CN207832236U - 一种基于连续箱梁桥的新型桥梁健康监测系统 - Google Patents
一种基于连续箱梁桥的新型桥梁健康监测系统 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种基于连续箱梁桥的新型桥梁健康监测系统，静力水准仪可以准确的监测桥梁结构的线性变化，主跨跨中截面箱梁两侧均安装静力水准仪，可以监测箱梁截面倾覆的可能性；在主跨、边跨、支座截面箱梁两侧均安装应变传感器，可反映桥梁结构在外荷载作用下的应力水平，并对桥梁进行损伤定位；在主跨跨中、其中一支座截面分别安装温度传感器，可通过数据处理剔除环境因素对桥梁结构响应的影响；在每个墩柱柱顶分别安装倾角仪，可以有效监测桥梁坍塌的可能性；在两边跨一侧以及主跨跨中截面两侧分别安装加速度传感器，以监测桥梁动力特性。通过该健康监测系统，可有效的实时监控桥梁的健康状况、并进行安全预警、桥梁状态评估。
Description
技术领域
本实用新型属于桥梁健康监测系统技术领域，具体是涉及一种基于连续箱梁桥的新型桥梁健康监测系统。
背景技术
随着社会的快速发展，越来越多的城市高架桥梁也在快速建成，高架桥梁设计中往往采用连续箱梁结构。因此，桥梁的安全也成为了城市公共安全重要组成部分，也关系到人民财产安全和社会的稳定。近年来，桥梁安全事故也是屡见不鲜，轻则损害车辆，造成一定经济损失，重则严重桥梁坍塌，造成大量人员伤亡，大量的经济损失，对公共安全造成了严重的损失。
近年来，桥梁健康监测得到了国内外学者的关注，通过建立桥梁安全监测与诊断系统，可以在桥梁结构良好或是病害发生初期，及时预警，从而最大限度地延长桥梁的服役年限、减少未来维修或加固的成本，降低桥梁安全事故风险。然而，对于城市高架连续箱梁结构桥梁的监测研究还不够完善，鉴于此，一种适合箱梁的监测系统成为了急需解决得问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种基于连续箱梁桥的新型桥梁健康监测系统。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案实现：
一种基于连续箱梁桥的新型桥梁健康监测系统，包括静力水准仪、应变传感器、温度传感器、加速度传感器、倾角仪、数据采集单元、数据处理与控制单元、应用单元；
所述数据采集单元分别与静力水准仪、应变传感器、温度传感器、加速度传感器和倾角仪电连接；
所述数据处理与控制单元与数据采集单元公网连接；
所述应用单元与数据处理与控制单元以太网连接。
进一步地，所述第一静力水准仪分别安装于左边跨、主跨、右边跨跨中处箱梁腹板表面，所述第二静力水准仪安装于1#墩柱支座处箱梁腹板表面，所述第三静力水准仪和第一静力水准仪分别位于箱梁两侧。
进一步地，所述应变传感器包括第一应变传感器和第二应变传感器，所述第一应变传感器安装于左边跨和主跨跨中处箱梁腹板表面，所述第二应变传感器安装于2#墩柱支座截面处箱梁腹板表面。
进一步地，两个所述第二应变传感器安装于2#墩柱支座截面相对两侧箱梁腹板表面。
进一步地，所述温度传感器包括第一温度传感器和第二温度传感器，所述第一温度传感器安装于左边跨和主跨跨中处箱梁腹板表面，所述第二温度传感器安装于2#墩柱支座截面处箱梁腹板表面。
进一步地，所述加速度传感器包括顺桥向加速度传感器、横向加速度传感器、第一竖向加速度传感器、第二竖向加速度传感器，所述顺桥向加速度传感器和横向加速度传感器均安装于主跨跨中处箱梁腹板表面，两个所述第一竖向加速度传感器分别安装于主跨跨中相对两侧箱梁腹板表面，两个所述第二竖向加速度传感器分别安装于左边跨和右边跨箱梁腹板表面。
进一步地，所述倾角仪安装于墩柱柱顶。
本实用新型的有益效果：
