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應用案例

長沙磁懸浮線瀏陽河大橋試驗

國內第一條自主設計、自主制造、自主施工、自主管理的中低速磁懸浮長沙建成,因此長沙也是繼上海之后,中國第二個開通磁懸浮的城市,其橫跨瀏陽河。本系統參與了磁懸浮線瀏陽河大橋的驗收測試,對橫跨瀏陽河段的磁懸浮橋進行了監測。實驗場景如圖1所示:

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圖1 磁懸浮線瀏陽河大橋

為了與其他各單位的傳統形變監測手段進行對比,在橋體上安裝了反射體,反射體為鐵皮做的0.3米邊長的三面角反射器,安裝位置如下所示:

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圖2 三面角的安裝

   在主跨橋的橋墩,主跨的1/4位置及主跨的1/2位置處分別布置好角反射器。其它單位也在這些位置處布置好傳統的形變監測傳感器。本次實驗進行了靜撓度及動撓度實驗。

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圖3 三面角的安裝位置

靜載試驗

邊跨靜載實驗分為3個階段:第一階段橋面南北兩車道無列車;第二階段一輛列車由西向東駛入,并停留在邊跨中心南側車道上;第三階段另一輛列車由東向西駛入,并停留在邊跨中心北側車道上,雷達對靜載實驗的全過程進行監測,測量結果如下圖所示:

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圖4 靜撓度實驗過程

如上述圖3所示,在第一階段橋面上無車輛駛來,所以在邊跨的1/4處及1/2處均無形變發生。在第二階段橋面上駛來一輛列車停留在磁懸浮鐵路雙軌的一側,可以看到由于此列車的加載,橋面的形變量在邊跨1/4處約為3mm,在邊跨1/2處約為4mm.第三階段橋面上再次駛來另一輛列車停止在磁懸浮鐵路雙軌的另一側,經過這一階段橋面繼續發生形變,在邊跨的1/4處形變約為6mm,在邊跨1/2處形變達到約8.3mm,上述實驗的整個過程能夠清晰的反映出靜撓度測試過程。

主跨上的靜載實驗

表1 形變監測雷達數據與Leica全站儀數據對比

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上述表格中的Leica全站儀數據來自于湖南交通規劃勘察設計院的測量結果,對比Leica全站儀與形變監測雷達測量結果,形變監測雷達能夠進行靜載實驗監測,且形變監測雷達的精度要優于全站儀。

動撓度實驗

為了充分檢測橋梁的狀況,分別進行了多個車速下的動撓度實驗。結果分別如下:

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圖5 動撓度實驗過程

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圖6為橋面上無車輛經過時監測的結果,該圖充分說明了雷達的形變監測精度優于0.1mm,圖7-11是車輛以一定的速度駛過橋面上,橫跨瀏陽河的大橋有三跨,分別為第一邊跨、主跨、第三邊跨。列車首先駛入第一邊跨使得在主跨上雷達監測位置出現向上形變的現象;緊接著列車駛入主跨,導致主跨監測位置處出現向下形變的現象,并且有形變量大小為:橋墩處形變<主跨1/4處<主跨1/2處;最后列車駛入第三邊跨,導致主跨雷達監測處出現向上形變的現象。整個過程的形變現象完全符合橋梁的受力規律。眾所周知,隨著車速的增加,車輛經過主跨的時間縮短,導致主跨發生形變這個過程的時間減短,這個結果在上述圖7-11中得到充分的體現。還有值得關注的圖7,列車以20km/h的速度行駛至橋面上時,由于磁懸浮列車與鐵軌有了一次觸碰,導致監測到了“砸軌”現象,這充分證明了雷達靈敏度高,甚至可觀測到磁懸浮車輛“砸軌”造成的橋梁細微振動。

雷達測量優勢

1、雷達測量精度非常高,對約100米處目標實測優于0.1mm;

2、雷達測量數據更新率很高,達到200Hz,能夠勝任高速高動態的測量;

3、雷達靈敏度高,甚至可觀測到磁懸浮車輛“砸軌”造成的橋梁細微振動;

4、測量效率高,多點多跨測量,非接觸式測量,部署快速,使用便利,綜合成本低;

5、自動化程度高,直接輸出實時數據,可與橋梁監測系統緊密對接。



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