CN116183144A - 一种波折钢腹板桥梁健康状态监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种波折钢腹板桥梁健康状态监测方法，包括以下步骤：在相邻中跨支点附近截面上增设若干静应变测点和动应变测点；在中跨的四分之一长度的截面上增设若干动应变测点；通过监测系统收集各静应变测点和动应变测点的实时数据进行评估和预警；本发明在保证对波折钢腹板桥梁整体结构的受力、运行安全与否的监测基础之上，通过针对波折钢腹板桥本身的特点，在相邻中跨支点附近截面上增设若干所述静应变测点和动应变测点，用以监测内衬混凝土与波折钢腹板的协同受力情况，同时在中跨的四分之一长度的截面上增设若干动应变测点且沿梁体的走向布置多个，通过监测可得出钢腹板剪应力沿腹板高度分布规律并用于后续的波折钢腹板桥梁研究。
Description
技术领域
本发明属于波折钢腹板桥梁健康状态监测技术领域，特别是涉及一种波折钢腹板桥梁健康状态监测方法。
背景技术
波折钢腹板连续刚构桥结构受力复杂，相较于已经普遍得到运用的混凝土连续刚构，具有鲜明的自身的特点，包括“拟平截面假定”、顶底板与钢腹板的剪力分配、抗剪连接件可靠性和波折钢腹板的“风琴效应”等等。为确保波折钢腹板连续刚构桥主桥在运营期间结构受力和变形始终处于安全可控范围内，且成桥后主梁线形符合设计要求，结构恒载内力状态接近设计期望，在桥梁运营期应进行监控。
目前，对于连续刚构桥梁的健康监测的技术方案为：在常规截面如中跨的跨中截面、边跨的跨中截面去布设监测点位并完成对该位置的应变应力的监测。但是由于波折钢腹板桥梁由于不同于常规连续刚构桥梁的构造，如设置了波折钢板、内衬混凝土、连接件等，当前连续刚构桥梁的健康监测手段显然不适用。
现有的桥梁健康监测方法如公开号为CN111189658B的一种桥梁箱梁健康状态监测系统及监测方法中包括主节点、从节点、后台主站；主节点、从节点通过微功率无线通信连接，主节点通过5G通信与后台主站通信连接；主节点、从节点均设置有振动激励源、振动检测装置，其固定设置在箱梁底部，与箱梁一起构成振动检测系统；振动激励源产生的振动经箱梁传递至振动检测装置，其振动传递函数是由箱梁的结构所决定，振动检测装置检测的振动结果包含了振动激励源的振动信息和箱梁的结构信息，通过对振动检测装置检测的结果进行频率、振幅分析，及频率、振幅变化趋势性分析，实现对桥梁箱梁健康状态的监测；其整个监测过程通过设置振动检测装置，其固定设置在箱梁底部，与箱梁一起构成振动检测系统，显然无法对波折钢腹板桥梁内衬混凝土与波折钢腹板的协同受力情况、钢腹板剪应力沿腹板高度的分布规律进行等重要节点位置进行有效的健康监测。
为了解决上述问题，本发明提供一种波折钢腹板桥梁健康状态监测方法，来解决波折钢腹板桥梁健康状态监测效果不佳且无法对波折钢腹板结构本身做出针对性监测的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种波折钢腹板桥梁健康状态监测方法，达到提高波折钢腹板桥梁健康状态监测效果的目的。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种波折钢腹板桥梁健康状态监测方法，包括以下步骤：
在波折钢腹板桥梁边跨上的跨中截面和中跨的跨中截面布置静应变测点和动应变测点；
在相邻中跨支点附近截面上增设若干所述静应变测点和动应变测点，所述动应变测点布置在该处的波折钢腹板截面和同侧内衬混凝土截面上，位于所述波折钢腹板截面上的动应变测点和位于所述内衬混凝土截面上的动应变测点处于同一高度上，若干所述静应变测点分别布置在波折钢腹板桥梁的底板截面和顶板截面内；
在中跨的四分之一长度的截面上增设若干动应变测点，若干所述动应变测点分别布置在该处的波折钢腹板截面上、顶板截面和底板截面上且沿顺桥向远离内衬混凝土的方向顺延多个，位于所述波折钢腹板截面上的若干所述动应变测点沿所述波折钢腹板截面的纵向依次布置；
通过监测系统收集各静应变测点和动应变测点的实时数据并与原始标准数据做比较后进行评估和预警。
