倾角传感器在桥梁上的应用

桥梁挠度作为桥梁健康监测系统中的重要监测项目之一, 是判定桥梁竖向刚度、结构承载力和结构整体性是否满足安全运营要求的重要指标。

常用的挠度测量方法包括经纬仪、水准仪和百分表等,存在使用不便、实时测量困难、易受环境影响等缺点。考虑到桥梁在活载作用下的变形是光滑连续的, 桥梁主梁挠度与截面倾角存在导数对应关系, 因此可以利用倾角传感器测试结构挠度。

该方法利用结构有限元模型计算单位荷载在不同位置作用时的挠度曲线, 以此挠度曲线作为基准位移模式, 而真实挠度为基准位移模式的线性组合; 组合系数的确定采用对倾角测试数据进行最小二乘拟合的方法, 有效地减少了测试误差的影响。满足工程要求，适合在线挠度监测。

假设桥梁主梁的挠度曲线连续可导, 则挠度曲线线对位置的导数等于截面转角的正切值。

传统的桥梁挠度测量大都采用百分表或位移计直接测量，当前在我国桥梁维护、旧桥安全评估或新桥验收中仍广泛应用。该方法的优点是设备简单，可以进行多点检测，直接得到各测点的挠度数值，测量结果稳定可靠。但是直接测量方法存在很多不足，该方法需要在各个测点拉钢丝或者搭设架子，所以桥下有水时无法进行直接测量；对跨线桥，由于受铁路或公路行车限界的影响，该方法也无法使用；跨越峡谷等的高桥也无法采用直接方法进行测量；另外采用直接方法进行挠度测量，无论布设还是撤消仪表，都比较繁杂耗时较长。lw