CN206002275U - 一种非通航孔桥墩受横向力作用的监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种非通航孔桥墩受横向力作用的监测装置。它包括安装在桥梁A、桥梁B及桥墩上的传感器、数据采集仪、数据去口噪仪等，本实用新型通过采用该监测系统，能够实现对船舶撞击桥墩的在线实时监测，能够在船舶撞击桥梁的第一时间，直接地迅速对桥梁的破坏程度进行初步判断，并直接解析出撞击力和重要的梁墩结构反应参数，为撞击事件后的桥梁关闭运营、立即维修决策、梁墩构件的状态评估及损伤鉴定提供第一手的数据支持，且该监测系统的设计原理科学、结构轻巧、撞击力识别精度，且整个监测系统的成本低，在跨海越江长桥中可大量安装，不会增加过多的工程建设费用，解决了对桥墩进行全方位防撞监测费用高昂的问题，工程应用性强。

Description

一种非通航孔桥墩受横向力作用的监测装置

技术领域

本实用新型属于桥墩监测技术领域，具体涉及一种非通航孔桥墩受船撞等横向力作用的监测装置。

背景技术

船舶撞击桥墩属于横向力作用在桥墩上，国际上对于船撞桥问题的系统研究起始于20世纪80年代初，随后国内外学者在船撞风险分析和船桥撞击力领域开展了大量研究，提出了用于设计的桥梁防撞风险评估方法和撞击力取值方法，并开始制定了相关设计规范。1991年，美国道路工程师协会（AASHTO）发表了第一部桥梁受船撞的设计指南，近年来，我国也分别在铁路和公路设计规范中提出了船撞力的设计取值计算方法。20世纪90年代以来，随着大型跨海桥梁的兴建，国内外学者结合船桥撞击力分析，开展了大量桥梁防撞技术研究，提出了设置筑岛围堰、独立防撞墩、防撞套箱、浮式柔性防撞等诸多结构性措施。

从已有研究的文献报道来看，船撞桥问题研究目标可分为三类：（1）事故预防研究，即船撞桥的风险研究，主要是为设计提供桥梁线位和布跨选择的防撞理论依据，防范事故发生，属于风险事件的概率研究领域；（2）事故应对研究，即般撞桥的设计方法研究，主要是确定合理的船撞力设计取值和防撞措施，属于荷载预付和技术设计的研究领域；（3）事故后评估研究，即主要是进行船撞桥后的结构状态评估研究，属于结构损伤识别和安全评定的研究领域。整体来看，已有研究基本都集中在前两类，而事故后评估的研究很少，原因是过去一般认为桥梁通航孔水域的桥墩防撞是研究的重点，通过对事故概率分析和最大船撞力的研究，按照最低撞击力荷载要求进行合理的桥梁防撞设计可以避免事故的发生。然而从工程现状来看，虽然世界各国都采用了不同防撞设计理念和方法，但还不能完全避免船撞桥事故产生的严重影响，特别是在宽阔水域的非通航孔桥梁，在船舶失控和恶劣气候条件下，由大吨位船舶撞击导致桥梁损伤或破坏的危险性依然存在，按现有设计理念，非通航孔桥梁设计还无法达到与主通航孔同等的防撞能力，如考虑对非通航孔桥梁进行全线高等级的防撞设计，建设投资将大大增加，在经济与效益上将很不划算。而对于非通航孔的小跨梁桥来说，结合工程保险和事故索赔，开展迅速的事故后评估及修复在经济上显得更合理，也更具有现实意义，所以在船撞桥事故后快速精确地进行结构损伤诊断和安全评估，以确定既有构件是否还具有足够的抗力，是否需要加固维修就显得极为重要，也直接影响着桥梁全寿命周期的安全性和耐久性。

实用新型内容

针对现有技术中存在的上述问题，本实用新型的目的在于提供一种非通航孔桥墩受横向力作用的监测装置。

所述的一种非通航孔桥墩受横向力作用的监测装置，安装在桥梁A、桥梁B及桥墩上，其特征在于包括分别设置在桥梁A、桥梁B及桥墩上的传感器A、传感器Ｂ及传感器，传感器A、传感器Ｂ及传感器由Ｔ型钢管连接固定形成Ｔ形结构，Ｔ型钢管中部设有无线信号发射装置，Ｔ型钢管内设有依次连接的数据采集仪、数据积分仪、数据去噪仪、触发式存储控制器和参数分析及撞击力识别模块，参数分析及撞击力识别模块通过数据传输模块连接监测中心计算机。

所述的一种非通航孔桥墩受横向力作用的监测装置，其特征在于整个监测系统结构通过粘合剂粘贴在混凝土表面。

所述的一种非通航孔桥墩受横向力作用的监测装置，其特征在于Ｔ型钢管包括垂直连接的横向钢管和纵向钢管，所述横向钢管固定连接传感器A和传感器Ｂ，纵向钢管固定传感器。

所述的一种非通航孔桥墩受横向力作用的监测装置，其特征在于桥梁A、桥梁B与桥墩之间均设有橡胶支座。

通过采用上述技术，本实用新型提供一种非通航孔桥墩受横向力作用的监测装置，用于在桥梁非通航孔下发生船撞事故之后，便于精确记录船撞桥瞬间，桥梁空间参数及能量传递的变化，第一时间准确确定桥梁的破坏程度，判断桥梁是否已发生影响继续服役的重大破坏，并同时把第一手的撞击监测数据、初步的参数分析及撞击力识别结果远程传输到桥梁监控中心，供桥梁管理部门及时决策是否需要关闭交通，防止后续灾害发生，立即开展桥梁维修工作，也可为下一步深入开展被撞区域桥梁构件的精细。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图中：1-桥梁A，2-传感器A，3-Ｔ型钢管，4-无线信号发射装置，5-传感器，6-传感器Ｂ，7-橡胶支座，8-桥梁B，9-数据采集仪，10-触发式存储控制器，11-桥墩，12-数据积分仪，14-数据去噪仪，13-参数分析及撞击力识别模块。

