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应变实时监测系统在桥梁施工监控中的应用
更新时间:2021-04-10 17:51
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桥梁施工监控过程中某些主要断面的应力监控测试是一项重要的内容。以往的一般方法是采用手持式读数仪进行测点数据的采集。由于采集的数据有限,加上施工条件的复杂性,给数据的采集、分析带来困难。吉林江湾大桥主桥结构(25m+100m+120m+100m+25m)的刚拱柔梁体系采用了应变实时监测系统,不仅能采集到足够的数据进行计算分析,而且提高了应力监控测试的准确性。 
   【关键词】工程概况;实时监测系统的应用;数据的分析;结论 
   [中图分类号] U44[文献标识码] B[文章编号] T2011-12(03)-1714  
   1桥梁施工监控概况 
   桥梁的施工监控是一个施工―量测―判断―修正―预告―施工的循环过程,为了能够控制桥梁的外形尺寸和内力,首先必须安排一些基本的和必要的量测项目,其内容包括各施工工况的标高、部分控制断面的应力、结构温度场、以及对混凝土材料的一些常规试验。在每一工况返回结构的量测数据之后,要对这些数据进行综合分析和判断,以了解已经存在的误差,并进行误差原因分析。在这一基础上,将产生误差的原因予以尽量消除,给出下一个工况的施工控制指令,在现场施工形成良性循环。 
   吉林江湾大桥主桥结构为25m+100m+120m+100m+25m的刚拱柔梁体系。在其施工监控过程中,大桥的钢管拱肋断面的应力、温度监测是一项重要的内容。因为它直接反映了结构的受力状况,是结构安全性能的重要指标。为了积累更多的测试数据,便于施工误差分析,本桥采用全自动实时监测系统与手持应变测试系统相结合的方法进行测试。即在拱座上安装智能化读数模块,将桥上预埋的应变计引线延长至模块中,通过无线传输技术连接在计算机上,实现24h不中断测量,24h跟踪测试,而且这种装置可以延用至运营阶段,是桥梁健康诊断系统的一部分,也是目前大跨桥梁测试的新方向。 
   2 应变实时监测系统的应用 
   在江湾大桥的监控过程中我们采用了基康公司生产的振弦式应变计和VW432RLINK软件,进行振弦信号的采集、发射与接受。然后再对所采集到的数据进行计算分析与比较,提供下一施工工况的正确指令。现在先来介绍一下基康DGK-400型振弦式应变计的工作原理以及在该桥安装使用过程中的注意事项。 
   应变测量采用振弦原理:把一根钢弦张拉在两块安装块之间,安装块焊接在待测钢件表面。表面的变形(如应变变化)导致两个安装块相对运动,从而引起钢弦张力改变。用紧靠钢弦的电磁线圈激振钢弦并测出其共振频率,然后测出张力,而且所有的弦式应变计都装有一个读取温度的半导体温度计。 
   安装应变计之前,先进行读数的初步试验,将应变计连接到DGK404读数仪上,接通仪器,轻轻地拉开仪器的端座,观察读数,它应该随应力的增加而增加,张力不可过大以免钢弦拉断。正常的读数范围是650~1550Digit,中间量程位置读数1100 Digit。红与黑导线为振弦线圈引出线,电阻值约为120Ω。 
   应变计安装块的焊接时,钢表面应用钢丝布清理干净,并用衬梁牢固的将其压在钢表面上,焊接安装块的侧面。然后松开调整螺钉,拿出衬梁,进行应变计的安装。 
   安装应变计时首先应观察应变计测杆结构,区分固定端及自由端,与振弦保护管直接相连(无缝隙)的一端为固定端,另一端与保护管之间有约0.1cm缝隙的一端为自由端,安装时,应首先使用紧定螺钉固定自由端,然后将线圈连接到读数仪上并开启读数仪,握住线圈向自由端轻轻推进,边推边观察读数,这时读数应逐渐减小。仪器主要测压应变时,将读数调到适当的量程位置附近。调整到合适的读数后,使用紧定螺钉锁紧固定端。 
   最后进行原始读数,因为所有的读数都要以原始读数为参数。起始读数应在空载条件下的钢构件上读取,即对应的是零负荷。 
   在江湾大桥的监控中,我们把应变计的连接线端连接到DGK-404振弦信号采集仪上,一个振弦信号采集仪有32个通道,即可以同时采集到32个应变计的读数,并进行存储。在仪器面板的显示屏上显示频率值L、读数R以及温度。利用显示屏上的按钮可以调节激励类型、数据的采集时间间隔及通道的开闭等多种功能。然后把采集模块与无线电台相连接,结合采用VW432RLINK软件把采集到的数据可以不间断的利用无线信号传送到室内的计算机上。这样就可以有足够的数据进行更方便的分析计算;对一个施工过程的工况的主要采集点进行全程监控。 
   最后简要介绍一下VW432RLINK软件。系统大体有系统设置、数据采集、文件、查询等功能。 
   系统设置:①系统设置:串口:1(或2,根据接线调整),波特率:9600,MCD-432:0,32通道;②通道参数的设置;③432状态设置:控制、通道开关、激励类型、定时存储时间间隔等。 
   数据采集:①强制采集:读一次数值;②实时采集:不停读数,停止需点击停止采集;③定时采集:间隔一定时间读值,停止需点击停止采集;④读432存储器:读取采集仪所定时保存的数据; 
   文件:①表格导出:将采集到的数据保存为Excel格式文件;②在数据区点击鼠标右键可清空数据。 
   3 数据的分析 
   根据以上系统我们对采集的数据进行了计算分析,尤其值得注意的是温度对应力的影响。拱肋合龙后处于零负荷的情况下,拱肋主断面的应力随着温度的变化也呈现有规律性的变化,随着温度的升高,断面的压应力也在增加。在对 Z7拱座100m跨钢管拱肋拱脚处下缘点即通道2的数据(表1)分析计算后,得知温度升高1℃,压应力大约会增加1.2MPa左右。通道2的应变监测读数值在同一工况下随温度变化规律如图1所示。所以,在对采集到的不同时间的数据进行分析时,应该注意考虑温度对数据的影响,同时进行计算,才能更加方便准确地得出结果。
  
   所以应变实时采集系统的应用更加方便了施工监控的实施,相比较于手工采集读数,其优越性得到了充分的发挥。 
   4 结论 
  应变实时采集系统的运用, 更方便了施工监控的实施, 相比较于手工采集读数其优越性得到充分发挥, 并且提高了施工过程中对应力杂状态分析的准确性。 
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