支座觀測(cè)儀的開發(fā)與應(yīng)用

摘 要:橋梁支座脫空現(xiàn)象是引起梁橋鉸縫破壞、單片梁受力、梁板產(chǎn)生斜裂縫和橋面破壞的主要原因，極大的降低了橋梁的使用壽命。除施工誤差外，缺乏有效的檢查手段是支座脫空現(xiàn)象普遍存在的根本原因。本文提出一種新型橋梁支座檢查裝置--支座觀測(cè)儀，詳細(xì)介紹了該設(shè)備的工作原理及使用方法，為橋梁支座脫空現(xiàn)象的檢查提供了一種有效的方法。

關(guān)鍵詞:支座觀測(cè)儀 支座脫空 檢查

中圖分類號(hào):U44文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-098X(2012)04(a)-0027-02

1 引言

橋梁支座是橋梁整體結(jié)構(gòu)的重要組成部分，其直接影響橋梁的結(jié)構(gòu)安全和使用壽命。然而，在橋梁的施工檢查和養(yǎng)護(hù)調(diào)查的過程中發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)橋梁都存在不同程度的支座脫空現(xiàn)象。橋梁支座脫空后，其受力狀態(tài)與設(shè)計(jì)狀態(tài)發(fā)生了較大的變化。由于支座受力不均勻或脫空，容易導(dǎo)致梁板底部附近產(chǎn)生較多的斜裂縫;引起梁板之間剪力鉸產(chǎn)生鉸縫破壞，造成單片梁板受力;且鉸縫破壞又引起行車道面的破損，直接影響橋面美觀、行車的安全和舒適性。因此，加強(qiáng)橋梁施工和養(yǎng)護(hù)過程中對(duì)支座的檢查，消除支座脫空現(xiàn)象，對(duì)減少橋梁的病害、延長其使用壽命具有重要的意義[1]。

然而，廣靖錫澄公司橋梁檢查小組在日常橋梁養(yǎng)護(hù)過程中發(fā)現(xiàn)，橋梁支座由于位置特殊，日常檢查缺乏有效的手段。因此，廣靖錫澄公司橋梁檢查小組總結(jié)了以往的檢查經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)結(jié)合支座所處位置的實(shí)際情況，特制作了一套新型橋梁支座檢查裝置--支座觀測(cè)儀。從實(shí)際應(yīng)用的效果來看，該儀器攜帶方便、使用快捷、效果良好，并能隨時(shí)對(duì)檢查中發(fā)現(xiàn)的異常情況及病害進(jìn)行記錄，較好地解決了橋梁支座檢查困難的問題。

2 支座觀測(cè)儀的工作原理

支座觀測(cè)儀的工作原理基于現(xiàn)今普遍應(yīng)用的數(shù)碼攝像技術(shù)[2]。利用安裝在可伸縮手柄上的變焦攝像機(jī)配合可調(diào)節(jié)光源，即可完成對(duì)橋梁支座等以往難以檢查的部位進(jìn)行詳細(xì)的檢查。即可通過高清晰的監(jiān)控屏幕當(dāng)場(chǎng)對(duì)病害進(jìn)行判斷，又可接筆記本電腦進(jìn)行圖像錄制，壓縮過的數(shù)字信號(hào)有利于歸檔保存和方便進(jìn)行共同對(duì)比分析和事后調(diào)查。

3 支座觀測(cè)儀的組成部分

橋梁支座檢查裝置—支座觀測(cè)儀由鋰電池組、攝像平臺(tái)、可調(diào)照明光源、信號(hào)發(fā)送傳輸設(shè)備、圖像采集控制端、伸縮手柄六部分組成。

3.1 鋰電池組

考慮到野外作業(yè)的便攜性和能耗效率、線路損耗，采用帶保護(hù)電路的24V 20A鋰電池組分成兩路供電;一路直接對(duì)攝像平臺(tái)供電，一路經(jīng)過可調(diào)降壓電路對(duì)筆記本及其他設(shè)備供電，可調(diào)降壓電路有數(shù)顯電壓度數(shù)窗口和電壓調(diào)節(jié)鈕。

3.2 攝像平臺(tái)

由電池組經(jīng)過線纜到達(dá)攝像平臺(tái)的電源由原先的24V衰減為18V左右，通過攝像平帶的穩(wěn)壓模塊轉(zhuǎn)換為12V設(shè)備用電對(duì)攝像機(jī)和照明光源供電。攝像機(jī)為sony1/3ccd650線一體機(jī)，焦距:3.9～85.8MM，兼具廣角和長焦距，帶IR-CUT濾光片具有低照度夜視能力。

3.3 可調(diào)照明光源

兩顆大功率led和聚焦透鏡組成，由小型恒壓橫流模塊對(duì)攝像平臺(tái)給出的12V電壓進(jìn)行處理后供電，可在6m范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)透鏡焦距得到理想的趙明亮度和照度范圍，最大光通量為440流明。

3.4 信號(hào)發(fā)送傳輸設(shè)備

由兩組雙絞線傳輸器作為基礎(chǔ)，用一根非屏蔽8芯雙絞線作為通訊、控制及供電的線纜，6P航空接頭相互連接，線纜長度按需要而定，圖像信號(hào)和控制信號(hào)強(qiáng)度基本不受影響。