优选地，在边跨的跨中截面上布置若干动应变测点，若干所述动应变测点分别布置在顶板和底板上，位于顶板上的动应变测点和位于底板上的动应变测点数量相等，位于顶板上的动应变测点和位于底板上的动应变测点均以边跨跨中截面的中线对称布置。
优选地，在中跨跨中截面上布置若干动应变测点和静应变测点，所述动应变测点分别布置在两侧的波折钢腹板截面上、顶板和底板上，位于两侧波折钢腹板截面上的动应变测点、位于顶板上的动应变测点以及位于底板上的动应变测点均以中跨跨中截面的中线对称布置。
优选地，位于顶板截面上的所述静应变测点设置在靠近波折钢腹板与所述顶板的连接处，位于底板截面上的所述静应变测点设置在靠近波折钢腹板与所述底板的连接处。
优选地，位于中跨支点附近的截面上的动应变测点均位于该处截面梁高的二分之一高度处，位于中跨跨中波折钢腹板截面上的动应变测点位于该处截面梁高的二分之一高度处。
优选地，中跨的四分之一长度的波折钢腹板截面上的若干所述动应变测点沿所述波折钢腹板截面的纵向依次均匀布置，且在该处梁高的二分之一高度处设置一个动应变测点，并以所述动应变测点为中心向两侧依次对称布置。
优选地，布置在中跨的四分之一长度顶板截面上的所述动应变测点和底板截面上的动应变测点均为三个，位于顶板截面上的动应变测点，其中一个布置在顶板截面的中线上，另外两个分别布置在顶板中线的两侧，且均靠近顶板与波折钢腹板的连接处，位于底板截面上的动应变测点，其中一个布置在底板截面的中线上，另外两个分别布置在底板中线的两侧，且均靠近底板与波折钢腹板的连接处。
优选地，在所述内衬混凝土的结束端所在截面上增设四个动应变测点，且分别布置在波折钢腹板与顶板和底板连接的四个角落处。
优选地，所述监测系统包括工作站系统和数据处理和控制系统，所述工作站系统包括调理采集设备并用于收集各静应变测点和动应变测点的实时数据，并传输给数据处理和控制系统，所述数据处理和控制系统用于对实时数据，并与原始标准数据做比较后进行评估和预警。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
1.本发明在保证对波折钢腹板桥梁整体结构的受力、运行安全与否的监测基础之上，通过针对波折钢腹板桥本身的特点，在相邻中跨支点附近截面上增设若干所述静应变测点和动应变测点，用以监测内衬混凝土与波折钢腹板的协同受力情况，同时在中跨的四分之一长度的截面上增设若干动应变测点，且沿梁体的走向布置多个，且由于中跨四分之一长度的截面上均为波折钢腹板，并未设置内衬混凝土，因此，通过监测可得出钢腹板剪应力延腹板高度分布规律，并用于后续的波折钢腹板桥梁研究。
2.本发明中在边跨的跨中截面上布置若干动应变测点，若干动应变测点分别布置在顶板和底板上，位于顶板上的动应变测点和位于底板上的动应变测点数量相等，位于顶板上的动应变测点和位于底板上的动应变测点均以边跨跨中截面的中线对称布置；保证对整个截面的动态监测，避免出现位置遗漏。
3.本发明中在内衬混凝土的结束端所在截面上增设四个动应变测点，且分别布置在波折钢腹板与顶板和底板连接的四个角落处；由于在该处会设置抗剪连接件，因此，为了监测抗剪连接件的工作性能，该处的顶板、底板以及波折钢腹板之间是否会产生相对滑移，以及在长期的荷载作用下钢混结合处的耐久性、可靠性，布置四个动应变测点来进行监测。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
附图1为本发明监测点位布置界面示意图；
附图2为A-A或F-F的截面图；
附图3为B-B的截面图；
附图4为C-C截面图；
附图5为D-D截面图；
附图6为E-E的截面图；
附图7为G-G的截面图；
