基于EM 传感器的桥梁索力实时监测

基于EM 传感器桥梁索力实时监测
  摘要:随着我国的经济发展,基础建设成为国家经济发展的前提条件。我国的地理环境各不相同,桥梁建设成为各地之间的道路连接的重要建筑。由于地理环境复杂,桥梁的施工建设难度也不一样,桥梁工程建设施工质量对于保障桥梁的安全使用有着直接影响,因此在进行桥梁施工建设当中需要进行施工监测,确保施工的顺利进行。缆索在我国的桥梁建设当中是重要的结构组成,在桥梁的承力中是极为重要的。正是因为缆索的重要性,所以需要在其施工建设当中对于其受力进行实时监测,了解其使用期间的受力状态,促进桥梁建设安全顺利进行。
        关键词:EM传感器,道路桥梁,索力监测
相关系数检验        引言:随着我国的科学技术的发展,我国的道路建设不断完善,一些道路艰险地区天堑变通途,促进我国的道路不断完善。道路桥梁建设当中,采用拉索类结构是我国普遍采取的措施,例如我国著名的桥梁工程杭州湾跨海大桥,苏通大桥等一系列工程,这些特大桥梁的建设标志着我国的桥梁建设施工技术已经走到了世界前列。伴随着缆绳桥梁技术的应用,我国的道路桥梁建设势必会更加蓬勃发展。桥梁的安全使用与缆索有着巨大的关联,随着我国加大对于道路安全整治,桥梁缆索成为桥梁监测的关键部位,监测其在施工和使用当中的工作
状态,确保大桥的安全使用。
夏尔丹>anycasting        1、EM索力监测系统介绍
        EM索力监测系统是美国IIS公司自主开发的世界上唯一一款直接测量钢索内力的传感系统。一经安装,EM索力监测系统可实时、连续、动态采集钢索内力,并可实现信号的数显、无线或有线传输。由于其通过钢材磁通量的变化直接测量钢索内力,无需通过频率、应变等信息换算内力,因此能达到更高的精确度和可靠性。该系统已在美国、日本和欧洲等国成功运用于桥梁拉索、大型空间网架钢构件及结构构件预应力索的索力监测项目中。EM传感器(Elasto-Magnetic sensor)可被用于测量钢索索力,现已被广泛应用于具有拉索体系的桥梁,预应力混凝土结构,地锚系统,和各类张悬系统的索力测量。在欧洲、美国、日本和中国的一些实际工程中,EM传感器已经在桥梁结构监控系统得以商业化应用。有些已经服役超过10多年。事实证明,EM传感器完全满足系统设计要求。
        EM传感器由初级线圈和次级线圈 (感应线圈) 组成。初级线圈通过电流磁化铁磁索体,次级线圈接收的感应电动势,,(这是基于磁通的变化率和相对渗透率成正比)。随着核心渗透率的变化, 输出电压也随之变化。通过对输出电压进行标定校准,便可测量力。
        EM传感器已被认为是一种有效的非接触、直接测定拉索索力的有效手段,它精度高,
精度与称重传感器相差2% 以内。同时,该技术具有不受构件尺寸及环境限制的优点, (如减震器、拉索长度和自身缺陷等)。因为EM传感器仅依赖于材料属性本身在某一点上的材料属性。EM传感器结构简单,主要由漆包线制作的磁化线圈和感应线圈,热敏电阻,空心轴,壳体,密封材料和导线组成。为了适应既有桥梁拉索的测量需要,现场制作的EM传感器的空心轴和壳体需要设计为Half结构,在现场拼装后,使用漆包线在现场缠绕线圈。最后填充密封材料做封装处理即可。
        EM传感器通过感应线圈测量得到相对磁导率。根据法拉第定律,当磁通量变化时,感应线圈就能获取一个电压信号。在感应线圈上的感应电压值跟感应线圈匝数和线圈包络的有效截面积成正比。当铁磁材料受力时,相对磁导率发生变化,磁导率及温度修正后的磁导率û可以通过下列表达式计算:
        由此可见,此项技术不仅克服了通常使用的无损检测技术的缺点,同时,还继承了无损检测固有的优点。它能直接测量钢绞线和拉索的内应力。对新结构安装简便和对已有结构现场安装适应性强是EM传感器的最主要的特点之一。它结构紧凑、操作方便、测量准确和存在理论上无限使用寿命,这些都是其显著的特点。
        2、EM索力监测系统在预应力索中的运用
        基于铁质材料的磁弹特性,EM传感器通过对被测体在磁场中的反应来测量被测体的力值或者应力;换句话说,EM传感器能够获得被测体的磁特性变化。但是,铁质材料的磁特性不仅取决于作用于它的磁场,还取决于它所受到的力和温度。因此,介于影响铁的磁特性的多样性,和获得更高的测量精度,在使用EM传感器之前,需要进行力的标定和温度系数校准。同时,为了消除测量位置和测量环境对测量精度的影响,需要进行现场校验消除零点漂移。
        EM传感器可安装于预应力索张拉端,用于实时连续给出精度不超过1%的预应力值,该系统在国际上已成功运用于多项预应力桥梁施工监控及健康监测系统中,下图所示的是其在日本Kamikazue大桥施工监控中运用的实例。
乳糖操纵子        3、结束语
        综上所述,EM传感器虽然结构简单,但是现场质量控制对于长期监测系统所需的可靠性尤为重要,因此,通过项目实际应用,总结出一套既有拉索EM传感器制作和系统集成的质量控制方案,将对今后产品应用和推广具有重要意义,对于提高我国的桥梁建设检测工作起到提出贡献作用。幽闭恐怖症
        参考文献:一件运动衫
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