1、每跨跨中、1#支座截面均有静力水准仪，可以准确的监测桥梁结构的线性变化，主跨跨中截面箱梁两侧均有安装静力水准仪，可以监测箱梁截面倾覆的可能性；2、在主跨、边跨、支座截面箱梁两侧均安装应变传感器，可反映桥梁结构在外荷载作用下的应力水平，并对桥梁进行损伤定位；3、在主跨跨中、其中一支座截面分别安装温度传感器，可通过数据处理剔除环境因素对桥梁结构响应的影响；4、在每个墩柱柱顶分别安装倾角仪，可以有效监测桥梁坍塌的可能性；5.在两边跨一侧以及主跨跨中截面两侧分别安装加速度传感器，以监测桥梁动力特性。6.通过该健康监测系统，可有效的实时监控桥梁的健康状况、并进行安全预警、桥梁状态评估。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细描述。
图1为本实用新型全桥传感器、设备布置示意图
图2为本实用新型1#墩柱支座截面图
图3为本实用新型2#墩柱支座截面图
图4为本实用新型主跨跨中截面图
图5为本实用新型左边跨跨中截面图
图6为本实用新型右边跨跨中截面图
具体实施方式
一种基于连续箱梁桥的新型桥梁健康监测系统，包括静力水准仪、应变传感器、温度传感器、加速度传感器、倾角仪6、数据采集单元7、数据处理与控制单元8、应用单元9，如图1所示；
所述数据采集单元7分别与静力水准仪、应变传感器、温度传感器、加速度传感器和倾角仪6电连接，数据采集单元7用于对信号进行处理、采集、转化，并进行传输；
所述数据处理与控制单元8与数据采集单元7公网连接，数据处理与控制单元8用于对数据进行处理分析，并进行存储；
所述应用单元9与数据处理与控制单元8以太网连接，应用单元9用于对数据进行二次处理和对桥梁结构进行损伤识别，应用单元9还用于在桥梁结构出现事故时进行安全预警以及桥梁评估，以给桥梁养护﹑管理部门提供数据及建议；
所述静力水准仪包括第一静力水准仪201、第二静力水准仪202、第三静力水准仪203；
所述第一静力水准仪201和第二静力水准仪202均安装于箱梁腹板表面，较优的，第一静力水准仪201分别安装于左边跨、主跨、右边跨跨中处箱梁腹板表面，第二静力水准仪202安装于1#墩柱支座处箱梁腹板表面，第一静力水准仪201和第二静力水准仪202均用于监测整个桥梁结构的线性变化，并通过神经网络分析不同截面处的静力水准仪的关联性，进行准确的损伤定位、安全预警；
所述第三静力水准仪203安装于主跨跨中箱梁腹板处，其中，第三静力水准仪203和第一静力水准仪201分别位于箱梁两侧，第三静力水准仪203用于对桥梁倾覆倒塌进行监测；
所述应变传感器包括第一应变传感器301和第二应变传感器302；
所述第一应变传感器301安装于左边跨和主跨跨中处箱梁腹板表面，所述第二应变传感器302安装于2#墩柱支座截面处箱梁腹板表面，较优的，两个所述第二应变传感器302安装于2#墩柱支座截面相对两侧箱梁腹板表面，应变传感器用于监测不同截面处的应变变化，可反映桥梁结构在外荷载作用下的应力水平，并对桥梁进行损伤定位；
所述温度传感器包括第一温度传感器401和第二温度传感器402；
所述第一温度传感器401安装于左边跨和主跨跨中处箱梁腹板表面，所述第二温度传感器402安装于2#墩柱支座截面处箱梁腹板表面，温度传感器用于监测不同截面温度变化；
所述加速度传感器包括顺桥向加速度传感器501、横向加速度传感器502、第一竖向加速度传感器503、第二竖向加速度传感器504；
其中，所述顺桥向加速度传感器501和横向加速度传感器502均安装于主跨跨中处箱梁腹板表面，两个所述第一竖向加速度传感器503分别安装于主跨跨中相对两侧箱梁腹板表面，两个所述第二竖向加速度传感器504分别安装于左边跨和右边跨箱梁腹板表面，加速度传感器用于监测桥梁结构在外荷载下桥梁结构的动力响应，通过分析对桥梁结构进行损伤定位；
所述倾角仪6安装于墩柱柱顶，倾角仪6用于对桥梁倾覆倒塌进行监测。
本新型的一个具体实施方式包括如下步骤：
