挠度测量

2024-08-03

挠度测量（精选6篇）

挠度测量篇1

前言

桥梁挠度测量是桥梁检测的重要组成部分, 是桥梁安全性评价的一项重要指标。桥梁的挠度与桥梁的承载能力及抵御地震等动荷载能力有密切关系, 为检验桥梁结构的工作性能和施工是否达到设计要求, 保证桥梁运营的可靠性, 并为桥梁竣工验收提供依据, 为此需对桥梁进行静载试验。进行桥梁静载试验时的一个重要内容是对结构的变形, 即挠度进行观测。桥梁挠度测量方法的研究对于桥梁承载能力检测和桥梁的防震减灾有着重要的意义。

大跨度铁路桥梁多是跨越大江河和大峡谷的, 传统的桥梁挠度测量大多采用弹簧拉钢丝的方法, 在桥下有水或没有固定点的情况下, 往往采用标尺、经纬仪或用全站仪进行测量。这些方法, 目前在我国桥梁检测及验收鉴定中仍广泛使用。在长期的桥梁挠度测量工作中, 许多专业检测人员对测量技术的改进和革新, 也大多基于上述几种方法, 然而, 在实际应用中, 以上方法还有许多不尽人意之处。近年来, 许多桥梁工作者提出了一些新的挠度测试方法, 这些方法与传统的测试方法相比, 有所突破, 其中有很多非接触检测桥梁挠度的方法, 解决了过去的测试方法中不能解决的问题。本文将对这些方法进行介绍和探讨。

1. 精密水准测量方法

水准测量方法是目前常用的桥梁挠度水准测量方法。然而, 作为现代测量技术, 水准测量方法也存在数据精度不足的问题, 主要包括:在相当多的情况下, 变位与变形数据采集的精度, 还不能满足对结构物微小变位与变形的检测要求;数据的可靠度较低;以人工观测和记录为主的观测方法, 数据的出错环节较多, 错误率相对较高, 因而成果可靠性较低, 难以实现自动检测。

在水准测量方法基础上发展而来的精密水准测量方法, 其在观测桥梁挠度时, 具有在桥面作业、观测精度高等优点, 但当桥梁较长时, 设站较多, 观测时间较长。多仪器固定传递法可避免多次设站, 缩短观测时间, 同时还能消除因桥面升降导致的仪器随之变化。精密水准挠度测量采用无基点观测法并采用仪器基准法计算挠度, 能够得到较高的精度, 不需要静止的参考点, 可大大提高测量效率, 特别适用于观测路线较短的桥梁。对于观测路线较长的桥梁一般采用有基点观测法。桥梁静载试验中相对变化量挠度的测定要因地制宜, 结合桥梁结构形式和桥址地形情况综合分析, 选用适合于桥梁的网点布设和观测方法。

2. 地震式传感器测量

地震式振动传感器测量是桥梁动挠度的另一种现代测量方法, 它是一种惯性测量方法。具有二阶高通特性。在固有频率以下, 其灵敏度急剧下降。但是受弹簧—质量系统结构尺寸和应用顽健性限制, 固有频率不能太低。一般工程上能可靠应用的检波器固有频率约10Hz左右。

由于地震式传感器现场安装便捷, 便于对桥梁梁体、桥墩等多测点同时监测, 从而为研究列车作用下桥梁的空间振动形态成为可能。但是, 地震式振动传感器的输出反映位移时, 都存在有限低频响应问题。低频段幅度、相位频率特性无法满足低通型动挠度信号测量的不失真测试条件, 导致信号畸变, 需经信号恢复计算才能获得桥梁动挠度。采用地震式传感器测量低通型的桥梁动挠度, 信号存在失真, 经过信号恢复处理, 能够校正部分信噪比足够高的谱线。简单的恢复处理将导致十分严重的病态。利用动挠度信号的部分时域特征, 通过低频频谱约束重构技术, 能够找回部分已不可靠的低频分量。

3. 激光法测量

激光法测量是采用激光法进行桥梁挠度测量的原理, 利用激光良好的方向性, 固定在桥梁被测点的激光器随着桥梁的挠度变化, 投射在光电接受器上的激光光斑中心也随之发生改变, 通过获取光斑的中心位置即可得到桥梁的挠度变化。因此, 如何通过性能良好的接收器件准确获取光斑的中心位置是激光挠度测量的关键环节。

激光图像挠度测量方法在保留成像法优点的基础上, 克服了由于物距过远导致测量精度下降的缺陷, 用激光器代替原来的光靶作为位移信息载体, 实现了远距离测量, 在保证较高测量精度的基础上实现了大范围的挠度测量。该系统对于大型钢构密封梁体桥梁的多点挠度测量具有很高的应用价值。由于大气湍流的影响, 使得该系统应用范围受到了限制。在今后的工作中, 将考察大气湍流对激光光斑的影响, 解决测量系统对恶劣环境的适应性问题。

