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1、基于磁通量传感器的桥梁拉索索力长效监测技术研究 柳州欧维姆结构检测技术有限公司2012年10月 拉索索力长效监测的重要性常规拉索索力监测手段的局限性磁通量传感器技术介绍基于磁通量传感器的桥梁拉索索力长效监测技术研究 基于磁通量传感器的桥梁拉索索力长效监测技术研究 拉索索力长效监测的重要性常规拉索索力监测手段的局限性磁通量传感器技术介绍基于磁通量传感器的桥梁拉索索力长效监测技术研究 基于磁通量传感器的桥梁拉索索力长效监测技术研究 钢丝的应力松弛 主梁及桥塔混凝土的收缩徐变 季节更替 气候变化等因素 会对整个桥梁结构产生影响 其外在反映最突出的表现 就是拉索索力重新分配导致主梁线形发生的变化 桥梁
2、结构的损伤通常会通过索力表现出来 一方面 一根拉索的损伤变化会在其本身索力和相邻索力的变化上表现出来 而外部则表现为主梁挠度发生变化 另一方面 主梁或桥塔的损伤变化会引起索力的变化 对拉索索力进行有效监测 分析 评估 是掌握桥梁运营状态 保障结构运营安全的的重要手段 拉索索力长效监测的重要性 索力长效监测的重要性 索力监测的目的和意义为拉索自身的运营状态提供直接依据为桥梁结构的技术状态评定提供重要依据为桥梁结构的科学养护提供重要参考通过索力分析能更好地理解桥梁结构机理 验证设计理论从而指导设计 施工监控 成桥验收 运营管理 科学养护等环节 均需要准确的索力信息 索力长效监测已成为桥梁健康安全监
3、测的重要内容 拉索索力长效监测的重要性 拉索索力长效监测的重要性常规拉索索力监测手段的局限性磁通量传感器技术介绍基于磁通量传感器的桥梁拉索索力长效监测技术研究 基于磁通量传感器的桥梁拉索索力长效监测技术研究 索力监测手段的局限性 拉索索力长效监测的重要性常规拉索索力监测手段的局限性磁通量传感器技术介绍基于磁通量传感器的桥梁拉索索力长效监测技术研究 基于磁通量传感器的桥梁拉索索力长效监测技术研究 磁通量传感技术介绍 磁通量传感器 EMSensor 基于铁磁性材料的磁弹效应原理进行测量 当受到外力作用时 铁磁性材料内部产生机械应力或应变 其磁导率发生相应变化 通过测定磁导率的变化来反映应力 或索力
4、 的变化 Domainvariationundertension Domainsundernotension Domainsinanunmagnetizedferromagneticmaterial Idealalignmentofdomainsinthesaturationregion Appliedfield Tensilestress formaterialwithnegativemagnetostriction Magnetoelastity stressdependenceofmagneticproperties Magneticfieldandstresscanrearranget
5、hedomains 磁通量传感技术介绍 结构简单 多重防腐 材料稳定 传感器不受力 抗干扰 耐老化 磁通量传感技术介绍 精度 重复性 水密性 抗干扰 偏心 接线长度 性能试验研究 磁通量传感技术介绍 非接触式测量有效地保证长期精度 磁通量传感技术介绍 重复性试验 磁通量传感技术介绍 磁通量传感器与标准传感器对比试验 磁通量传感技术介绍 安装偏心试验 磁通量传感器的技术特点 1 磁通量传感器为非接触性测量 不损伤结构 2 不需对被测件进行表面处理 不破坏构件原有防腐保护层 3 用模拟标定来实现运营状态下的数据校准 维护成本低 使用寿命长 4 抗干扰能力强 测量精度高 重复性好 5 系统可自动测量
