[科普中国]-桥梁挠度仪

概述

桥梁挠度仪是新型桥检仪器，主要用于桥梁静态、动态挠曲度的测量，桥梁竣工验收、鉴定；军用浮桥、吊桥等特殊桥梁检测；大坝、码头的变形及震动位移监测；或大跨度结构的梁、柱、高层建筑、起重机械、钻井平台等的变形、振动的位移。

桥梁的挠度是衡量一座桥梁在受重力情况下的承载能力和安全程度的主要技术指标。

根据其挠度曲线的变化情况可以判断出桥梁是否状态正‘常，是否需要修复或停用，以防事故的发生。因而桥梁的挠度测量是关系到桥梁安危、运输畅通的大问题，其有非常重要的意义。桥梁的挠度测量必须定期进行。

桥梁的挠度测量，国外主要采用激光靶法，即由单色激光管对光靶发射激光，当桥梁受载时，由光靶输出电压的大小来测定桥梁的挠度。该方法的缺点是：交装调试困难，挠度的分辨力不高（0.5mm），只测跨中挠度，不能测出各点挠度变化曲线。国内采用的方法主要有两种：悬锤法和经纬仪法。这两种方法均存在着一定的缺点和局限性。悬锤法只适用于桥下无水的情况，且测量结果包含了桥墩在荷载作用下的沉陷量；经纬仪法可在桥下有水的情况下使用，但由于在荷载作用下会引起两桥墩沉陷量的差异，或由于荷载偏心引起桥墩的倾斜和纵向变形，使用经纬仪法会带来较大的误差。以上方法都需人工测量，费时费力，只测跨中挠度值，不能绘出倾角和挠度曲线，因而对桥梁各点的应变情况不易掌握。

ZNC-1型智能桥梁挠度测试仪能对桥梁饶度进行智能化、自动化测量。在桥上放置4~8个倾角传感器，由8098单片机对倾角传感器的输出信号进行自动采集，并可作零点漂移消除处理。根据样条曲线的理论，按一定数学模型进行计算，自动描绘出桥梁承载后的倾角曲线，并在一采样点处作到曲线的二阶导数连续，曲线非常光滑。

同时可以板据各采样点间桥梁某处的特殊应变情况对倾角曲线作局部修改。再根据申浦生数值积分由倾角曲线自动绘出挠度曲线，并打印出各采祥点处的倾角值，挠度值及跨中挠度值。1

主要技术指标及功能①所测桥梁每跨长度范围：0~260m。

②倾角传感器布点数：4~8点。

③挠度测量分辨力：0.01mm。

④自动绘出桥梁的倾角曲线及挠度曲线，曲线的光滑连续性达到各测点处一阶导数和二阶导数连续。

⑤打印出各测点处的挠度值及总挠度值。

⑥对曲线有自动放大功能，当倾角及挠度较小时可将图形放大，以便观察，并打印出放大倍数。

⑦能测出倾角仪的零漂，并在数据处理中自动消除。1

检测原理由于桥梁在载荷通过时可能为空间三维运动，我们通过光学解析系统把靶标的横向和纵向分量分别检出，传到线阵CCD和水平线阵CCD上。CCD上每个象素代表的实际位移值，可在测量之前进行标定。使用者可通过频谱分析给出桥梁的挠度值、强迫振动频率、固有频率，通过计算分析给出桥梁试验的冲击系数、横向转角等参数，通过对软件进一步开发还可对桥梁进行动态应力分析以及相关分析。

仪器优点桥梁挠度测试仪的工作机理是通过液气藕合压差的改变转变为桥梁挠度变化，该仪器具有以下优点：

（1）测量精度高。仪器在各测点端部密闭较小体积的气体，同时由于各气柱调节器及液体调节器的辅助作用，使得在整个测试过程中连通管内液体处于准静比状态，有效地克服了因管壁与液体之间的相对流动而产生的粘滞阻尼力及毛细效应，提高了测试精度。试验证明其测试精度可达0.2mm，可以满足城市桥梁检测时桥梁挠度测试的要求。

（2）稳定性好。仪器的灵敏度、精度及抗噪音性能经过了多次试验，解决了仪器时漂、温漂等问题。

（3）测点布置简单、灵活。工程应用时，可根据不同的需求采用单连通管式、串联连通管式及混合连通管连接式。单连通管式一般运用于坡度较小的桥梁竖向位移测量，串联连通管式和混合连通管连接式可方便运用于任意跨度、任意坡度的桥梁竖向位移测量，通过选取多个基准点的方式可使此系统成为自校正闭合式测量系统。

（4）读数快。为减少桥梁检测对城市交通的影响，需尽可能在短时间内完成检测。为了达到快速读数的目的，桥梁挠度测试仪融合了GPRS无线传输系统，可以在仪器终端一次性对所有挠度测点进行读数。采用GPRS无线传输技术后，桥梁挠度读数时间不再制约总检测时间，大大地提高了检测效率。

（5）测试原理简单，操作简便，测试仪器各部分现场组装方便。2