其中，1、边跨；2、中跨；3、动应变测点；4、顶板；5、底板；6、波折钢腹板；7、静应变测点；8、内衬混凝土。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种波折钢腹板桥梁健康状态监测方法，达到提高波折钢腹板桥梁健康状态监测效果的目的。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参考图1至图6，一种波折钢腹板桥梁健康状态监测方法，包括以下步骤：在波折钢腹板桥梁边跨1上的跨中截面和中跨2的跨中截面布置静应变测点7和动应变测点3；在相邻中跨2支点附近截面上增设若干所述静应变测点7和动应变测点3，所述动应变测点3布置在该处的波折钢腹板6截面和同侧内衬混凝土8截面上，位于所述波折钢腹板6截面上的动应变测点3和位于所述内衬混凝土8截面上的动应变测点处于同一高度上，若干所述静应变测点7分别布置在波折钢腹板桥梁的底板5截面和顶板4截面内；在中跨2的四分之一长度的截面上增设若干动应变测点3，若干所述动应变测点3分别布置在该处的波折钢腹板截面上、顶板4截面和底板5截面上且沿顺桥向远离内衬混凝土8的方向顺延多个，位于所述波折钢腹板截面上的若干所述动应变测点3沿所述波折钢腹板截面的纵向依次布置；通过监测系统收集各静应变测点7和动应变测点3的实时数据并与原始标准数据做比较后进行评估和预警；本发明在保证对波折钢腹板桥梁整体结构的受力、运行安全与否的监测基础之上，通过针对波折钢腹板桥本身的特点，在相邻中跨2支点附近截面上增设若干所述静应变测点7和动应变测点3，用以监测内衬混凝土8与波折钢腹板的协同受力情况，同时在中跨2的四分之一长度的截面上增设若干动应变测点3且沿梁体的走向布置多个，且由于中跨2四分之一长度的截面上均为波折钢腹板6并未设置内衬混凝土8，因此，通过监测可得出钢腹板剪应力延腹板高度分布规律并用于后续的波折钢腹板桥梁研究。
参考图2，在边跨1的跨中截面上布置若干动应变测点3，若干动应变测点3分别布置在顶板4和底板5上，位于顶板上的动应变测点3和位于底板5上的动应变测点数量相等，位于顶板4上的动应变测点3和位于底板5上的动应变测点3均以边跨1跨中截面的中线对称布置，保证对整个截面的动态监测，避免出现位置遗漏，且均匀分布在底板5和顶板4上的动应变测点3可对整个截面进行监测的前提下减少动应变测点3的设置数量，进而达到节约监测成本的目的。
参考图6，在中跨2跨中截面上布置若干动应变测点3和静应变测点7，动应变测点3分别布置在两侧的波折钢腹板6截面上、顶板4和底板5上，位于两侧波折钢腹板6截面上的动应变测点3、位于顶板4上的动应变测点3以及位于底板上的动应变测点3均以中跨2跨中截面的中线对称布置；保证对整个截面的监测，均匀分布在底板和顶板4上的动应变测点3和静应变测点7可对整个截面进行监测的前提下减少设置数量，进而达到节约监测成本的目的。
参考图6，位于顶板4截面上的所述静应变测点7设置在靠近波折钢腹板6与所述顶板4的连接处，位于底板5截面上的所述静应变测点7设置在靠近波折钢腹板6与所述底板5的连接处；由于顶板4和底板5与波折钢腹板6的连接处属于不利位置，因此对顶板4和底板5与波折钢腹板6的连接处重点监测。
参考图4，位于中跨2支点附近的截面上的动应变测点3均位于该处截面梁高的二分之一高度处，位于中跨2跨中波折钢腹板6截面上的动应变测点3位于该处截面梁高的二分之一高度处；同理，由于波折钢腹板6的中部区域属于不利位置，因此，将动应变测点3布置在该处并对该处进行重点监测。
参考图5，中跨2的四分之一长度的波折钢腹板6截面上的若干所述动应变测点3沿所述波折钢腹板6截面的纵向依次均匀布置，且在该处梁高的二分之一高度处设置一个动应变测点3，并以所述动应变测点3为中心向两侧依次对称布置。
参考图5，布置在中跨的四分之一长度顶板4截面上的所述动应变测点3和底板5截面上的动应变测点3均为三个，位于顶板4截面上的动应变测点3，其中一个布置在顶板4截面的中线上，另外两个分别布置在顶板4中线的两侧，且均靠近顶板4与波折钢腹板的连接处，位于底板5截面上的动应变测点3，其中一个布置在底板5截面的中线上，另外两个分别布置在底板5中线的两侧，且均靠近底板5与波折钢腹板的连接处。
参考图7，在所述内衬混凝土8的结束端所在截面上增设四个动应变测点3，且分别布置在波折钢腹板6与顶板4和底板5连接的四个角落处；由于在该处会设置抗剪连接件，因此，为了监测抗剪连接件的工作性能，该处的顶板4、底板5以及波折钢腹板6之间是否会产生相对滑移，以及在长期的荷载作用下钢混结合处的耐久性、可靠性，布置四个动应变测点3来进行监测。
