CN103123303B - 一种桥梁安全可靠性的定量、在线监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于桥梁监测方法研究领域，涉及一种桥梁安全可靠性的定量、在线的监测方法。在桥梁的两跨支撑之间的中间测量点上，同时安装垂直方向的加速度传感器和垂直方向的速度传感器；以相同的采样时间间隔，完全同步采集桥梁在车辆通过时所产生的垂直方向振动加速度和垂直方向振动速度信号，并对振动加速度和振动速度信号数据进行相位计算，得到桥梁振动加速度对振动速度在测量时间段内的最大相位差值；以最大相位差值作为桥梁对应跨的健康安全状况在垂直方向这一时段的量化值。通过对桥梁进行定期监测，记录并跟踪不同时段的最大相位差值，当最大相位差值发生显著变化时，就对应着桥梁健康安全状况发生了显著变化并进行预警，由此实现对桥梁健康安全状况的24小时定量跟踪。

Description

一种桥梁安全可靠性的定量、在线监测方法

技术领域

本发明属于桥梁监测方法研究领域，涉及一种桥梁安全可靠性的定量、在线的监测方法。

背景技术

随着交通运输事业的飞速发展，对桥梁的健康状况的监测也提出了新的要求。桥梁在运营过程中，由于不间断的承载甚至超载，加之各种自然灾害的侵袭，会造成桥梁不同程度的损伤，随着使用时间的推移，这种损伤由于不断累积而使桥梁安全性能越来越差，为了保证桥梁的安全运营，须要能够对桥梁的健康安全状况进行“24小时动态监测”； 以此技术手段来把握桥梁结构的安全状况是当务之急。因此桥梁动态在线监测技术的应用，是桥梁安全运营状况的重要保证。

目前，对于已经服役的桥梁态检测主要是以人工肉眼观察桥体各个部位是否存在裂纹，以及肉眼观察已已存在裂纹所产生变化的方式来进行，不仅方法原始、效率低下，也不能对桥梁的健康状况得出科学的定量结果。

对新建成的桥梁鉴定检测方式，现阶段采用静态检测方法来进行验收。其具体的做法是：首先封闭桥梁，根据检测桥梁的设计承载载荷的大小，组织一定数量的载荷车辆，静止至于被测量的桥面上，然后测量桥梁在这些载荷作用下的静态变形情况，根据桥梁变形测量结果对桥梁的健康状况进行评估。检测过程必须封闭桥梁，这会在很大程度上影响到交通，此外该检测方法在技术上不足之处即测量载荷处于静止的理想状态，这不是桥梁在实际通车状态下所承受的真实载荷，因此其检测结果往往不能真实反映出桥梁的实际健康状况，这也是造成目前对许多桥梁的实际健康状况不能准确判断的主要原因，如经常能见到媒体报道桥梁在建成使用后的很短时间内就出现各种质量问题，这也说明这种静态检测方法很难检测出桥梁的实际健康状况。并且，这种静态检测方法对于已经使用一定年限的桥梁，由于不能确定桥梁实际的承载能力而无法进行检测，目前，对于已经服役的桥梁态安全检测还主要是以人工观察的方式来进行。

发明内容

为了克服现有技术中的不足，本发明提供一种以实时、在线和动态的方式，可以实现对桥梁健康安全状况的24小时定量跟踪的桥梁安全可靠性的定量、在线的监测方法。本发明的技术方案如下：

一种桥梁安全可靠性的定量、在线监测方法，按以下步骤进行：

1) 在桥梁两支撑点（桥墩）之间的中间位置设定测量点上，这一测量点必须是与该跨桥梁承力主体结构刚性连接体，能够完全传递桥梁主体承力结构所产生振动测量点，在这个测量点上同时安装垂直方向（Z方向）的加速度传感器和垂直方向（Z方向）的速度传感器，对桥梁这一测量点，在车载通过时的振动加速度和振动速度进行动态采集；

