桥梁监测的“火眼金睛”——桥梁变形测试新技(2)

基于激光基准的桥梁挠度监测系统

激光基准图像测量方法是将激光技术和视觉测量技术相结合的一种非接触变形测量方法。激光图像测量方法具有测量速度快、精度高、稳定性好等特点，可实现远距离自动连续测量，近年来广泛应用于结构变形测量和工业生产中。

激光基准图像测量方法是将智能激光靶标固定在结构待测点处, 从激光器发出的基准激光束照射在接收靶标的透射式接收屏上，形成一个带圆形光斑的靶标图像光图信息，被后置的CCD摄像机接收。CCD摄像机输出的视频信息经过处理单元解算处理后，得到光斑在接收屏上的几何坐标位置。当被测结构受外界环境的影响, 沿某个方向移动了某一个位移量，则接收靶标上的光斑图像产生相对位移。通过采集和处理前后两次的图像信息， 就可解析出结构相对多维度变形信息。

基于以上原理，长安大学结构智能检测研究所研发了激光基准桥梁结构挠度多维度智能实时监测系统。该系统基于双激光基准实现桥梁的多维挠度参数检测，利用光电检测技术将桥梁结构的多维挠变信息转换为激光光斑中心在靶标平面上的坐标变换，通过数字图像处理技术求取出激光光斑中心的坐标信息，从而间接解算出桥梁结构的挠变信息。并通过无线4G-DTU实现数据远程传输，方便用户通过Web和App进行信息的查看和处理。

?

图4 基于双激光基准的梁体结构变形监测原理

激光基准桥梁挠度多维度智能实时监测系统具有如下技术特点：（1）采用激光基准，测试精度高，稳定性好；（2）利用智能漫射靶标，实时性高，嵌入式处理能力强；（3）数据网联远程云平台，无人值守，实时无线监测；（4）检测精度可达；（5）云平台存储，跨平台Web和手机APP方便用户进行数据查询和处理。

基于激光基准的桥梁挠度多维度智能实时监测系统，结构简单、安装方便、抗干扰能力强。系统采用太阳能光伏系统供电，安装不受环境的限制，可实现全天候桥梁多维度挠度检测。被测桥梁的检测数据通过GPRS/4G网络传输到云服务器终端，在Web端和手机Android端便可实现实时在线监测。

工程应用

桥梁荷载试验中的相对变形测试

桥梁控制截面位移测试是桥梁荷载试验的重要测试内容，也是桥梁整体刚度评价的重要依据。依托某五跨钢管混凝土系杆拱桥（跨径组合为50+50+80+50+50m），采用QBD-A型远距离桥梁变形测试系统进行静态挠度测量。整个测试过程采用无靶标测量模式，测试距离150m，焦距250mm。

?

图5 测点选择示意

?

图6 静载试验测试结果示意

测试结果表明，采用基于图像法的结构变形测试系统，可以实现桥梁特征点的非接触、远距离、高精度、免靶标多点位移测试。测试过程中，图像清晰，测点捕捉简单快捷，不易脱靶，且测试结果稳定、精度高、速度快，极大提高了工作效率。

桥梁变形实时动态监测

1.基于图像法的实时动态变形监测

依托工程——沪苏通大桥主航道桥。该桥主跨1092m，是世界上最大跨度公铁两用斜拉桥。大桥主塔高330m，采用钻石形混凝土塔柱结构，主梁采用钢桁梁。其29#桥塔采用塔梁同步施工的技术方案，如果采用传统设备对桥塔变形进行人工观测，仅能做到对“静态”桥塔的测量，无法实现动态观测，观测效率低、数据量少、数据时效性差，难以满足塔梁同步施工的技术要求。

为了实时掌握桥塔施工中的纵、横向位移和扭转特征，在承台对角线布置两套QBD-B型结构变形实时动态监测系统，用于观测桥塔顺桥向变形、横桥向变形、扭转变形，实现主塔位移的实时高精度测量。该变形实时测试系统主要由高性能处理器、图像采集装置、长焦镜头、云台、特征标志件、测距模块、数据传输模块及分析软件组成，可实时显示主塔的多点纵横向位移动态时程曲线；通过设置阈值，实现变形预警功能；基于WED技术，可实现远程测试，满足长期监测要求。

?

图7 监测系统布置

文章来源：《分析测试技术与仪器》 网址: http://www.fxcsjsyyq.cn/zonghexinwen/2020/1112/391.html