6、和自动温度补偿 6 可直接显示力值 7 可与计算机系统相连 进行多通道数据采集和远程健康监测 磁通量传感技术介绍 磁通量传感器依靠合理的结构及技术特征 可靠地实现索力的长效监测 磁通量传感器的主要技术指标 1 测量范围 0 屈服应力 2 接线长度 300m 3 适应环境温度为 20 80 4 测量误差 1 FS 单根钢绞线测量 5 供电电源 AC100 240V 60 50HZ 磁通量传感技术介绍 拉索索力长效监测的重要性常规拉索索力监测手段的局限性磁通量传感器技术介绍基于磁通量传感器的桥梁拉索索力长效监测技术研究 基于磁通量传感器的桥梁拉索索力长效监测技术研究 平行钢丝斜拉索索力长效监测平行
7、钢绞线斜拉索索力长效监测拱桥吊杆索力长效监测运营中桥梁拉索索力长效监测索力监测的基本配置及系统架构 基于磁通量传感器的桥梁拉索索力长效监测技术研究 平行钢丝斜拉索索力长效监测平行钢绞线斜拉索索力长效监测拱桥吊杆索力长效监测运营中桥梁拉索索力长效监测索力监测的基本配置及系统架构 基于磁通量传感器的桥梁拉索索力长效监测技术研究 传感器的选型 由拉索外径确定传感器的规格型号 一般要求传感器的内径大于拉索外径大5 7mm 平行钢丝斜拉索索力长效监测 传感器与拉索配套安装工厂内制索时 索体制成并根据每根拉索的长度裁断后 将传感器套在拉索自由段上 再安装锚具 固定并保护传感器及信号线 此时传感器与拉索形成
8、整体 平行钢丝斜拉索索力长效监测 传感器与斜拉索配套标定 利用拉索出厂前的超张拉工序 进行传感器与斜拉索的配套标定 平行钢丝斜拉索索力长效监测 传感器的现场安装 传感器随拉索运抵施工现场 在完成挂索后 将传感器放入梁端预埋管内 信号线从预先开好的预埋管侧壁上的引线孔引出 再安装减震器 防水罩等部件 既不影响美观 又可使传感器处于保护之中 引至数据采集箱 平行钢丝斜拉索索力长效监测 平行钢丝斜拉索索力长效监测平行钢绞线斜拉索索力长效监测拱桥吊杆索力长效监测运营中桥梁拉索索力长效监测索力监测的基本配置及系统架构 基于磁通量传感器的桥梁拉索索力长效监测技术研究 OVM250 Z 智能型钢绞线拉索 在
9、钢绞线拉索塔端锚具中 选择三个孔位一体化装配用于单根钢绞线索力测量的磁通量传感器 形成智能型钢绞线拉索体系 与整体索力监测方式相比 这种模式有着很好的经济性 还能在一定程度上监测单根钢绞线之间受力的均匀性 平行钢绞线斜拉索索力长效监测 索力的测量计算 在挂索张拉时 分别将这三个孔位定为第一根 中间一根和最后一根 将三个孔位所测得的力的算术平均值乘以该束拉索的钢绞线总根数 测量计算出整束拉索索力 可以一定程度上监控单根钢绞线受力均匀性 适用于矮塔斜拉桥 斜拉桥等斜拉索体系 平行钢绞线斜拉索索力长效监测 传感器的选型 一般使用CCT20J型 平行钢绞线斜拉索索力长效监测 传感器的标定 在实验室中利
10、用张拉台座和标准传感器 轻松实现传感器标定 平行钢绞线斜拉索索力长效监测 在斜拉桥上的布置 锚具在塔内的分布比梁上密集 系统集成时可节省大量的信号线 同时塔内的温湿度比较恒定 无紫外线 风化 雨水等环境因素侵袭 利于仪器设备的工作及保护和长期运行 因此 空心塔形式的桥梁 索力传感器集成在塔端锚具中 将信号线从保护罩中引出 平行钢绞线斜拉索索力长效监测 在矮塔斜拉桥或实心塔上的布置 应用于矮塔斜拉桥 实心塔时 从方便测量及信号集成考虑 传感器装配在梁端锚具中 信号线从预埋管侧壁引出 平行钢绞线斜拉索索力长效监测 平行钢丝斜拉索索力长效监测平行钢绞线斜拉索索力长效监测拱桥吊杆索力长效监测运营中桥梁
11、拉索索力长效监测索力监测的基本配置及系统架构 基于磁通量传感器的桥梁拉索索力长效监测技术研究 传感器的选型 由拉索外径确定传感器的规格型号 一般要求传感器的内径大于拉索外径大5 7mm 拱桥吊杆索力长效监测 传感器与拉索配套安装工厂内制索时 索体制成并根据每根吊杆的长度裁断后 将传感器套在吊杆自由段上 再安装锚具 固定并保护传感器及信号线 此时传感器与吊杆形成整体 拱桥吊杆索力长效监测 传感器与吊杆配套标定 利用吊杆出厂前的超张拉工序 进行传感器与吊杆的配套标定 拱桥吊杆索力长效监测 传感器的现场安装 传感器随吊杆运抵施工现场 在完成挂索后 将传感器放入梁端预埋管内 信号线从预先开好的预埋管侧
