桥梁轻量化监测之应变监测：从布点到设备选型的技术指南

桥梁轻量化监测之应变监测：从布点到设备选型的技术指南

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/xzfdpj/article/details/146345360

桥梁轻量化监测是保障桥梁结构安全的重要手段，其中应变监测是关键环节之一。通过合理布设传感器、优化数据采集与传输方式以及选择合适的监测设备，可以实现对桥梁结构状态的实时监控，及时发现潜在风险。本文将详细介绍桥梁应变监测的具体实施方法和技术要点。

监测布点

传感器布设需要遵循以下原则：

1. 选择的位置能尽可能全面地、精确地获取结构参数的信息；
2. 所选择的位置有较好的抗噪声干扰性能；
3. 布设数量和位置，应根据结构计算分析结果，选择关键截面和部位布设；
4. 能够通过合理添加测点对感兴趣的部分模态进行数据重点采集；
5. 所选的位置测得的响应对结构参数的变化较为敏感；
6. 宜布置在结构响应最不利位置或已损伤位置；
7. 方便安装和更换传感器；
8. 尽量减少信号的传输距离。

具体到桥梁应变监测，布点时还需注意：

1. 主梁、主拱圈、索塔等关键截面应变监测点位置和数量应根据结构计算分析，选择受力较大的部位布设；对车辆轴载大的位置与方向宜增设测点；
2. 悬索桥主塔塔底应变监测点宜布置在塔底实心段上方1~2米处；
3. 加固桥梁宜在维修改造处增设测点，并对加固材料表面与周边开展监测比对；
4. 钢混叠合梁、混合梁，可在钢混接合部两侧分别布设应变监测点；
5. 主梁应变测点应布设在主梁顶、底板，且顶、底板均不少于1个测点，测点布设按对称布设原则，且测点宜选择靠近腹板位置；

数据采集与传输

数据采集模式可采用基于微处理器的一体化采集或基于边缘网关的汇聚化采集：

1. 一体化采集流程：传感器输出信号经微处理器处理后，通过通信模块直接与应用层对接；
2. 汇聚化采集流程：通过边缘网关支持的各种物联接口，连接各种传感器和终端，采用内置的程序算法，将处理后的数据统一上传至应用层；

数据采集与传输系统应具备以下功能：

1. 自动采集和远程传输功能；
2. 支持远程配置和调整；
3. 数据采集宜选用连续采集，必要时可选用触发采集、定时采集等方式，采样频率应满足实时报警、数据应用的要求；
4. 在无人值守条件下能连续采集数据；
5. 支持数据实时同步采集；
6. 数据采集程序具有自动缓存和断点续传功能；
7. 具有故障自诊断和重启功能；
8. 具有远程控制功能，可按需设定数据采集时间；
9. 具备完善的日志记录功能，能够记录常见系统运行故障；

数据传输模块的功能设计应满足：

1. 保障数据传输的一致性、完整性、可靠性和安全性要求；
2. 可采用有线、无线或者两者相结合的方式；
3. 宜采用物联网传输协议(常见的如 HTTP、MQTT、LwM2M等)进行数据传输，对于触发采集的设备，应定时发送设备状态信息；
4. 通过公网传输监测数据时应使用国家密码管理部门批准使用的算法进行加密传输；

设备选型

应变监测可选用以下设备：

1. 电阻应变计
2. 振弦式应变计
3. 光纤类应变计

设备选择时需考虑：

1. 量程应与量测范围相适应，应变量测的精度应为满量程的0.5%，监测值宜控制为满量程的30%~80%；
2. 混凝土构件宜选择大标距的应变计；应变梯度较大的应力集中区域，宜选用标距较小的应变计；
3. 应变计应具备温度补偿功能；
4. 振弦式应变计应与匹配的频率仪配套校准，频率仪的分辨率不应大于 0.5Hz；

推荐采用振弦式表面应变计，以及具备太阳能供电、数据采集传输、防水型一体式数据采集终端：

1. YT-500B振弦式表面应变计：标距150mm，量程：拉1200με，压1800με，精度0.5%FS，分辨率0.02%FS；
2. YT-3000单通道频率采集设备：太阳能供电，内置大容量锂电池，1通道振弦传感器接口、支持测温、4G网络通信，防水铝合金外壳；
3. YT-2032-8八通道频率采集设备：太阳能供电，内置大容量锂电池，8通道振弦传感器接口、支持测温、4G网络通信，防水铝合金外壳；
4. YT-2034A/B 多通道频率采集箱：可通过扩展模块实现8-64通道振弦传感器接入，支持测温，支持AV220V市电或太阳能供电，4G/以太网/WiFi/光纤/Lora等多种通信方式可灵活配置，支持离线存储模式；