桥梁挠度测试方法有哪些，桥梁挠度检测仪工作原理

都兰市顺兴泰市交通综合行政执法支队摘要：结合具体桥梁工程实例，对挠度测量技术在桥梁监测中的应用进行了分析和探讨。研究结果表明，在桥梁挠度测量过程中，应从常用的测量方法中选择最佳方法，以满足挠度观测的需要。以本文为例，本次监测的桥梁跨度较大，因此我们选择了全站仪进行挠度测量，以保证测量结果的准确性。结果表明，全站仪能够很好地应用于大跨度桥梁的挠度观测。关键词：桥梁监测、挠度测量、全站仪、桥梁监测

作者简介：杜兰顺（1974-），男，工程师，从事公路桥梁施工管理工作。

1 项目概述桥梁工程是由斜拉桥和采用索支撑结构的悬索桥组成的组合桥。斜拉桥和悬索桥主跨分别为406 m和1,490 m，前者为多塔双面钢箱梁桥，后者为单跨双绞线桥。简支钢箱梁桥。在组合桥梁的建设和运营过程中，健康监测发挥着重要作用，是保证桥梁结构稳定和安全的关键。本文重点分析挠度测量技术在桥梁监测中的应用。

2 挠度测量技术在桥梁监测中的应用2.1 挠度测量方法2.1.1 千分表(1) 千分表是常用的挠度检测工具之一，精度可达0.01mm。虽然可以测量桥梁挠度的相对值，但无法确定挠度的绝对值，因此百分表应用范围的扩大受到限制。目前百分表主要用于测量形状误差和位置错误.使用.

(2)使用百分表测量桥梁挠度前，将千分表置于检测位置，当桥梁结构发生挠曲变形时，百分表的侧杆会因结构变形而发生轻微移动。此时，再次使用百分表。这个过程通过千分表齿轮的旋转而被放大，导致千分表指针旋转。最后，测量人员可以确定桥梁挠度的相对值。基于千分表读数的结构。

(3)测量人员使用千分表检测桥梁挠度存在安装方便、测量准确、受自然环境影响较小等优点和缺点。千分表装置比较常见，测量成本较低。缺点是使用千分表来检测桥的挠度。所有测量结果必须由测量人员读取并记录。该装置不能自动完成测量记录，测量需要时间，不适合测量大型桥梁的挠度。

(4)除检测桥挠度的百分表外，目前正在基于百分表法进行优化和改进，数显百分表、光试百分表、百分表等现已投入实用。 ing。百分表的精度比百分表高，达到0.001mm，检测方法与百分表基本相同，但百分表的结构比百分表多了一个内置放大齿轮，因此，检测精度高[1]。

2.1.2 测斜仪(1)测斜仪检测桥梁挠度时，需要使用桥梁结构的有限元模型，通过该模型计算单位荷载处于不同位置时桥梁结构的挠度曲线将计算确定的挠度曲线作为基准位移模式。桥梁挠度是基准位移模式的线性组合，利用坡度数据进行最小二乘拟合，最终确定耦合系数，得到挠度。桥的。

(2)采用测斜仪进行桥梁挠度检测具有明显的优势，测斜仪装置精度高、成本低、测量范围广、安装方便，且测量装置所需的工、工量少，可显着节约经济成本。同时，倾角仪可以消除因现场环境干扰而需要的现场测量基准，节省检测时间，但倾角仪测量只能实现一维和二维测量。尺寸测量仅适用于大中型钢结构桥梁，该方法对测量人员技术要求较高，需要专业人员操作设备。

2.1.3 光电成像(1) 光电成像法检测桥梁挠度主要依靠光电成像测量系统，该系统在检测桥梁结构挠度时，测量人员首先要测量光电目标，光电目标必须安装并安装好。固定在那个位置。将光电相机固定在附近的桥墩上，准备工作完成后，将发光物体成像在数码相机的受光面上，对桥梁施加荷载，在作用下桥梁的竖向位移检测到负载。如果发生位移，则通过光电相机记录该过程，最后通过相机采集的数据计算确定桥梁的挠度[2]。

