应用于桥梁挠度动态监测的压力场连通管法精度参数研究

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桥梁结构在外荷载和环境因素作用下产生的位移,反映桥梁结构整体刚度,是桥梁结构安全状态评估中的重要参数。为了掌握桥梁结构是否有突变、异常情况发生,对挠度进行实时动态监测是非常必要的。连通管位移监测系统具有精度高、不受多方位变形及现场恶劣环境影响等特点,且在经济性、耐久性等方面有明显的优势,近年来在地面沉降、大坝变形和桥梁结构静态监测中得到了广泛应用。压力场连通管法是通过测量管内液压改变量而获取结构位移,目前,其应用与研究多以静态测量为前提,针对结构动态位移测量的研究相对较少,因此,开展压力场连通管法动态测量精度参数研究,具有重要的意义。本文重点针对连通管弯曲布置以及桥梁结构振动对桥梁挠度测量精度影响研究。主要工作如下:(1)压力变送器选型。通过对目前市场上五种主流差压变送器的测量精度与动态性能的比较,并以我国华南地区一大型连续刚构桥为背景,提出了针对结构特性的压力变送器选型方法。压力变送器选型中,测量精度主要受结构挠度量值影响,动态性能受结构振动频率影响。(2)弯管布置方式对测量精度的影响。受管道布置时高差影响,连通管可能存在弯曲布置方式。基于ANSYS-FLOTRAN有限元计算结果和实测结果的对比分析表明,弯曲布置方式对测量结果影响较小,仅对距上端弯头1.5m范围内压力分布有影响。实际应用中,避开该影响范围基本可满足实际测量精度需要。(3)结构振动加速度影响。基于模型试验及现场测量结果,采用理论分析方法,研究了附着于结构上连通管内压强受振动加速度影响的规律。研究表明,结构振动加速度严重影响结构测量精度,因结构振动所引起的管内压强变化主要受加速度及连通管高差影响。在理论分析的基础上,建立了附加压强与加速度及连通管高差的函数关系,并通过模型试验及现场试验验证了公式的可靠性。
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