淺談橋梁監(jiān)測及其技術發(fā)展

彭渝舒

（歐維姆結構檢測技術有限公司,廣西 柳州 545010）

淺談橋梁監(jiān)測及其技術發(fā)展

彭渝舒

（歐維姆結構檢測技術有限公司,廣西 柳州 545010）

摘要：橋梁監(jiān)測技術發(fā)展比較快，隨著計算機、無線電技術和空間技術等的快速發(fā)展，出現(xiàn)了許多先進的橋梁監(jiān)測技術。本文簡要說明傳統(tǒng)的橋梁監(jiān)測技術后，對橋梁監(jiān)測技術的新發(fā)展作了簡單的技術介紹，并指出了其中一些方法的優(yōu)點和不足。

關鍵詞：橋梁；監(jiān)測技術；發(fā)展

社會經(jīng)濟發(fā)展的需要，人類建設了許許多多橋梁工程。雖然橋梁建設的技術有很大發(fā)展，橋梁質量有很大提高，但它存在變形性問題（包括外在的地震、山體滑坡等），還有荷載的長期性、疲勞性與其它因素的偶合作用都會使橋梁產(chǎn)生安全隱患。因此，對橋梁進行變形性等方面監(jiān)測，可以安全診斷橋梁結構的穩(wěn)定性，及時發(fā)現(xiàn)問題，并依此可以對變形等情況進行事先預報。

1　橋梁監(jiān)測的范圍

首先，監(jiān)測橋梁所處環(huán)境條件，以及檢測局部損傷。監(jiān)測所處環(huán)境的溫度、濕度、酸堿度、風荷載、地震發(fā)生情況和日交通流量情況。它們會影響橋梁應力，產(chǎn)生位移和腐蝕等。檢測局部損傷同樣包括檢測橋梁的裂紋、應力（索力）和變質等。

其次，監(jiān)測橋梁本身的整體性能。這包括位移監(jiān)測、撓度監(jiān)測、結構靜力和動力的監(jiān)測、結構材質監(jiān)測、結構振動監(jiān)測以及裂縫監(jiān)測。

再次，對橋梁關鍵部位的重點監(jiān)測。某些部分對橋梁正常運行具有至關重要的作用，因此要重點監(jiān)測。如橋梁的拉索（纜索）或吊桿。

最后，對橋梁監(jiān)測狀態(tài)進行判斷。

2　傳統(tǒng)的橋梁監(jiān)測技術

上世紀80年代以前，橋梁監(jiān)測主要是采用常規(guī)地面測量技術。早期的常規(guī)測量一般是用濕度計測量周圍環(huán)境的濕度，PH值傳感器測量橋梁周圍水體中的酸堿度，地震儀記錄地震情況，統(tǒng)計橋梁日交通流量以推算交通荷載。后來發(fā)展為采用測距儀、經(jīng)緯儀、水準儀、全站儀等常規(guī)測量設備測量定點位的變形值。這些可以提供橋梁整體的變形狀態(tài)，能滿足測量精度要求，適應不同的監(jiān)測環(huán)境。但是不足這處是現(xiàn)場工作量大，布點會受橋梁地形條件影響。這一時期，也出現(xiàn)了少數(shù)特殊測量手段，如應變測量、準直測量和傾斜測量。這些測量手段具有過程簡單、可測量內部的變形和自動化測量等優(yōu)點，但缺點是只能得到局部和相對的變形信息。

3　橋梁監(jiān)測技術的新發(fā)展

計算機、無線電技術和空間技術等的快速發(fā)展，促使橋梁測量和監(jiān)測技術也不斷發(fā)展。

3.1橋梁位移監(jiān)測技術

GPS橋梁位移監(jiān)測。它是利用導航衛(wèi)星獲得相位差分（RTK），實時測量橋梁位移。這一橋梁位移監(jiān)測系統(tǒng)包括接收衛(wèi)星差分信息的GPS基準站、可實時差分后測得站點三維空間坐標的GPS監(jiān)測站和通信系統(tǒng)。然后由監(jiān)控中心進行橋梁位移計算。

