倾角法测桥梁挠度研究

倾角法测桥梁挠度研究

杨莹浩

陕西高速公路工程试验检测有限公司陕西西安710086

摘要：本文通过对倾角法的原理介绍及检测方法，阐述了倾角法在桥梁挠度的优势及适用范围。

关键词：桥梁挠度倾角法简支梁

1.概述

使用倾角法测量桥梁的挠度，并不同于传统的方法如百分表法、水准仪法直接测得桥梁某一点的挠度值，而是首先使用倾角仪测得桥梁变形时几个截面的的倾角，根据倾角拟合出倾角曲线，进而得到挠度曲线，这样就可以求得桥梁上任意一点的挠度值。倾角法实际上是一种间接地得到桥梁挠度的方法，因此准确地获取桥梁变形时截面的倾角值，是整个测量工作至关重要的一步。

2.原理

在待测桥梁上选定的k个测点上布设倾角仪,必须在支点上布设倾角仪，并假定桥梁变形在弹性范围内。根据加载前后每一测点倾角仪输出的电压差，就可以得到被测桥梁上的k个倾角值αi(i=1,2,…k)，即可得各点的斜率θi(i=1,2,…k)。根据k个点的斜率，拟合出连续光滑的倾角曲线θ(x)，然后求积分，并根据支座处位移为零的边界条件，得到桥梁变形的挠度曲线y(x)，输入任意点的坐标值，即可得到该点的挠度。

以简支梁为例，如图1所示。

图1用倾角仪测量桥梁挠度

3.简支梁试验

为了检验用倾角仪测量桥梁挠度的可靠性，在室内简支钢梁上作了大量静挠度的试验，并用百分表测得了一些控制点的实测挠度值。本次试验梁长3.1m，跨中加载，倾角仪从左至右编号为1～8，位置坐标分别为0m、0.65m、1m、1.3m、1.8m、2.1m、2.45m和3.1m。百分表测出0.75m、1.55m、2.35m处的真实挠度。试验示意图见图2，试验结果见表1，挠度曲线拟合图见图3。

本次试验结果表明，倾角仪测量计算值与百分表实测值相对误差精度能满足工程的要求，测量桥梁截面倾角来计算桥梁挠度是可行的。

图2试验示意图（单位：mm）

表1简支梁荷载测量结果

测点百分表实测值（mm）倾角仪测量计算值（mm）相对误差（%）0.75m处-1.04-1.024-1.541.55m处-1.49-1.455-2.352.35m处-1.01-0.978-3.17

图3简支梁试验挠度曲线拟合图

4.结论

（1）当桥梁受荷载产生挠曲变形时，挠度用公式来表达，式中为沿线路方向的坐标轴，为倾角曲线，为挠度曲线。因此通过测量桥梁截面的倾角来计算桥梁挠度是可行的。

（2）为得到桥梁变形的挠度曲线，并给出连续光滑的倾角曲线可采用分段曲线拟合方法或分跨最小二乘法，通过计算程序很容易由倾角来计算桥梁的挠度。

（3）室内简支梁试验证明，通过测量桥梁截面倾角来计算桥梁挠度是可行的，精度能满足工程的要求。

（4）利用倾角仪测量桥梁的挠度不需要任何静止的参考点，降低了对环境条件的依赖，加之在桥面上工作，大大提高了测量效率，缩短了封桥时间，因此适宜于测量跨河桥、跨线桥、高架桥的挠度，具有很强的工程实用价值和广阔的工程应用前景。

参考文献

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