桥梁拉索索力长效监测技术研究 (2)

1、基于磁通量传感器的基于磁通量传感器的 桥梁拉索索力长效监测技术研究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柳州欧维姆结构检测技术有限公司20122012年年1010月月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常规拉索索力监测手段的局限性磁通量传感器技术介绍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常规拉索索

2、力监测手段的局限性磁通量传感器技术介绍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

3、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。运营安全的的重要手段。 拉索索力长效监测的重要性拉索索力长效监测的重要性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

4、，索力长效监测已成为桥梁健康安全监测的重要内容。力信息，索力长效监测已成为桥梁健康安全监测的重要内容。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常规拉索索力监测手段的局限性磁通量传感器技术介绍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索力监测手段的局限性常规索力监测手段简述常规索力监测手段简述结构计算法结构计算法不能经常性地进行分析模

5、型与实际结构的偏差，需要现场试验来修正压力传感器压力传感器最常见的传感器技术，广泛地应用于各个领域，适用于短期测量由于应用于索力监测时需要直接串联在受力结构中，在荷载的长期作用下，会出现材料徐变、零漂等问题，长期精度差，损坏或失效后很难更换或修复，因此不适用于索力长效监测千斤顶张拉法千斤顶张拉法不预装有索力传感器，其它测试方法不适用，又需要进行索力测量时的临时性措施在桥梁结构中，拉索的索力互相影响，因此千斤顶张拉法精度低，需要对拉索进行张拉，施工难度大，张拉重新锚固对原来已经稳定的结构是一种破坏，有可能会影响锚固可靠性。振动频率法振动频率法桥梁检测中较常用的技术由于惯性矩、弯曲刚度等参数难确定

6、，同时受到减震器、外护套、索长等影响，一般误差会超过10%，由于荷载振动或仪器自身的起振过于微小，不适用于长期连续的自动监测要求。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常规拉索索力监测手段的局限性磁通量传感器技术介绍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技术介绍 磁通量传感器（EM Sensor）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

7、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）的变化。Domain variation under tensionDomains under no tensionDomains in an unmagnetized ferromagnetic material Ideal alignment of domains in the saturation region Applied field:Tensile stress (for material with negative magnetostriction):Magnetoelastity stress d

8、ependence of magnetic propertiesMagnetic field and stress can rearrange the domains:磁通量传感技术介绍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：性能试验研究：磁通量传感技术介绍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磁通量传感技术介绍020406080100120140020406080100120140160180200 第2次张拉 第3次张拉 第1次张拉力值（

9、KN）积分值重复性试验重复性试验磁通量传感技术介绍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器与标准传感器对比试验磁通量传感技术介绍磁通量传感技术介绍安装偏心试验安装偏心试验传感器型号CCT20钢绞线型号15.24测量温度29测量条件测量位置第1次积分第2次积分第3次积分第4次积分第5次积分积分均值钢绞线居中离某端1.8m182.4183.0182.9182.6182.8182.74平偏心离某端1.8m182.8183.4183.3183.2182.7183.08斜偏心离某端1.8m183.8183.0183.3182.8182.6183.1磁通量传感器的技术特点：磁通量传感

10、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技术介绍磁通量传感器依靠磁通量传感器依靠合理的结构及技术合理的结构及技术特征，可靠地实现特征，可靠地实现索力的长效监测索力的长效监测磁通量传感器的主要技术指标：磁通量传感器的主要技术指标： （1）测量范围：0屈

11、服应力 （2）接线长度：300m （3）适应环境温度为：-2080 （4）测量误差：1%FS（单根钢绞线测量） （5）供电电源：AC 100240V，60/50HZ磁通量传感技术介绍磁通量传感技术介绍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常规拉索索力监测手段的局限性磁通量传感器技术介绍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钢丝斜拉索索力长效监测 平行钢绞线斜拉索

12、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拱桥吊杆索力长效监测 运营中桥梁拉索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丝斜拉索索力长效监测 平行钢绞线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拱桥吊杆索力长效监测 运营中桥梁拉索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基