具体实施方式

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

参见图1，本实用新型的一种非通航孔桥墩受横向力作用的监测装置，安装在桥梁A 1、桥梁B ８及桥墩11上，桥梁A 1、桥梁B 8与桥墩11之间均设有橡胶支座7，包括分别设置在桥梁A1、桥梁B８及桥墩11上的传感器A2、传感器Ｂ6及传感器５，传感器A2、传感器Ｂ6及传感器５由Ｔ型钢管3连接固定形成Ｔ形结构，传感器A2、传感器Ｂ6安装的具体位置在桥梁A1、桥梁B 8桥面边上，橡胶支座7上部，紧贴桥梁A 1、桥梁B 8，传感器５安装在桥墩11顶部，分别用钢管焊接起来，起到一个维稳的作用，Ｔ型钢管3即由两个垂直连接的钢管构成，Ｔ型钢管3中部设有无线信号发射装置4，用于发射无线信号，Ｔ型钢管3内设有依次连接的数据采集仪9、数据积分仪12、数据去噪仪14、触发式存储控制器10和参数分析及撞击力识别模块13，参数分析及撞击力识别模块13通过数据传输模块连接监测中心计算机，每个传感器包括位移传感器、加速度传感器及速度传感器；整个结构所有的外侧使用粘合剂，粘贴在混凝土表面，使之不易移动。

所述的数据采集仪9用于采集与其相连的桥梁A1、桥梁B８及桥墩11上的位移传感器、加速度传感器和速度传感器的数据；位移传感器可以测出桥梁A1、桥梁B８之间的位移变化，加速度传感器可以测出桥墩11加速度的变化，速度传感器可以直接测出桥梁A1、桥梁B８在被撞击时的速度变化，数据积分仪12与桥墩11上的传感器5中的速度传感器连接，通过速度计算其位移变化；

所述数据去噪仪14用于对数据采集仪9的数据进行数据去噪；该去噪是以小波变换为工具进行的，应用小波多分辨率分析和小波包分析为信号去噪方法。

所述参数分析及撞击力识别模块13用于对经过数据去噪之后的数据进行初步的解析，解析出船舶的撞击力和桥墩之间的相对位移差，桥梁的自振频率、能量的变化和加速度大小，由加速度传感器可以得出加速度的时程曲线，把加速度时程曲线经过Fourier变换，可以得出桥墩的自振频率动力特性，得到桥墩的自振频率。

所述的触发式存储控制器10用于船舶撞击的触发，船舶撞击后触发存储控制器，解决了在线长期监测系统的海量数据存储需求，将通过触发式存储，仅在存储器中保留与船舶撞击桥墩相关时刻的监测数据，将大大减少数据存储量。基本原理是当船撞击桥墩的时刻，监测系统会监测到出现超出非撞击状态阈值的加速度反应，这时就触发控制器保留最大加速度峰值前后5分钟的所有监测数据。如1小时内没有触发存储控制器，则以1小时为周期进行循环覆盖式存储。将船撞数据前后5分钟存储下来并用数据传输模块通过无线传输到监测中心的主机上，这样可以有效减小存储压力，释放存储空间，将无关数据直接淘汰。

监测中心系统将对接受的数据进行进一步处理，包括解析、存储及显示，结合有限元分析和无损检测技术，对桥梁进行深入的状态评估和损伤鉴定，解决了对桥墩进行全方位防撞监测费用高昂的问题，工程应用性强。

Claims (4)

1.一种非通航孔桥墩受横向力作用的监测装置，安装在桥梁A（1）、桥梁B（８）及桥墩（11）上，其特征在于包括分别设置在桥梁A（1）、桥梁B（８）及桥墩（11）上的传感器A（2）、传感器Ｂ（6）及传感器（５），传感器A（2）、传感器Ｂ（6）及传感器（５）由Ｔ型钢管（3）连接固定形成Ｔ形结构，Ｔ型钢管（3）中部设有无线信号发射装置（4），Ｔ型钢管（3）内设有依次连接的数据采集仪（9）、数据积分仪（12）、数据去噪仪（14）、触发式存储控制器（10）和参数分析及撞击力识别模块（13），参数分析及撞击力识别模块（13）通过数据传输模块连接监测中心计算机。

2.根据权利要求１所述的一种非通航孔桥墩受横向力作用的监测装置，其特征在于整个监测系统结构通过粘合剂粘贴在混凝土表面。

3.根据权利要求１所述的一种非通航孔桥墩受横向力作用的监测装置，其特征在于Ｔ型钢管（3）包括垂直连接的横向钢管和纵向钢管，所述横向钢管固定连接传感器A（2）和传感器Ｂ（6），纵向钢管固定传感器（５）。

4.根据权利要求１所述的一种非通航孔桥墩受横向力作用的监测装置，其特征在于桥梁A（1）、桥梁B（８）与桥墩（11）之间均设有橡胶支座（7）。