如图2、3、4、5、6所示，在连续箱梁1#墩柱支座截面、主跨以及两边跨跨中箱梁一侧腹板处以及主跨跨中箱梁另一侧腹板处通过固定支架安装静力水准仪，在静力水准仪安装时要保证水平，在左边跨、主跨跨中截面以及2#墩柱支座截面箱梁两侧分别安装应变传感器，应变传感器分别位于箱梁翼缘、腹板、底板处，在应变传感器安装时，需要对传感器进行保护，安装保护盒装置以减少环境对传感器的影响，在主跨、左边跨跨中截面以及2#墩柱支座截面箱梁两侧分别安装温度传感器，温度传感器分别位于箱梁翼缘、腹板、底板处，在温度传感器安装时，需要安装保护盒装置以减少环境对传感器的影响，分别在两边跨跨中截面箱梁一侧腹板处安装一个竖向加速度传感器，在主跨跨中截面箱梁一侧腹板处分别安装竖向、顺桥方向、横向加速度传感器，每个方向一个，箱梁另外一侧安装一个竖向加速度传感器，加速度传感器安装的时，要保证竖向加速度传感器垂直桥面，加速度传感器需要安装保护盒装置以减少环境对传感器的影响，在1#、2#、3#、4#墩柱柱顶分别安装倾角仪。
较优的，静力水准仪的安装位置可通过桥面标高进行计算，使得所有静力水准仪安装于同一水平高度上；
较优的，翼缘处应变传感器布置在距离腹板上顶端200mm处，腹板处的应变传感器布置在距离腹板底端0.4L处(L为斜腹板的长度)，底板应变传感器布置在距离腹板底端200mm处；
较优的，翼缘处温度传感器布置在距离腹板上顶端200mm处，腹板处温度传感器布置在距离腹板底端0.4L处(L为斜腹板的长度)，底板处温度传感器布置在距离腹板底端200mm处；
较优的，腹板处的加速度传感器布置在距离翼缘300mm处。
以上内容仅仅是对本实用新型所作的举例和说明，所述本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。
Claims (7)
1.一种基于连续箱梁桥的新型桥梁健康监测系统，其特征在于，包括静力水准仪、应变传感器、温度传感器、加速度传感器、倾角仪(6)、数据采集单元(7)、数据处理与控制单元(8)、应用单元(9)；
所述数据采集单元(7)分别与静力水准仪、应变传感器、温度传感器、加速度传感器和倾角仪(6)电连接；
所述数据处理与控制单元(8)与数据采集单元(7)通过公网连接；
所述应用单元(9)与数据处理与控制单元(8)通过以太网连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于连续箱梁桥的新型桥梁健康监测系统，其特征在于：第一静力水准仪(201)分别安装于左边跨、右边跨跨中处箱梁腹板表面，第二静力水准仪(202)安装于1#墩柱支座处箱梁腹板表面，第三静力水准仪(203)和第一静力水准仪(201)分别安装于箱梁两侧。
3.根据权利要求1所述的一种基于连续箱梁桥的新型桥梁健康监测系统，其特征在于：所述应变传感器包括第一应变传感器(301)和第二应变传感器(302)，所述第一应变传感器(301)安装于左边跨和主跨跨中处箱梁腹板表面，所述第二应变传感器(302)安装于2#墩柱支座截面处箱梁腹板表面。
4.根据权利要求3所述的一种基于连续箱梁桥的新型桥梁健康监测系统，其特征在于：两个所述第二应变传感器(302)安装于2#墩柱支座截面相对两侧箱梁腹板表面。
5.根据权利要求1所述的一种基于连续箱梁桥的新型桥梁健康监测系统，其特征在于：所述温度传感器包括第一温度传感器(401)和第二温度传感器(402)，所述第一温度传感器(401)安装于左边跨和主跨跨中处箱梁腹板表面，所述第二温度传感器(402)安装于2#墩柱支座截面处箱梁腹板表面。
6.根据权利要求1所述的一种基于连续箱梁桥的新型桥梁健康监测系统，其特征在于：所述加速度传感器包括顺桥向加速度传感器(501)、横向加速度传感器(502)、第一竖向加速度传感器(503)、第二竖向加速度传感器(504)，所述顺桥向加速度传感器(501)和横向加速度传感器(502)均安装于主跨跨中处箱梁腹板表面，两个所述第一竖向加速度传感器(503)分别安装于主跨跨中相对两侧箱梁腹板表面，两个所述第二竖向加速度传感器(504)分别安装于左边跨和右边跨箱梁腹板表面。
7.根据权利要求1所述的一种基于连续箱梁桥的新型桥梁健康监测系统，其特征在于：所述倾角仪(6)安装于墩柱柱顶。
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