桥梁建成通车后,会有一个漫长的使用周期,从开始运行,到性能慢慢变差,再到需要大修、加固,甚至最终“退休”。这个过程和人的一生有点像。当人们年纪大了,体力会下降,身体机能也会变弱。桥梁在常年使用后,其结构也会慢慢出现各种变化,比如梁体移位、桥墩变形等。
不过人和桥梁不一样,因为人累了可以休息、恢复,但桥梁正式运行后,自始至终都要承担着交通荷载,几乎没有休息的时间。不管是城市里的立交桥,还是跨江、跨海的大型桥梁,每天都要承受车辆反复通行,这其中,振动的变化时刻影响着桥梁整体结构的安全性。针对这一指标,WITBEE®万宾科技®智能加速度监测仪EN302-XYZ为此带来了全天候的监测手段。
一、如何进行24小时的测量
桥梁的使用周期不只是由设计的年限决定,还和实际交通、环境条件息息相关。因为其设计寿命是根据标准的荷载、材料和环境条件计算出来的,但实际使用中,受交通量变大、环境恶化、城市发展等,可能让桥梁承受比设计时更大的压力。比如有些几十年前建的桥梁,当初设计时所考虑的交通量远低于现在,车辆反复经过的次数比原来多很多。
车辆经过桥面时产生的压力,并不是固定不变的,而是以不断变化的方式传递到桥梁的结构上,这种变化会让桥梁内部产生振动反应。不同类型的车辆,重量、行驶速度等都不一样,这就导致桥梁一天当中要承受很多种不同频率、不同强度的振动。对于那些车流量大的桥梁来说,这种振动几乎一整天都不会停。而智能加速度监测仪从全天候监测的角度出发,可以实时采集桥梁运行期间的振动频率变化,再通过5G/4G网络将其同步上传到平台上,从而实现24小时的健康守护。
二、技术原理
在技术原理上,智能加速度监测仪采用了超低噪声的加速度芯片和三轴加速度监测技术,能从多个方向实时测量桥梁的振动指标。这是因为在车辆经过时,桥梁产生的振动不是单一方向的,而是会同时在纵向、横向和竖向这三个方向出现。三轴加速度监测技术可以同时记录这三个方向的加速度变化,这样就能更全面地呈现出桥梁的振动特点。
与此同时,智能加速度监测仪还结合了数字滤波技术,可以立即对采集到的数据进行处理,并在一定程度上避免环境干扰和无关信号,让振动数据变得更稳定、更有用。同时通过对这些数据进行整理、分析,管理部门就能慢慢掌握桥梁在不同交通条件、不同时间段、不同环境下的振动变化规律。
尽管桥梁不像人一样可以通过休息缓解疲劳,但通过实时记录其振动状态,逐步反馈桥梁的运行情况,可以为桥梁整个使用周期的管理提供可靠的数据支撑,保证管理单位可以及时帮助桥梁“强筋健骨”。