3.5 圖像采集控制端

攝像平臺(tái)拍攝的視頻信號(hào)經(jīng)電纜傳輸至采集端后分為兩路輸出，一路接12寸監(jiān)控屏幕能直接觀看到未經(jīng)壓縮的650線高清模擬信號(hào)，高清晰度有利于當(dāng)場(chǎng)對(duì)病害進(jìn)行判別;另一路信號(hào)經(jīng)過壓縮處理后變?yōu)镠.264標(biāo)清數(shù)字信號(hào)，接筆記本電腦進(jìn)行圖像錄制整理，壓縮后的數(shù)字信號(hào)有利于歸檔保存。采集端同時(shí)也有兩路攝像機(jī)控制信號(hào)，一路用遙控器或手柄操控;另一路在筆記本的圖像采集界面上操控，兩組視控可獨(dú)立使用也可同時(shí)使用，互不影響，且操控信號(hào)采用光電隔離轉(zhuǎn)換提高設(shè)備自身安全性。

3.6 伸縮手柄

玻璃鋼伸縮桿，重量輕，攜帶方便;收縮時(shí)1.2米，展開后6.5米，足夠應(yīng)付中小橋的凈空高度。

4 支座觀測(cè)儀的使用方法

支座觀測(cè)儀具有良好的機(jī)動(dòng)性和便攜性。使用時(shí)將攝像平臺(tái)固定在伸縮手柄上，伸至梁板底部使鏡頭與梁體輕輕貼合，靜摩擦力會(huì)使得攝像平臺(tái)不產(chǎn)生晃動(dòng)，由控制端發(fā)出信號(hào)對(duì)攝像機(jī)進(jìn)行焦距調(diào)節(jié)，即可透過梁板與墩臺(tái)帽的夾縫對(duì)支座的全貌和細(xì)部進(jìn)行檢查。當(dāng)支座處光線較暗或逆光時(shí)可打開攝像平臺(tái)上的照明，若受限于周圍地形無法貼近墩臺(tái)帽時(shí)，可預(yù)先手動(dòng)調(diào)節(jié)光源處的聚焦透鏡，使光線聚集從而增加照明距離;攝像平臺(tái)的視屏信號(hào)、控制信號(hào)、電源通過傳輸器經(jīng)由線纜傳輸至圖像采集端。圖像采集端有兩路視屏輸出，一路接監(jiān)控屏幕能直接觀看到未經(jīng)壓縮的650線高清模擬信號(hào)，高清晰度有利于當(dāng)場(chǎng)對(duì)病害進(jìn)行判斷;另一路是轉(zhuǎn)換過的H.264標(biāo)清數(shù)字信號(hào)，接筆記本電腦進(jìn)行圖像錄制，壓縮過的數(shù)字信號(hào)有利于歸檔保存。采集端同時(shí)也有兩路攝像機(jī)控制信號(hào)，一路用遙控器操作，另一路在筆記本的圖像采集界面上操作，可獨(dú)立使用也可同時(shí)使用。當(dāng)檢查結(jié)束后，收回手柄至最小長度，并將攝像平臺(tái)和控制器放回箱內(nèi)，便于攜帶和保管。

實(shí)際使用過程中，該系統(tǒng)需二人配合進(jìn)行操作，一名養(yǎng)護(hù)員持伸縮手柄，移動(dòng)攝像平臺(tái)使之處于合適的支座觀測(cè)位置并保持;一名養(yǎng)護(hù)員通過圖像采集系統(tǒng)進(jìn)行觀測(cè)并對(duì)檢查情況進(jìn)行記錄，圖2為現(xiàn)場(chǎng)支座檢查的工作照片。

5 支座觀測(cè)儀的實(shí)際應(yīng)用

本次橋梁支座檢查，結(jié)合支座觀測(cè)儀的制作、改進(jìn)，前后陸續(xù)持續(xù)了近二個(gè)月的時(shí)間，檢查了G2高速廣靖段橋梁10座，除揚(yáng)州西路小橋上部結(jié)構(gòu)為現(xiàn)澆箱梁+板式橡膠支座外，其余均為空心板梁+板式橡膠支座的形式，共有支座3893個(gè)，本次檢查了1854個(gè)(部分橋梁墩、柱、梁位于河道中央，本次檢查未租船檢查)，發(fā)現(xiàn)存在病害的支座360個(gè)，約占檢查支座的19.4%。從檢查的10座橋梁來看，目前廣靖段橡膠支座病害的表現(xiàn)形式主要為:支座老化開裂、支座剪切變形、支座脫空等三種，一些病害嚴(yán)重的支座同時(shí)存在二種或三種病害情況，

6 結(jié)語

支座觀測(cè)儀的開發(fā)與應(yīng)用，使橋梁檢測(cè)人員站在橋下即可對(duì)橋梁支座與梁板接觸情況進(jìn)行檢查，克服了由于支座處空間狹小而檢查不便的困難，方便了橋梁支座的檢查。實(shí)踐證明，該種支座觀測(cè)儀裝置不僅可用于舊橋日常維護(hù)檢測(cè)，亦可對(duì)新建橋梁施工和舊橋加固施工中的支座進(jìn)行檢查，具有較高的實(shí)用和推廣價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1] 李云峰，王彤.梁橋板式橡膠支座檢查技術(shù)應(yīng)用研究[J].北方交通，2009(7): 53～55.

[2] 張家新，賈成，劉宇東.橋梁支座檢查中攝像頭的應(yīng)用與實(shí)踐[J].吉林交通科技，2010(3).