基于連通管原理的橋梁撓度自動測量方法

2．2 連通管法橋梁撓度測量系統的注意事項
連通管法測量橋梁撓度的幾大難點：
(1)連通管中存在氣泡或氣柱會使液位與實際不符；
(2)液體中含有雜質可能阻塞或堵塞連通管道；
(3)通訊線纜過長，信號會受到環境干擾；
(4)連通管中的液體在環境溫度降到其凝固點后會發生凍結現象；
(5)對于長期在線監測工程，該方法還有另一個難點，即連通管中液體揮發過多會導致撓度傳感器接觸不到液體，測得的數據降為零，與實際不符。
為了克服以上難點，在實際工程項目中，宜按以下方法開展工作：
(1)選擇通訊協議為RS485制式的撓度傳感器，通訊線纜選擇全銅材質的雙芯屏蔽電纜，以便可以長距離傳輸信號，且基本不受環境干擾；
(2)大容積容器可選擇不銹鋼材質，連通管道選用PPR管，安裝在連通管道中的閥門選擇全銅球閥，注入連通管的液體選用加防腐劑的純凈水，以便有效防止液體變質，避免管道阻塞；
(3)近撓度傳感器端的連通管支管選用透明軟管，以便于撓度傳感器的安裝更換和連通管加水或排氣時的液位監視；
(4)撓度傳感器須安裝在容器總高度的1／3～2／3范圍，并基本保持在同一水平線上，要避免部分撓度傳感器超量程或數據為零；
(5)設置連通管缺水報警裝置或者自動補水管路，避免水位下降而無法進行撓度測量。

3 連通管法橋梁撓度測量應用案例
重慶石板坡長江大橋健康監測系統撓度子系統于2006年就將連通管原理測量撓度的方法應用在實際工程項目中，并正常運行至今，效果顯著。該橋為大跨徑連續剛構鋼混梁結構，長1 103．5 m，寬19 m，單向四車道，主跨330 m，為當時世界第一跨徑鋼混結合梁橋。
該系統在大橋主梁的13個截面共布置了26個撓度測量點(含4個基準點)，圖4所示是重慶石板坡長江大橋撓度測點布置圖。

2010年底，重慶勘查院對該橋實施了撓度封橋測量，測點與圖4相同。該橋上游側13個測量點的自動監測數據和人工測量數據與理論值的分析對比結果如圖5所示。

圖5所示的對比結果表明，本自動監測數據和人工測量數據與理論值的相對誤差均不超過5％。

4 結語
橋梁撓度在線實時監測是橋梁健康監測的重要組成部分，基于連通管原理的橋梁撓度測量方法是一種簡單有效的方法。采用RS485通訊技術的撓度傳感器，能實現撓度數據的精確測量和遠距離傳輸，滿足各類大中型橋梁健康監測的監測需要。在重慶石板坡長江大橋的應用結果表明，基于連通管原理的橋梁撓度自動監測系統測試效果良好、性能穩定可靠，能有效應用于橋梁撓度的長期實時自動監測。