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重庆鹅公岩轨道大桥吊杆断裂 桥梁监测系统能否发挥功效?

发布时间: 2022-03-23 14:56:26
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四川陆通检测科技有限公司

LUTONG DETECTION





重庆鹅公岩轨道大桥吊杆断裂

桥梁监测系统能否发挥功效?

  2022年1月18日下午1时左右,重庆鹅公岩轨道大桥吊杆发生断裂。19日从朋友圈得知鹅公岩大桥吊杆断裂,并表达了对桥梁监测系统的担忧。


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现场断裂图片


                                                 还有朋友发来信息,也提到了桥梁监测系统未能及时发现吊杆断裂。




       应急处治专家咨询会针对监测系统的结论是“桥梁健康监测单位采集的吊索叉耳螺旋杆断裂前后相关数据也在理论验算结果范围内”。



按这些信息看来,我们不禁要问吊杆断裂,桥梁健康监测系统究竟能否发挥预警的功效呢?进而不得不反思,如果监测系统不能发挥功效,安装有啥意义呢?

鹅公岩轨道大桥结构健康监测系统施工图我们未能得见,究竟针对断裂的吊杆采取何种监测方案不能得知,但是就专家组的结论“桥梁健康监测单位采集的吊索叉耳螺旋杆断裂前后相关数据也在理论验算结果范围内”,可以看出两点,这根吊杆上安装有传感器,传感器在断裂前后没有任何异常反应。我们可以尝试在没有相关信息的条件下做个猜测,如果这根吊杆进行了监测,安装的是加速度计,通过频率法测量吊杆内力,而断裂前后内力没有变化。用频率法测量吊杆内力是不可行的,频率法测量索力需要索能像弦一样振动,斜拉桥短索精度都大打折扣,如果用频率法测量较为刚性的吊杆应该是测不出来的。索力加速计安装方向与索的方向垂直,假设加速度计方向与吊杆方向相同,突然断裂振动信号应该都会有异常。

我们做个技术层面的设想,吊杆监测有几种可能的方式,看看能否监测吊杆断裂。

(1)频率法,垂直吊杆方向安装加速度计

上面进行了分析,第一不能监测吊杆内力,第二几乎难以发现吊杆断裂。

(2)直接测力法,在吊杆上安装应变计

吊杆断裂后卸载内力归零,应变计肯定能够监测出来。但是应变计不能做事前预警,只能事后发现。下图是断裂吊杆的茬口,从表观上看一部分是光面,一部分是粗糙表面。这种典型的断裂面表示,吊杆先有裂纹,随着循环荷载增加裂纹开展,这个阶段断裂面是光滑的,然后突然整体脆性断裂,脆性断裂阶段断裂面表面是粗糙的。裂纹出现及开展阶段吊杆内力几乎没有任何变化,应变计没有异常反应;突然脆断后应变计应力理论上归零,可以断裂后及时发现并预警,采取交通管制措施。


(3)加速度计,方向与吊杆方向平行,安装在吊杆根部靠近梁端部位

开个脑洞,假设全部吊杆根部都按这种方式安装加速度计,吊杆断裂之前不会有异常;吊杆断裂之后有可能断裂处加速度计信号有异常。这种振动信号不是用来测量模态,模态信号反应整体量,很难发现病害。

(4)声发射,每根吊杆安装一个声发射探头

“声发射是材料受外力或内力作用产生变形或断裂时,以弹性波的形式释放出应变能的现象。声发射也指固体内部的缺陷或潜在缺陷,在外部条件作用下改变状态而自动发声。声发射检验的基本原理就是由外部条件(如力、温度等)的作用而使物体发声,根据物体的发声推断物体的状态或内部结构变化”。


据说目前声发射技术可以实现对斜拉索一根断丝的监测。鹅公岩轨道大桥吊杆如果安装了声发射探头,在裂纹出现和开展阶段能够监测到,也就是可以实现断裂事前和事后的预警。


表1 吊杆各种监测方法的对比


序号

监测方法

传感器

事前预警

事后预警

备注

1

频率法

加速度计

不能

不能

加速度计垂直吊杆

2

振动法

加速度计

不能

有可能

加速度计平行吊杆

3

直接测力法

应变计

不能

应变计平行吊杆

4

声发射法

声发射探头

合适位置安装即可


                                                                         (来源: 检师学社)



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