[发明专利]一种桥梁动挠度在线监测方法与系统

说明书

本发明提供一种桥梁动挠度在线监测方法与系统，该系统包括数字成像装置、红外补光装置、成像目标板、反光装置和数据处理装置，红外补光装置发出红外光经反光装置反射后在成像目标板上形成红外光斑，数字成像装置采集成像目标板的数字图像，并传输到数据处理装置进行处理，得出每张图像采集时刻的各个反光板的实时纵向位移信息，对多个监测断面的实时纵向位移信息进行拟合后，即可得到该时刻的桥梁挠曲线。本发明采用光学成像与光线反射放大原理，不仅可以实现桥梁静态挠度监测，显著提高监测精度，还可以实现对桥梁动挠度的实时监测，动态获取桥梁在不同荷载作用下全跨不同位置的挠度，有效把控桥梁安全状态，避免桥梁超负载损伤。

技术领域

本发明属于桥梁动挠度监测领域，具体涉及一种桥梁动挠度在线监测方法与系统。

背景技术

桥梁的挠度，尤其是不同荷载通行下的动挠度，是评估桥梁安全状态的关键指标。因此，为了确保对桥梁结构服役性能的实时把握，有必要对桥梁挠度进行长期监测和定期检测。

对于大跨径桥梁挠度变化的测量，传统的人工方法耗时长，需要封闭交通，作业风险高，而激光挠度计成本高，难以大面积推广。同时，这两种方法都难以实现动挠度的实时测量。为了准确实时测量桥梁在不同行车荷载下的动挠度，需要采用一种桥梁动挠度在线监测方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种桥梁动挠度在线监测方法与系统，能够准确实时测量桥梁在不同行车荷载下的动挠度。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

本发明提供的桥梁动挠度在线监测系统，包括光电成像系统、反光装置以及数据处理装置，所述光电成像系统包括数字成像装置、红外补光装置和成像目标板；所述反光装置包括若干反光板和可旋转的反光板固定件，反光板通过反光板固定件悬挂于待测桥梁各个挠度监测断面下方；所述红外补光装置安装在桥梁与桥墩内侧的连接处，安装高度高于全部桥梁挠度监测断面的反光板上边缘，所述红外补光装置照射范围覆盖全部反光板，且各个反光板之间在桥梁量程内任意挠度下无相互遮挡；所述成像目标板竖直安装在红外补光装置同一侧的桥墩内侧，用于接收全部反光板反射的红外光斑；所述数字成像装置和数据处理装置安装在成像目标板对侧的桥墩内测，数字成像装置与数据处理装置之间设有数字链路，数字成像装置用于拍摄带有全部反光板反射的红外光斑的成像目标板图像并传输至数据处理装置，数据处理装置用于计算每个红外光斑的相对偏移尺寸，并根据相对偏移尺寸计算桥梁的挠度测量值。

所述桥梁挠度监测断面的反光板设置规则为：全部桥梁挠度监测断面下悬挂的所有反光板高度一致；桥梁跨度方向至少在L/4、L/2、L3/4这三个桥梁挠度监测断面下安装反光板，L为桥梁跨度；桥梁宽度方向不同桥梁挠度监测断面下的反光板相互错开，宽度方向各个反光板间距不小于2b，不大于4b，b为反光板宽度。

所述反光板固定件从上到下依次分为第一节段、第二节段和第三节段，第一节段的顶部固定连接到桥梁挠度监测断面底部的监测点，第一节段与第二节段之间为360度旋转连接，同时该旋转连接处设有锁止机构；第二节段与第三节段之间为±30度以内的旋转阻尼连接，旋转面为桥梁跨度高度所在平面；第三节段面向两个桥墩的两侧分别设有反光板。

所述第三节段的重心位于距离第三节段底部不超过第三节段高度的1/5处。

所述第二、三节段高度为5~30cm；

所述反光板为正方形的宽度为5~15cm的平面反光镜。

所述红外补光装置为点光源。

所述成像目标板为黑色哑光表面。

本发明提供的桥梁动挠度在线监测方法，包括以下步骤：

1）在待监测桥梁上安装桥梁动挠度在线监测系统，在L/4、L/2、L3/4这三个待测点安装反光板，L为桥梁跨度；