12、壁上的引线孔引出 再安装减震器 防水罩等部件 既不影响美观 又可使传感器处于保护之中 拱桥吊杆索力长效监测 平行钢丝斜拉索索力长效监测平行钢绞线斜拉索索力长效监测拱桥吊杆索力长效监测运营中桥梁拉索索力长效监测索力监测的基本配置及系统架构 基于磁通量传感器的桥梁拉索索力长效监测技术研究 传感器的安装 利用磁通量传感器非接触式测量的特点 将传感器设计成哈弗式 直接在处于运营状态的拉索上制作安装 实现索力监测的目的 运营中桥梁拉索索力长效监测 传感器的选型 由拉索外径确定传感器的规格型号 一般要求传感器的内径大于拉索外径大5 7mm 运营中桥梁拉索索力长效监测 传感器的标定 采用同种材料及工艺制作相
13、同规格型号的标定试验索 额外再制作标定用的样品传感器 在实验室的张拉台座上进行配套力值标定和温度标定 运营中桥梁拉索索力长效监测 传感器的现场安装 传感器放置在桥面上方便制作安装的位置 一般需安装保护罩或防腐处理 一方面对传感器进行保护 另一方面避免传感器外罩对反射光线影响行车安全 运营中桥梁拉索索力长效监测 平行钢丝斜拉索索力长效监测平行钢绞线斜拉索索力长效监测拱桥吊杆索力长效监测运营中桥梁拉索索力长效监测索力监测的基本配置及系统架构 基于磁通量传感器的桥梁拉索索力长效监测技术研究 实现索力监测的基本配置 实现索力监测最基本的配置是磁弹仪 读数仪 和磁通量传感器 二者配套即可实现人工索力测量
14、 索力监测的基本配置及系统架构 索力监测系统的基础配置 索力监测系统的基础配置是数据采集箱 主要由磁通量传感器 开关集线箱 磁弹仪 数据传输线及布线管 仪器保护箱构成 数据采集箱有8 16 24 32 40通道等规格 按通道数最多可分别集成8 16 24 32 40台磁通量传感器 索力监测的基本配置及系统架构 离线检测系统 根据传感器的数量及分布情况在桥梁上设置一个或多个数据采集箱 实现人工定期数据采集 信息自动化监测技术的大量应用 是现代化发展的重要标志 具有减少人工成本 全天候作业 连续高频监测的特点 索力的健康安全监测 需要获得连续高频的数据 以便监测拉索的荷载响应情况 获得历史变化趋势
15、曲线 传统的管养方法 人工巡检的手段 越来越无法适应工程结构运营安全与健康管理的需要 也不符合信息时代发展的潮流 为满足大桥健康安全运营的需要 可采用远程在线监测模式对索力监测传感器进行系统化集成 索力监测的基本配置及系统架构 远程在线监测系统简述 在离线检测系统的基础上 增加数据传输系统 有线 无线或以太网传输 和数据处理系统 软件 就可以实现索力数据的实时在线监测 远程在线监测系统根据传感器的数量和分布来决定数据采集箱的型号 通道数 数量 总通道数 安装位置 具有自动测量 异常预警等功能 可根据需要自主设定采集的时间 频率 索力监测的基本配置及系统架构 索力监测的基本配置及系统架构 斜拉桥
16、索力监测系统布置示例 数据采集箱的安装位置根据工程实际来定 一般装在桥塔内或箱梁内 使仪器在一个相对稳定的环境中运行 也可安装在桥面上 一般一座桥塔上设置一个数据采集箱 集成该塔拉索上的磁通量传感器 如果传感器的数量较多 超过40台 也可一座桥塔设多个数据采集箱 索力监测的基本配置及系统架构 拱桥吊杆索力监测系统布置示例 数据采集箱的安装位置根据工程实际来定 一般安装在桥面上或箱梁中 按一个拱分上 下游设两个数据采集箱 分别集成上 下游吊杆上的磁通量传感器 索力监测的基本配置及系统架构 索力监测的基本配置及系统架构 1 夷陵长江大桥斜拉索索力监测 2 宜宾长江大桥斜拉索索力监测 3 广东阳江市西江特大桥斜拉索索力监测 4 天津南仓桥斜拉索监测 5 武广高铁武汉东湖特大桥吊杆索力监测 6 京沪高铁拱桥吊杆索力监测 共十座 7 宁杭高铁拱桥吊杆索力监测 两座 8 广珠铁路白坭河特大桥 虎跳门特大桥 杜坑特大桥吊杆索力监测 9 广深港沙湾特大桥吊杆索力监测 两座 10 广元市白水大桥体内预应力监测 11 成都双流机场飞机滑行道桥永存预应力监测 12 南宁葫芦鼎大桥体内预应力监测 13 南宁永