2) 以相同的采样时间间隔（比如10ms），完全同步采集桥梁在车辆通过时所产生的安装垂直方向（Z方向）振动加速度和垂直方向（Z方向）振动速度信号，并对所采集的垂直方向（Z方向）桥梁振动加速度和垂直方向（Z方向）振动速度信号数据进行相位差计算，得出垂直方向（Z方向）振动加速度对垂直方向（Z方向）振动速度在测量时间内的最大相位差值；所测量计算得到的最大相位差值，即作为桥梁健康安全状况在垂直方向（Z方向）的这一时段的量化值；

3) 由于所测桥梁健康安全状况劣化时，测量计算得到的最大相位差值将发生显著改变。通过对桥梁的定期监测，记录并跟踪不同时段的最大相位差值，当最大相位差值发生显著变化时，就对应着桥梁健康安全状况发生了显著变化并发出预警信息，因此可以以实时、在线和动态的方式，实现对桥梁健康安全状况的24小时定量跟踪。

本发明使用低频加速度传感器和速度传感器来实时监测桥梁的振动加速度和振动速度，并计算得出振动加速度对振动速度在测量时间段的最大相位差值，记录并跟踪和比较不同时段的最大相位差值。通过此方法能够实现桥梁的24小时在线实时监测，及时确定出桥梁的实际健康状况。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例加以说明。

一种桥梁安全可靠性的定量、在线的监测方法，按以下步骤进行：

1) 在桥梁的两跨中央的测量点上，这一测量点必须是与该跨桥梁承力主体结构刚性连接体，能够完全传递桥梁主体承力结构所产生振动测量点，在这个测量点上同时安装垂直方向（Z方向）的加速度传感器和垂直方向（Z方向）的速度传感器，对桥梁这一测量点，在车载通过时的振动加速度和振动速度进行动态测量；

2) 以相同的采样时间间隔（比如10ms），完全同步采集桥梁在车辆通过时所产生的安装垂直方向（Z方向）振动加速度和垂直方向（Z方向）振动速度信号，并对获取的垂直方向（Z方向）桥梁振动加速度和垂直方向（Z方向）振动速度信号进行相位计算，得出垂直方向（Z方向）振动加速度对垂直方向（Z方向）振动速度在测量时间内的最大相位差值；所测量计算得到的最大相位差值，即作为桥梁健康安全状况在垂直方向（Z方向）这一时段的量化值；

3) 当所测桥梁健康安全状况劣化时，测量计算得到的最大相位差值将发生显著改变。通过对桥梁的定期监测，记录并跟踪比较不同时段最大相位差值，当最大相位差值发生显著变化时，就对应着桥梁健康安全状况发生了显著变化并发出预警信息，因此可以以实时、在线和动态的方式，实现对桥梁健康安全状况的24小时定量跟踪。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (1)

1.一种桥梁安全可靠性的定量、在线监测方法，其特征在于，按以下步骤进行：

1) 在桥梁两支撑点之间的中间位置设定测量点，即测量点位于桥梁两桥墩之间这一跨的中间位置，所述测量点是与该跨桥梁承力主体结构刚性连接，且能够完全传递桥梁主体承力结构所产生振动信号的测量点，于该测量点同时安装垂直方向的低频加速度传感器和垂直方向的低频速度传感器；在车载通过时同步采集这一测量点的振动加速度和振动速度的动态信号；

2) 以相同时间间隔对桥梁振动加速度和振动速度进行动态数据采集，完全同步采集桥梁在车辆通过时所产生的垂直方向振动加速度和垂直方向振动速度信号，并对采集的垂直方向桥梁振动加速度和垂直方向桥梁振动速度信号数据进行相位计算，得出垂直方向振动加速度对垂直方向振动速度在所测量时间段的最大相位差值；测量计算得到的这一测量时间段最大相位差值，即作为桥梁对应跨的健康安全状况在垂直方向损伤程度的当前量化值；

3) 通过对桥梁进行定期监测，记录并跟踪桥梁振动加速度和振动速度之间的最大相位差值，与先前时段测取的最大相位差的测量记录结果相比较，当最大相位差值发生显著变化时，就对应着桥梁对应跨的健康安全状况发生了显著变化并发出预警信息，由此以实时、在线和动态的方式，实现对桥梁健康安全状况的24小时定量跟踪。