桥梁结构应力与变形监测方法及其精度分析
2015-08-26
0 前言
桥梁结构的长期可靠性越来越得到人们的重视，并积极发展大跨度桥梁的长期健康监测系统[1-5]。但目前长期健康监测系统主要针对于少量的特大型桥梁及高重要性等级的桥梁，然而出现问题较多的正是数量巨大的大、中跨度桥梁，其中混凝土桥梁占了很大比例。目前有为数不少的运营中公路、铁路混凝土桥梁存在承载能力不足，冲击振动过大，混凝土开裂等病害，这些情况对双曲拱桥、桁架拱桥以及肋拱桥等桥型而言更为严重。病害的原因主要有：设计不尽合理、施工水平差，使用材料质量低，过载重车碾压，混凝土的收缩徐变引起几何变位，混凝土在所处环境中受腐蚀，墩台的不均匀沉降等。
对于目前数量巨大的既有混凝土桥梁不可能也没有必要全部进行实时在线的健康监测。在健康监测系统之余，可以结合应用目前常用于桥梁施工监控中的一系列传感器等设施并辅以常规检测，建立经济可行的自施工阶段至运营的长期跟踪监测体系，这对桥梁的长期安全使用，降低长期检测维修费用有重要的意义，也为完善桥梁的档案资料有积极的意义。
1 桥梁长期可靠性监测内容
大中跨度混凝土桥梁的长期可靠性监测是保证桥梁安全使用与降低长期维修费用的有效措施，长期可靠性监测的内容主要包括：桥跨结构受力监测，桥跨结构变形监测，桥梁周围环境因素的监测，以及桥梁的表观检测等。结构受力监测是指桥梁控制截面、特定构件的长期应力应变监测。变形监测是跟踪测试桥跨结构控制截面，特定构件位置以及桥梁墩台的几何变位情况以及其随时间的发展情况。桥梁周围环境因素监测是指桥梁周围温度、湿度、风速、风向等的监测。表观状况检测的主要内容有：各类构件混凝土腐蚀、开裂等表观状况及混凝土的表观强度，附属设施如支座、伸缩缝等的工作性能，桥面铺装的平整状况及其与桥头引道的连接情况，分隔带与栏杆和路灯杆的损坏情况等。表观状况检测可直接应用桥梁日常的养护工作中的资料。
2 应力应变长期监测
应力应变长期监测对仪器设备的要求为：精度高，长期稳定性好，受外界干扰小。除了要求仪器本身的性能稳定，同时要求测点位置妥善布置并有利于保护，进一步减小外界各种不利因数的影响。对于钢筋混凝土拱桥，应力应变长期测点应布置为受力钢筋测点或埋设到混凝土内部，尽量减少混凝土表面应力测点的布置。