(2)采用光电成像法测量桥梁挠度时，测量人员必须对光电成像测量系统进行调试，确保各点准确，光电相机与光电目标对准。必须注意防止强光干扰相机，必要时使用以下遮光装置以避免曝光。虽然测量范围因相机尺寸而受到限制，但如果使用光电成像来检测桥梁挠度，则也必须应用于检测小型桥梁结构。

2.1.4 水准测量法(1) 该方法是用万能胶将钢尺粘贴在桥上每个检测点下方，根据检测点的数量制作水平仪，选择自动精度等级。具有调平功能，调平准备好后，应放置在测量点附近，高度应与钢尺相符。

(2)水准法测量桥梁挠度的原理如下。加载桥梁前，记录钢尺读数为n1，然后加载桥梁，加载完成后，记录静止读数并标记。记录的读数记为n3，每次确定读数后，桥的挠度为n2-(n1+n3)/2。因为钢尺的精度精确到毫米[3]。因此，水平仪测量桥梁挠度的精度比较高。

(3)用水平仪测量挠度时，必须与水平仪配合使用。测量长桥时，其特点是桥墩高、跨度大。跨河桥梁上的气流尤其糟糕。如果太大，水平仪会晃动，使测量变得困难，最终增加误差。另外，液位测量方法需要移动观测，耗时且效率低下。同时观测点必须在设备规定的范围内，超过规定距离则观测效果下降。受到影响。最后，在大型桥梁中，测量点之间的距离相对较长，每个工况的时间相对较短，因此水准方法不适合测量此类桥梁的挠度。

2.1.5 全站仪随着全站仪的普及和精度的不断提高，其在许多工程中的应用也越来越广泛。全站仪测量方法采用光电测距三角测量高程方法完成观测。利用全站仪测量桥梁挠度的原理比较简单，测量人员在检测桥梁挠度之前，在观测现场安装测量仪器，同时在观测现场安装棱镜，向桥梁施加载荷。桥。为保证检测数据的准确性，桥梁荷载观测过程中测量站和棱镜的位置必须保持不变。最后，计算在桥梁施加任何荷载之前全站仪观测到的高差数据，结果就是桥梁挠度值[4]。全站仪在桥梁挠度测量中获得的结果已被实践证明是可靠的，适用于大多数桥梁结果，目前主要作为桥梁挠度测量的推荐方法。

2.2 桥梁挠度测量方案在确定桥梁挠度测量方案时，测量装置必须综合考虑桥梁的结构类型、所用材料、桥梁长度、跨度、干扰等多种因素。测量单位除了考虑桥梁本身的因素外，还必须考虑所选桥梁的成本、可操作性、测量精度要求、技术要求、测量周期等，此外还要考虑桥梁所处的环境因素。桥位于。创建施工计划并最终为本项目桥梁选择合适的挠度测量方案。由于每座桥梁的实际情况差异很大，不可能照搬照搬挠度测量方案，需要通过现场勘察了解桥梁的基本特点，进而决定合理可行的方案。实验方法挠度测量方案

2.2.1 试验分析（1）本工程是一座主跨较大的组合桥，为保证桥梁挠度试验结果，在实测前采用全站仪进行了挠度观测试验。桥梁静载试验中，由于桥面条件的限制，全站仪安装位置与挠度观测点的距离不规则。不仅如此，在观测主跨超过1000m的桥梁挠度时，全站仪到挠度观测点的距离可达400m左右。基于这个假设，为了保证测试结果正确，本实验根据距离将棱镜随机设置到五个位置，最终选定的五个位置分别是距棱镜65m、115m、222m、320m、417m。各偏转观测点。

(2)为配合静载试验流程，选择7种工况进行观察试验，试验时棱镜安装定心杆，测量仪手动定位观察，进行试验。上下移动棱镜，用卡尺测量其垂直运动。最后，对整个站的棱镜进行测量，并与仪器的测量数据进行比较。经比较发现，卡尺测量结果为真实值，这5个位置的挠度观测精度分别为0.52mm、0.84mm、1.59mm、1.59mm、2.93mm。 [五]。

(3) 上述测试结果表明，采用全站仪偏转观测时，测试精度高于估计精度结果。出现这种情况的主要原因是全站仪的实际测距精度高于仪器的标准精度。但从观测结果来看，随着距离的增加，精度会下降。