目前, 我国新建的许多大型桥梁主跨一般都在三四百米以上, 甚至更长, 相应的桥梁挠度的变化范围也非常大。在对这些大型桥梁的挠度进行测量时, 可以选择桥墩作为基准。如果直接采用测量范围大的成像法测量桥梁跨中的挠度, 物距至少在百米以上。根据成像公式, 物距增大时测量的精度将会大大降低。如果能够采用某种方法将测点的位移信息经过一个中间转换以此来大幅减小物距, 这样就可以在增大测量距离的情况下不降低分辨力, 从而保证较高的测量精度。由前面的介绍可知, 激光法挠度测量能够利用激光光束良好的方向性实现了对远点位移信息的传输。那么, 如果用激光光束传输远点的位移信息, 将激光光斑成像在一个接收屏上, 再用成像法来跟踪激光光斑在屏上的位置, 则一方面物距的缩短提高了成像法的测量精度;另一方面, 较大的物方视场极大地提高了激光法的测量量程, 这样就将激光法和成像法结合在一起, 形成一种新型的激光图像挠度测量方法, 可以实现大范围、高精度的挠度测量。

4. 结束语

近年来, 越来越多的桥梁工作者认识到检测桥梁挠度的重要性, 尤其在桥梁鉴定、桥梁分类养护、危旧桥改造和新桥验收等方面, 桥梁的挠度检测数据更为重要。传统的挠度测量方法已经渐渐跟不上现代测量技术的发展, 出现了一些非接触观测桥梁挠度的新方法, 如精密水准测量方法、地震式传感器测量和激光法测量等测量方法的发展, 将为桥梁挠度测量带来更便捷、更精确的效果。

参考文献

[1]严普强, 黄长艺.机械工程测试技术基础[M].北京:机械工业出版社, 1985.38～39,

[2]谢毅, 严普强.用地震式低频振动传感器测量桥梁动挠度[J].清华大学学报, 1994, 34 (5) :48～56.

[3]徐学文, 管树国.几种桥梁挠度测量方法的比较[J].林业科技情报, 2005, 37, (2) .

[4]郑玉福.桥梁挠度测量方法的探讨[J].黑河科技, 2002, (4) :47～48.

挠度测量篇2

浅谈大跨径桥梁挠度精确定位测量方法的前景

随着我国经济建设速度的逐步加强,交通建设作为重点投资行业,正在飞速的发展.目前,我国已经成功建成了一批跨越黄河、长江、珠江等大河的大跨径桥梁建设,为我国的桥梁设计、建设、施工等个方面都积累了相当宝贵的`经验.在这当中,对桥梁挠度测量方法的实践与探索也有了新的认识和见解.

作者：王硕段志民作者单位：滦平县交通局刊名：城市建设英文刊名：CHENGSHI JIANSHE YU SHANGYE WANGDIAN 年，卷(期)： “”(21) 分类号：关键词：大跨径桥梁挠度观测

挠度测量篇3

1 数学模型

根据据《工程测量规范》 (GB50026-2007) , 《建筑变型测量规范》 (JGJ/T8-2007) 中桥梁变形监测方法, 为测量桥梁上某测点 (B点) 在加载车辆作用下的挠度 (竖向变形) 值, 可通过测量该点 (B点) 在加载车辆作用前后相对与某一不动点 (A点, 一般为控制点) 的高差变化量 (Δh) 求得, 高差变化量 (Δh) 的计算公式如下:

式中:

∆h为测点 (B点) 在加载车辆作用下的挠度 (竖向变形量) ;

H11为加载前, 后视A点的高程读数;

H12为加载前, 前视B点的高程读数;

H21为加载后, 后视A点的高程读数;

H22为加载后, 前视B点的高程读数。

(单位:mm)

由 (1.1) 式, 可得挠度测量值 (y) 的不确定度计算模型:

式中:

(2) x11、x12、x21、x22测量参数, 分别代表H11、H12、H21、H22。

2 不确定度来源分析

根据《工程测量规范》 (GB50026-2007) , 《建筑变型测量规范》 (JGJ/T8-2007) 中桥梁变形监测方法, 以及仪器设备等, 分析出不确定度与下列因素有关 (图1) 。

3 高程测量参数的标准不确定度计算

一般地, 桥梁挠度测量的不确定度属于不能用统计方法计算的B类不确定度, 而B类不确定度通常借用测量仪器、器材、工具的不确定度或估计操作偏差两种途径得到。对于每个高程测量参数xij, 均主要存在表1所示的6项不确定度分量, 再由公式 (3.1) 可求出单个高程测量参数的标准不确定度uc (xij) 。