13、于磁通量传感器的桥梁拉索索力长效监测技术研究型号规格型号规格内径内径（mm）外径外径（mm）长度长度（mm）配套锚具配套锚具CCT70S70143275LZM7-37CCT75S75155279LZM7-55CCT80S80160279LZM7-61CCT85S85165279LZM7-73CCT90S90170320LZM7-85CCT95S95175320LZM7-91CCT100S100178320LZM7-109CCT110S105188350LZM7-121、127CCT120S120200350LZM7-139、151、163CCT130S130215375LZM7-187、199

14、CCT140S140235375LZM7-211、223、241CCT150S145240399LZM7-253、265CCT160S147240399LZM7-283、301、313备备 注注超出表中的型号规格可根据用户要求另行设计超出表中的型号规格可根据用户要求另行设计传感器的选型：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57mm。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传感器与拉索配套安装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

15、索形成整体。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平行钢丝斜拉索索力长效监测传感器的现场安装：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平行钢绞线斜拉索索力长效监测 拱桥

16、吊杆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基于磁通量传感器的桥梁拉索索力长效监测技术研究 OVM250OVM250（Z Z）智能型钢绞线拉索：）智能型钢绞线拉索： 在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平行钢绞线斜拉索索力长效监测索力的测量计算：索力

17、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平行钢绞线斜拉索索力长效监测传感器的选型：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平行钢绞线斜拉索索力长效监测传感器的标定：传感器的标定：在实验室中利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平行钢绞线斜拉索索力长效监测在斜拉桥上的布置：在斜拉桥上的布置： 锚具在塔内的分布比梁上

18、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：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丝斜拉索索力长效监测 平行钢绞线斜拉索索力长效监测平行钢绞线斜拉索索力长效监测

19、拱桥吊杆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基于磁通量传感器的桥梁拉索索力长效监测技术研究型号规格型号规格内径内径（mm）外径外径（mm）长度长度（mm）配套锚具配套锚具CCT70S70143275LZM7-37CCT75S75155279LZM7-55CCT80S80160279LZM7-61CCT85S85165279LZM7-73CCT90S90170320LZM7-85CCT95S95175320LZM7-91CCT100S10017

20、8320LZM7-109CCT110S105188350LZM7-121、127CCT120S120200350LZM7-139、151、163CCT130S130215375LZM7-187、199CCT140S140235375LZM7-211、223、241CCT150S145240399LZM7-253、265CCT160S147240399LZM7-283、301、313备备 注注超出表中的型号规格可根据用户要求另行设计超出表中的型号规格可根据用户要求另行设计传感器的选型：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57mm。拱桥吊杆索力长效监测拱

21、桥吊杆索力长效监测传感器与拉索配套安装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拱桥吊杆索力长效监测传感器的现场安装：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拱桥

22、吊杆索力长效监测 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平行钢绞线斜拉索索力长效监测 拱桥吊杆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：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运营中桥梁拉索索力长效监测型号规格型号规格内径内径（m

23、m）外径外径（mm）长度长度（mm）配套锚具配套锚具CCT70S70143275LZM7-37CCT75S75155279LZM7-55CCT80S80160279LZM7-61CCT85S85165279LZM7-73CCT90S90170320LZM7-85CCT95S95175320LZM7-91CCT100S100178320LZM7-109CCT110S105188350LZM7-121、127CCT120S120200350LZM7-139、151、163CCT130S130215375LZM7-187、199CCT140S140235375LZM7-211、223、241CCT1

24、50S145240399LZM7-253、265CCT160S147240399LZM7-283、301、313备备 注注超出表中的型号规格可根据用户要求另行设计超出表中的型号规格可根据用户要求另行设计传感器的选型：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57mm。运营中桥梁拉索索力长效监测运营中桥梁拉索索力长效监测传感器的标定：传感器的标定： 采用同种材料及工艺制作相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运营中桥梁拉索索力长效监测传感器的现场安装：传感器的现场安装

25、： 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丝斜拉索索力长效监测 平行钢绞线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拱桥吊杆索力长效监测 运营中桥梁拉索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：实现索力监测的基本配置：

26、 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 。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索力监测系统的基础配置：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索力监测的基本配置及系统架构 离线检测系统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

27、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索力监测的基本配置及系统架构远程在线监测系统简述：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。