一种多跨大纵坡连续刚构桥主梁竖向位移的监测方法

技术领域

本发明涉及一种多跨大纵坡连续刚构桥主梁竖向位移的监测方法，属于桥梁监测技术领域。

背景技术

大跨度连续刚构桥营运期间最关键的技术指标即为主梁竖向位移，在恒载和可变荷载作用下主梁竖向位移是反应大跨度连续刚构桥结构受力状态和结构安全的重要技术指标。为确保大跨度连续刚构桥主梁竖向位移在安全范围内，有必要对大跨度连续刚构桥主梁竖向位移进行实时监测。

当前对大跨度连续刚构桥主梁竖向位移的监测主要采用基于连通管原理的挠度传感器，《公路桥梁结构监测技术规范》(JTT1037-2022)8.4.1b)条中规定，挠度传感器精度宜不大于0.75％，最大允许误差宜不大于2mm的要求，经反算挠度传感器的量程不宜超过3m。而对形如贵州山区的大跨度连续刚构桥，为更好跨越峡谷，常常采用大跨度和大纵坡的连续刚构桥，大跨度和大纵坡会导致沿刚构桥长度方向布置的监测线较长，使得挠度监测传感器起、终点间高差超过3m的情况，由于独立的监测线路中任意两个挠度传感器的安装高差不能超过挠度传感器的量程，现有的监测方法不能满足上述规范对挠度传感器最大允许误差的要求。

发明内容

鉴于此，本发明的目的是提供一种多跨大纵坡连续刚构桥主梁竖向位移的监测方法，可以克服现有技术的不足。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种多跨大纵坡连续刚构桥主梁竖向位移的监测方法，包括以下步骤：

s1、在刚构桥两端设置起点和终点，起点和终点之间设置若干转点，将起点和终点之间的监测线分隔成若干短监测线，并且起点、终点及每个转点处均设有存在高度差的挠度传感器，且相邻挠度传感器的高差不超过挠度传感器的量程；

s2、以起点为基准点，计算各条短监测线中任一转点相对于基准点的竖向位移，该竖向位移即为主梁的竖向监测位移。

进一步地，步骤s1中，以起点为基准点，在所述起点、终点分别布置初始挠度传感器和末端挠度传感器，在各个转点处分别布置存在高度差的两件挠度传感器，通过两件挠度传感器使具有高度差的短监测线相互衔接起来。

进一步地，以所述起点和终点的挠度传感器液高值，结合挠度传感器的量程，计算短监测线的最小分隔数量，计算公式为：L

式中，H为起点和终点的挠度传感器液高值，H＝L*a，

L为起点和终点的监测线长度；

a为桥梁的纵坡率；

r为挠度传感器的量程。

进一步地，从基准点至终点方向，对各个转点及对应的短监测线进行编号：转点1、转点2......转点i，其对应分割的短监测线对应为短监测线1、短监测线2......短监测线i。

进一步地，步骤s2中的多条短监测线中，任一转点相对于基准点的竖向位移计算公式为：

N

式中，N

n

H

H

H

H

进一步地，根据竖向位移计算公式，训练监测模型，通过所述监测模型实时监测任一转点相对于基准点的竖向位移。

进一步地，将监测模型与远程终端电信连接，实时发送监测信息，包括短监测线编号、转点编号、对应转点相对于基准点的竖向位移。

进一步地，在监测模型设置监测阈值，将多条短监测线中任一转点相对于基准点的竖向位移与监测阈值比较，将超出监测阈值的监测信息发送至远程终端。

进一步地，所述监测阈值为多个与每个转点相对应的分项阈值，将多条短监测线中各转点相对于基准点的竖向位移逐一与对应的分项阈值比较，将超出分项阈值的监测信息发送至远程终端。

与现有技术比较，本发明公开的一种多跨大纵坡连续刚构桥主梁竖向位移的监测方法，其有益效果是：

为克服多跨大纵坡连续刚构桥沿桥梁长度方向布置的超长监测线的两端高度差超过挠度监测传感器量程的问题，采用设置转点的方法将超长监测线分割成多条短监测线，使每条短监测线两端高度差减小至监测量程范围内，进而满足监测要求，该方法构思巧妙，优化监测方法，并且可大大简化现场传感器安装和运维工作量，具有良好的经济实用性。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中转点的布置结构示意图；

图3为图1中A部分局部放大示意图；

图4为挠度传感器的安装结构示意图；

图5为贵州某多跨大纵坡连续刚构桥的监测示意图；

图6为图5中转点的布置结构示意图。

具体实施方式

以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

为解决多跨大纵坡连续刚构桥沿桥梁长度方向布置的监测线较长，使得挠度监测传感器起、终点间高差超过3m，导致无法满足监测要求的问题。本发明第一个实施例提供了一种多跨大纵坡连续刚构桥主梁竖向位移的监测方法，如图1-图4所示，其将沿刚构桥长度方向布置的、高差超过监测设备量程的一条长监测线通过若干转点分割成多条短监测线。以起点为基准点，在所述起点、终点分别布置初始挠度传感器和末端挠度传感器，在各个转点处分别布置存在高度差的两件挠度传感器，通过两件挠度传感器使具有高度差的短监测线相互衔接起来。每条短监测线两端的挠度传感器之间高差不超过挠度传感器的量程，进而解决了目前采用基于连通管原理的挠度传感器来进行多跨大纵坡连续刚构桥主梁竖向位移时，刚构桥两端对应的起终点间高差超过3m而无法进行监测的问题。