4 挠度的合成相对标准不确定度计算

已知上述单个测量参数xij的标准不确定度uc (xij) , 由于4个挠度测量参数各自独立, 据《测量不确定度评定与表示》 (JJF1059-1999) 中的不确定度传播公式, 可得挠度测量的合成相对标准不确定度简化公式 (4.1) , 并可求出挠度的合成相对标准不确定度Uc (y) :

5 挠度的扩展不确定度计算

挠度的扩展不确定度U (y) 可按公式 (5.1) 求出:

其中k为包含因子, 当设挠度值服从正态分布规律, 且按95%置信概率时, k=2, 则:

6 结语

根据以上分析及计算, 采用水准仪测量的桥梁挠度测量不确定度为:

按不确定度的修约原则, 可取mm, 即挠度测量结果的置信区间为 (单位:mm) 。

参考文献

[1]工程测量规范[S]. (GB50026-2007) .

[2]建筑变型测量规范[S]. (JGJ/T8-2007) .

基于动力测试的钢吊车梁挠度测量篇4

某单层单跨排架式钢结构工业厂房建造于1953年，建造使用至今已有50余年。厂房纵向长87 m，横向宽24 m，屋架下弦标高为16.2 m，厂房建筑面积约为2 088 m2。本文选取该工程实例中的6 m跨吊车梁。

本次测量采用DH610型磁电式速度传感器连接东华测试DH5920型动态信号测试分析系统。信号分析系统为DHDAS信号测试分析系统V4.3.4。测量时将传感器调至速度档，采集结构在各工况下的振动数据，绘制速度时程曲线。数据采集完成后进行一次积分处理。

2 现场测试

测试安排:测试共分为两部分，分别在两个工况下进行:自重状态和正常工作状态。自重状态工况指在吊车梁保持静止，并停靠在吊车梁中点最不利位置时，传感器采集数据。自重状态下测得的结果将用于与普通水准仪测得的作比较，从而证明本次测试结果的可靠性。正常工作状态是指吊车将按照正常工作量及正常工作安排，在该段吊车梁间运行。传感器将会在该时间段内采集数据。

测点布置:测点选取该吊车梁跨中最不利位置，上、下翼缘各放置水平、竖向两个方向的传感器。具体测点布置如图1所示。

数据处理:对所得数据先进行重采样低通滤波，并进行平滑处理。再对速度时程曲线做一次积分。

3 时程数据分析

3.1 测试速度时程曲线

动力测试系统采集到的是其固定位置点相对于内部惯性部件的振动速度，绘制成速度时程曲线后，再经重采样低通滤波，截取具有代表性的某段正常工作工况下测得的速度时程曲线，如图2a)～2d)所示。其中2a),2b)代表竖向速度时程曲线，2c),2d)代表水平速度时程曲线。

由图2可以看出，由于吊车的连续运行，竖向和水平向的振动都非常明显。

3.2 自重状态下吊车梁的挠度测试

将前一步所测得修正后的速度时程曲线进行积分处理后，就可以得到观测点相对于惯性空间的位移。这也就是该测点的动态挠度信号。首先分析自重状态下的动挠度曲线，图3为竖向动态挠度曲线。图4为底部水平动挠度曲线。

将上述曲线结果与该工况下的水准测量值结果进行比较(见表1)，结果较为接近，认为该动力测量方法有效。

3.3 正常工作状态下吊车梁的挠度测试

将正常工作状态下修正得到的速度时程曲线进行一次积分，得到如图5，图6所示的动挠度曲线。

正常工作状态下测得的动挠度值整理见表2。

从整理结果可以看出，行车运行时，吊车梁挠度较自重状态下有所增加，结构变形也更严重。若在结构鉴定分析时采用传统水准测量的结果作为依据，并不能够真实地反映出结构变形的严重程度。两种不同测量方法之间的误差，甚至可能会影响到对构件变形是否超限的判定结果。

4 结语

用动力测试的方法来测量结构的挠度变形，不仅保证了测量的准确程度，更大大降低了测量的难度。在不影响工厂生产作业的前提下，很好的完成测量工作。也正因为有正常工作状态下测得的一手数据资料，这类依靠动力测试系统的测量方法也更精确地反映了结构的真实变形大小，为结构鉴定分析提供更有力的依据。

参考文献

[1]韩景泉,王鑫,吴建东.简支梁在动载荷作用下竖向动挠度的计算理论研究[J].森林工程,2000(6):3-4.

[2]周凌,张鹏梁.移动荷载作用下简支梁动态响应的有限元分析[J].山西建筑,2006(2):65-66.