2.2.2 观测位置的确定（1）本次监测主要观测主跨1490m 的悬索桥的挠度，观测位置的选择存在一定的困难。一般情况下，观测主跨较小的跨江大桥挠度时，观测点主要选择在路堤两侧，而土木工程桥梁的主跨为1490m。桥面与地面高差过大，静载试验通常在夜间进行，难以保证试验结果的准确性。

(2) 由于路堤不能作为挠度观测站所在地，可将观测站设置在桥面。在位置选择过程中，如果测量设备选择在索塔与桥面钢箱梁伸缩缝之外的观测地点，由于此时悬索桥的跨度太大，这种方法很难建立。 是。当观测位置选择在悬索桥上时，考虑到桥面受荷载时，悬索桥中跨会发生变形和振动， 在桥跨内安装挠度监测仪器。不适合

(3) 若测量点为正八分点，则装置到跨中最大变形点的距离约为500m，显然不适合进行挠度观测。除中跨剖面和L/8春分点外，还有L/4春分点和3L/4春分点两个位置可用于观测场地布置。在L/4分钟点安装全站仪在3L/4分钟点和3L/4分钟点，全站仪的测量范围大约减半，精度相应提高。解决了观测站的放置位置后，即可合理确定观测站的数量，根据工程实际情况，静载试验时，桥面上车辆和人员较多，测量A单位可以在两个观测地点各部署两个观测站[6]。

2.2.3 测点布设的基本事项测点布设的基本原则是保证体积适当、便于观测、观测数据准确可靠。要实现上述目标，必须了解并掌握点布局测量的要领如下：

(1)测点位置应具有代表性，合理的测点可以为试验数据提供分析条件，包括桥梁结构的最大挠度和最大应变，这是桥梁挠度检测最重要的数据。我们准确了解桥梁结构的性能和强度。

(2)测量点的选择必须有目的。只要测量点的数量满足测试要求，观察点的数量就不会太多，通过布置较少的测量点可以大大提高测试效率。

(3)测量点的布置应便于安装测量设备和观察测量值，并集中放置，以便测量人员进行测量。如果测量有困难，测量者必须在测量时采取措施。

(4)在合理布置测点的基础上，可以设置多个验证测点，以方便测量数据的复核，但同时，在桥梁监测期间，个别测点可能会受到外界环境的干扰因素。在这种情况下，就无法检测到桥梁的挠度，从而影响测试数据的可靠性，因此，在测量位置附近放置一定数量的验证测量点，可以更容易地检测到桥梁的挠度。 [7]。

2.2.4 观测结果分析本工程桥梁挠度检测后，测量单位根据试验场地的荷载条件和相关文件的标准要求，利用有限元软件对试验过程中获得的所有观测结果进行分析。数据被计算出来了。挠度实测值及具体测试结果如下。

(1)从试验结果可以看出，当测量单元采用对称加载方式时，同一断面和下游测点的挠度变形值相差很大。在偏心载荷条件下，挠度变形值变化很大。试验断面挠度小于理论计算挠度实际挠度仅跨中位置变化较大

(2)实验结束后，我们将各测点实测挠度值与理论值进行比较，发现工程桥梁各测点实测挠度值规律基本正确，且大多数测量点的测量值与理论值非常吻合，虽然个别测量点存在差异，但差异在可接受的范围内，这表明有限元计算得到的结果是好的可靠，能准确反映高层及工程桥梁结构的受力状态[8]。

(3)根据现场挠度测量结果可知，桥梁对称荷载时，桥面与下游侧相应测点的挠度值比较接近；桥梁荷载时，桥面中跨上游观测点的挠度值大于下游观测点的挠度值。对偏心荷载和对称荷载下得到的梁挠度曲线进行分析表明，梁的变形符合桥梁的一般应力规律，均呈现对称分布状态，静刚度可以看到呈减小趋势。工程桥梁的结构符合正常使用要求。

3 结论在桥梁监测中，挠度观测是比较重要的内容，与桥梁结构的受力状态密切相关。为了保证挠度观测的准确性，必须根据桥梁特性选择合适的测量技术，并且必须控制测量过程以减少具体应用中的误差。

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