其具体步骤包括：

s1、在刚构桥两端设置起点和终点，起点和终点之间设置若干转点，将起点和终点之间的监测线分隔成若干短监测线，并且起点、终点及每个转点处均设有存在高度差的挠度传感器，且相邻挠度传感器的高差不超过挠度传感器的量程；

s2、以起点为基准点，计算各条短监测线中任一转点相对于基准点的竖向位移，该竖向位移即为主梁的竖向监测位移。

在步骤s1中，以所述起点和终点的挠度传感器液高值，结合挠度传感器的量程，计算短监测线的最小分隔数量，计算公式为：L

式中，H为起点和终点的挠度传感器液高值，H＝L*a

L为起点和终点的监测线长度，由桥梁自身长度及起点、终点的布置位置确定；

a为桥梁的纵坡率，由桥梁自身结构确定；

r为挠度传感器的量程，挠度传感器自身结构确定；

根据短监测线的最小分隔数量，可以确定转点数量，在尽可能减少挠度传感器安装数量的同时，满足监测要求。

为了便于监测和记录，从基准点至终点方向，对各个转点及对应的短监测线进行编号：转点1、转点2......转点i，其对应分割的短监测线对应为短监测线1、短监测线2......短监测线i。

本发明实施例的多跨大纵坡连续刚构桥，挠度传感器可布置在刚构桥的箱梁内。由于刚构桥端部支撑梁的梁端截面箱梁顶板和底板厚度较大，不便于挠度传感器的水箱的架设，因此起点的挠度传感器要布设在离梁端一定距离处，该距离根据梁端尺寸确定。

步骤s2中的多条短监测线中，任一转点相对于基准点的竖向位移计算步骤如下：

s2.1、计算短监测线1中的转点1相对于基准点对应的主梁竖向位移N

N1＝H

s2.2、计算短监测线2两端的液高差：

n

以此类推，可得到任一短监测线两端的液高差：

n

s2.3、计算短监测线2中的转点2相对于短监测线1中基准点对应的主梁竖向位移：

N

以此类推，可得到任一短监测线中，转点i相对于短监测线1中基准点对应的主梁竖向位移Ni：

N

式中，H

H

H

H

H

本发明第二个实施例在上述第一个实施例的基础上，提供了一种多跨大纵坡连续刚构桥主梁竖向位移的监测方法，为了便于实时自动化监测，根据上述的竖向位移计算公式，训练监测模型，通过所述监测模型实时监测任一转点相对于基准点的竖向位移。

还可将监测模型与远程终端电信连接，实时发送监测信息，便于监测人员及时查看监测情况，及时制定维护措施。所述监测信息包括短监测线编号、转点编号、对应转点相对于基准点的竖向位移，通过设置监测线编号、转点编号可以快速找到对应的监测位置，及时发现问题并及时采取措施，确保桥梁结构安全稳定运行。同时，将监测信息数据及时录入远程终端，保存，便于今后的管理和分析。

监测时，可在监测模型设置监测阈值，将多条短监测线中任一转点相对于基准点的竖向位移与监测阈值比较，将超出监测阈值的监测信息发送至远程终端。其中，监测阈值不大于主梁的竖向监测位移的10％。

具体地，所述监测阈值为多个与每个转点相对应的分项阈值，将多条短监测线中各转点相对于基准点的竖向位移逐一与对应的分项阈值比较，将超出分项阈值的监测信息发送至远程终端。

在上述实施例一和实施例二的基础上，以贵州某多跨大纵坡连续刚构桥为例，如图5-图6所示，提供了一种多跨大纵坡连续刚构桥主梁竖向位移的监测方法。刚构桥全长为553.6m，桥的纵坡率为2.48％，在刚构桥两端设置起点和终点，起点布置位置根据桥梁端部支撑梁的梁端尺寸确定，起点与梁端之间的距离为6m，起点和终点之间的监测线长499.2m。

起点和终点的挠度传感器液高值H＝499.2*0.00248＝12.38m，其高差超过挠度传感器的量程3m。计算短监测线的最小分隔数量，L

如图2，起点和终点之间的监测线分隔成6段，从起点开始，依次标记为监测线1，监测线2......监测线6，对应地，设置的转点数量依次标记为转点1、转点2......转点5。

在起点、终点、转点1、转点2......转点5位置对应安装挠度传感器，即可进行主梁竖向位移的实时监测。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式保密的限制，任何未脱离本发明技术方案内容、依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。