进一步的，监测系统包括工作站系统和数据处理和控制系统，工作站系统包括调理采集设备，并用于收集各静应变测点7和动应变测点3的实时数据，并传输给数据处理和控制系统，数据处理和控制系统用于对实时数据，并与原始标准数据做比较后进行评估和预警。
根据实际需求而进行的适应性改变均在本发明的保护范围内。
需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (9)
1.一种波折钢腹板桥梁健康状态监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
在波折钢腹板桥梁边跨上的跨中截面和中跨的跨中截面布置静应变测点和动应变测点；
在相邻中跨支点附近截面上增设若干所述静应变测点和动应变测点，所述动应变测点布置在该处的波折钢腹板截面和同侧内衬混凝土截面上，若干所述静应变测点分别布置在波折钢腹板桥梁的底板截面和顶板截面内；
在中跨的四分之一长度的截面上增设若干动应变测点，若干所述动应变测点分别布置在该处的波折钢腹板截面上、顶板截面和底板截面上且沿顺桥向远离内衬混凝土的方向顺延多个，位于所述波折钢腹板截面上的若干所述动应变测点沿所述波折钢腹板截面的纵向依次布置；
通过监测系统收集各静应变测点和动应变测点的实时数据并与原始标准数据做比较后进行评估和预警。
2.根据权利要求1所述的一种波折钢腹板桥梁健康状态监测方法，其特征在于，在边跨的跨中截面上布置若干动应变测点，若干所述动应变测点分别布置在顶板和底板上，位于顶板上的动应变测点和位于底板上的动应变测点数量相等，位于顶板上的动应变测点和位于底板上的动应变测点均以边跨跨中截面的中线对称布置。
3.根据权利要求1所述的一种波折钢腹板桥梁健康状态监测方法，其特征在于，在中跨跨中截面上布置若干动应变测点和静应变测点，所述动应变测点分别布置在两侧的波折钢腹板截面上、顶板和底板上，位于两侧波折钢腹板截面上的动应变测点、位于顶板上的动应变测点以及位于底板上的动应变测点均以中跨跨中截面的中线对称布置。
4.根据权利要求3所述的一种波折钢腹板桥梁健康状态监测方法，其特征在于，位于顶板截面上的所述静应变测点设置在靠近波折钢腹板与所述顶板的连接处，位于底板截面上的所述静应变测点设置在靠近波折钢腹板与所述底板的连接处。
5.根据权利要求3所述的一种波折钢腹板桥梁健康状态监测方法，其特征在于，位于中跨支点附近的截面上的动应变测点均位于该处截面梁高的二分之一高度处，位于中跨跨中波折钢腹板截面上的动应变测点位于该处截面梁高的二分之一高度处。
6.根据权利要求1所述的一种波折钢腹板桥梁健康状态监测方法，其特征在于，中跨的四分之一长度的波折钢腹板截面上的若干所述动应变测点沿所述波折钢腹板截面的纵向依次均匀布置，且在该处梁高的二分之一高度处设置一个动应变测点，并以所述动应变测点为中心向两侧依次对称布置。
7.根据权利要求6所述的一种波折钢腹板桥梁健康状态监测方法，其特征在于，布置在中跨的四分之一长度顶板截面上的所述动应变测点和底板截面上的动应变测点均为三个，位于顶板截面上的动应变测点，其中一个布置在顶板截面的中线上，另外两个分别布置在顶板中线的两侧，且均靠近顶板与波折钢腹板的连接处，位于底板截面上的动应变测点，其中一个布置在底板截面的中线上，另外两个分别布置在底板中线的两侧，且均靠近底板与波折钢腹板的连接处。
8.根据权利要求1所述的一种波折钢腹板桥梁健康状态监测方法，其特征在于，在所述内衬混凝土的结束端所在截面上增设四个动应变测点，且分别布置在波折钢腹板与顶板和底板连接的四个角落处。
9.根据权利要求1所述的一种波折钢腹板桥梁健康状态监测方法，其特征在于，所述监测系统包括工作站系统和数据处理和控制系统，所述工作站系统包括调理采集设备并用于收集各静应变测点和动应变测点的实时数据并传输给数据处理和控制系统，所述数据处理和控制系统用于对实时数据并与原始标准数据做比较后进行评估和预警。
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