[3]肖新标,沈火明.移动荷载速度对简支梁动态响应的影响[J].西南交通大学学报,2002(sup):35-38.

挠度法测量金属悬臂梁弹性模量篇5

1测量原理和方法 (如图1所示)

如上图1所示, 在小变形情况下, 梁端挠度远远小于梁长, 假定梁变形后的轴线为一条平滑曲线, 梁横截面形心在x方向上的线位移属于高阶微量, 相比挠度可略去不计, 令梁变形后的轴线表达为由此可求得转角方程 () 弯矩M与曲率的关系为:

通过几何关系平面曲线的曲率有

由于M与w''正负号正好相反, 将式2) 代入 (1) 式中得:

EI为常量, w'2与1相比十分微小可略去, 故 (3) 式整理得:

积分后得:

由边界条件0/0=x=θ, 0/0=x=w得到悬臂梁的转角方程和挠曲线方程分别为

又有:

将 (6) 式代入到 (7) 式, 整理后得

2悬臂梁试验测量 (如图2)

如图2a等截面金属悬臂梁, 截面h=45.9mm, =mmd 1.17。取三组不同的l和a试验, 分级加载, 每次加载10N记录结果见表1、如图2b。

第一组数据一次拟合得到拟合直线的斜率1k=67.396, 有:

第二组数据k2=34.770, 有:

第三组数据k3=1354, 有

3试验结果讨论

取上述测量结果的平均值:

作为金属梁的弹性模量, 查阅相关资料知低碳钢的弹性模量=GPa E 210, 误差仅为4.7%, 说明挠度放大法测量金属材料弹性模量的可行性。

摘要：在金属梁悬臂端施加集中荷载, 通过激光笔将梁发生的挠度放大, 建立挠度及荷载同金属梁弹性模量之间的计算关系式, 从而间接测量金属梁的弹性模量值。

关键词：金属悬臂梁,集中荷载,挠度,弹性模量

参考文献

[1]南昌大学.工程力学实验指导书[M].南昌:南昌大学教务处印, 2004.

挠度测量篇6

1 简支梁的挠度计算

结构力学中, 均布荷载作用的简支梁跨中挠度fmax计算公式表示为:

均布荷载作用的简支梁跨中弯矩计算公式表示为:

将式 (2) 代入式 (1) 得:

2 梁截面刚度的计算

根据规范内容, 在等截面构件中, 假定各同号弯矩区段内刚度相等, 并取该区段内最大弯矩处的刚度。当计算跨度内的支座截面刚度不大于跨中截面刚度的2倍或不小于跨中截面刚度的1/2时, 该跨也可按等截面刚度构件计算, 其构件刚度可取跨中最大弯矩面的刚度。在计算挠度时, 将截面抗弯刚度EI替换为考虑长期作用影响的刚度B。

根据GB 50010-2010混凝土结构设计规范公式7.2.2-2:

采用荷载准永久组合时矩形梁长期作用影响的刚度:

其中:

由式 (3) 得:

其中, fmax为简支梁跨中最大挠度;q为梁上均布荷载准永久组合值;l为梁计算跨度;EI为梁截面抗弯刚度;Mk为按荷载准永久组合计算的弯矩;B为梁考虑长期作用影响的刚度;Bs为按荷载准永久组合计算的钢筋混凝土受弯构件的短期刚度;θ为考虑荷载长期作用对挠度增大的影响系数;Es为钢筋弹性模量;As为受拉区纵向普通钢筋截面面积;h0为截面有效高度;φ为裂缝间纵向受拉普通钢筋应变不均匀系数;αE为钢筋弹性模量与混凝土弹性模量比值;ρ为纵向受拉钢筋配筋率;γf'为受压翼缘截面面积与腹板有效截面面积的比值;ftk为混凝土轴心抗拉强度标准值;ρte为按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率;σs为按荷载准永久组合计算的钢筋混凝土构件纵向受拉普通钢筋应力。

3 梁的控制截面弯矩

假设正常使用极限状态与承载力使用极限状态同时出现[2], 则有:

由式 (8) 得:

其中, M为截面弯矩设计值;γQ为荷载分项系数;γs为内力臂系数。

4 挠度计算公式

将式 (1) 代入式 (2) , 式 (13) 得:

其中, θ为根据GB 50010-2010混凝土结构设计规范, 按简支梁取2;γf'为按矩形梁取0。

设:fy, ftk, Es, Ec, f/l0为已知条件,

曲线坐标:

设:跨高比l0/h0为y轴, 纵向受拉钢筋配筋率ρ为x轴。

则由式 (14) 得到:

经变换得出曲线公式: