǒng)于2006年就將連通管原理測量撓度的方法應(yīng)用在實際工程項目中，并正常運行至今，效果顯著。該橋為大跨徑連續(xù)剛構(gòu)鋼混梁結(jié)構(gòu)，長1 103．5 m，寬19 m，單向四車道，主跨330 m，為當(dāng)時世界第一跨徑鋼混結(jié)合梁橋。
該系統(tǒng)在大橋主梁的13個截面共布置了26個撓度測量點(含4個基準(zhǔn)點)，圖4所示是重慶石板坡長江大橋撓度測點布置圖。

2010年底，重慶勘查院對該橋?qū)嵤┝藫隙确鈽驕y量，測點與圖4相同。該橋上游側(cè)13個測量點的自動監(jiān)測數(shù)據(jù)和人工測量數(shù)據(jù)與理論值的分析對比結(jié)果如圖5所示。

圖5所示的對比結(jié)果表明，本自動監(jiān)測數(shù)據(jù)和人工測量數(shù)據(jù)與理論值的相對誤差均不超過5％。

4 結(jié)語
橋梁撓度在線實時監(jiān)測是橋梁健康監(jiān)測的重要組成部分，基于連通管原理的橋梁撓度測量方法是一種簡單有效的方法。采用RS485通訊技術(shù)的撓度傳感器，能實現(xiàn)撓度數(shù)據(jù)的精確測量和遠距離傳輸，滿足各類大中型橋梁健康監(jiān)測的監(jiān)測需要。在重慶石板坡長江大橋的應(yīng)用結(jié)果表明，基于連通管原理的橋梁撓度自動監(jiān)測系統(tǒng)測試效果良好、性能穩(wěn)定可靠，能有效應(yīng)用于橋梁撓度的長期實時自動監(jiān)測。