GPS橋梁位移監(jiān)測系統(tǒng)測量自動化程度高，受大氣、天氣因素影響較小，GPS 定位速度快、精度高。

3.2橋梁撓度監(jiān)測技術

GPS法。類似GPS橋梁位移監(jiān)測，這時只是通過GPS差分定位待測點的坐標計算撓度。系統(tǒng)也是由基準站、監(jiān)測站和通信系統(tǒng)組成，同時選取多顆衛(wèi)星作為測量基準，以提高監(jiān)測效率。

傾角儀法。在橋面縱向上不同的被測點，安裝可以根據(jù)電壓和測量物傾斜角度的比例關系來測量角度的傾角儀，測得不同點的傾斜角度，再用擬合撓度曲線積分和最小二乘法求出不同點的撓度值。如下圖所示, k1、k2…是傾角儀。

傾角儀測量撓度

激光圖像撓度測量方法。監(jiān)測系統(tǒng)采用由固定于橋體的光源發(fā)出激光束到標靶，再用面陣CCD成像，圖像采集卡采集圖像，并將數(shù)據(jù)傳送到計算機進行圖像處理和計算，也就是通過CCD傳感器之間的不同比例關系得出橋梁撓度值。

3.3橋梁其他方面的監(jiān)測技術

采用紅外熱像儀檢測技術或神經(jīng)脈絡仿生裂紋監(jiān)測方法對橋梁裂紋檢測。紅外熱像儀把紅外輻射轉變?yōu)榭梢姷臒釄D像，然后對其特征分析，得出目標表面溫度分布。當橋梁有裂紋或損傷時，發(fā)出的紅外線不同于周圍的紅外線，通過熱圖像可以知道橋梁縫隙和損傷部位。神經(jīng)脈絡仿生裂紋監(jiān)測方法是在橋梁的某部位貼上一張導線網(wǎng)，當裂紋發(fā)生時，通過中間處理器判斷和確定裂紋的位置和長度。

采用電測法或磁通量傳感器方法檢測橋梁結構應變。電測法是通過檢測傳感器中不斷改變的振動頻率，來分析局部的應力變化。磁通量傳感器方法是根據(jù)鐵磁材料的導磁性能大小與應變力、溫度的關系，得到磁導率變化情況，以此測定橋梁結構的應變力。

采用超聲波檢測技術、雷達檢測技術對橋梁局部變質的檢測。超聲波是一種波，服從波的傳輸規(guī)律，在同一材料中直線行進，在不同材料的界面處發(fā)生反射，而且在堅硬材料中行進的速度快，在松軟材料中行進速度相對要慢。因此測出介質材料體內波速，可知道材料強度及是否局部變質。雷達檢測技術是物體激振產(chǎn)生雷達波，以此發(fā)射高頻電磁波，這種電磁波在傳播過程中，也一樣會發(fā)生透射和反射。從而得到電磁波反射信號的相關數(shù)據(jù)，進行分析處理，可知結構內部的變質情況。

4　結語

橋梁監(jiān)測包括監(jiān)測橋梁所處環(huán)境條件、檢測局部損傷和監(jiān)測橋梁本身的整體性能等。傳統(tǒng)的橋梁監(jiān)測技術包括測距儀、經(jīng)緯儀、水準儀、全站儀等測量方法，但隨著計算機、無線電技術和空間技術等的快速發(fā)展，出現(xiàn)了許多先進的橋梁監(jiān)測技術。如GPS法、激光圖像撓度測量方法、紅外熱像儀檢測技術、神經(jīng)脈絡仿生裂紋監(jiān)測方法、超聲波檢測技術和雷達檢測技術等等。前文對橋梁監(jiān)測技術的新發(fā)展作了簡單的技術介紹，并指出了其中一些方法的優(yōu)點和不足。

參考文獻：

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