5月5日下午,广东虎门大桥出现异常抖动。随后,双向全封闭。作为首座跨越珠江口东、西两岸的大型桥梁,虎门大桥正式通车已达23年之久,这是首次因为桥梁安全问题宣布封桥。桥梁工程的检测与试验、监测与控制、安全评估与加固技术,再次成为公众关心的问题。


实际上,在桥梁建造前,工程师们会采用 CFD(计算流体动力学)技术进行模拟验证或者利用风洞节段模型实验进行检验,保证桥梁工程的安全性与耐久性才会投入建造。测试桥梁结构的变形、承载力以及动力响应,判定桥梁结构的安全性、可靠性和经济性一直都是设计工程师们的重要研究内容。


睿拓时创针对桥梁工程的材料性能测试、结构安全性检测以及动态载荷下的振动特性分析,提供光学测量解决方案助力桥梁工程的设计建造、检测与养护。 


桥梁结构性安全检查


背景:2007年8月1日,美国明尼苏达州一座跨越密西西比河的大桥发生坍塌,造成13人死亡,45人受伤。国家标准技术研究所(NIST)和联邦公路管理局(FHWA)采用 VIC-3D 光学测试手段对桥梁结构失效形式和极限承载能力进行测试与分析。


桥梁节点板是分析事故缘由的关键部位,工程师想通过研究节点板在极端加载条件下的力学响应,即再现桥梁的破坏过程找出桥梁坍塌问题所在。对力的模拟加载相对比较简单,但对加载力下的应变响应进行测量和评估成了本次调查研究的难点。


▲ VIC-3D 系统对桥梁节点板全场监测


试验说明:传统测量设备单个测量区域较小,对整体构件引起破坏的应力集中区域的检测需要布置大量的测试节点。VIC-3D 系统采用数字图像相关(DIC)技术能全视场监测试件破坏过程,对研究加载过程中试件的结构特性和失效过程提供最直观全面的测量数据此次测量,工程师在桥梁节点板上制作散斑,通过 VIC-3D 图像采集系统采集在加载力下桥梁节点板的应变响应全场数据,从而获得破坏载荷下的形变应变分析。这一方法不仅对该事故的调查起到了帮助作用,同时对相关桥梁的设计及安全监测进行了重要辅助。



桥梁风洞试验


▲ 桥梁风洞试验


试验背景:桥梁断面绕流流态,特别是旋涡运动发展规律是研究桥梁风振机理问题的一把钥匙。随着对风工程的不断重视以及相关技术的不断发展,风洞试验在桥梁结构抗风工程中扮演着越来越重要的角色。由于大部分接触式传感器存在对环境要求高、难于同步多点和单次多参数测量等缺陷。相比之下,DIC 测量方法,由于有着非接触、对环境要求低、对测量结果干扰较小等优点,已成为发展的必然趋势。 


DIC 测量优势:VIC-3D 系统作为一种非接触、全场测量以及对环境要求低的光学测量方法,在桥梁风洞试验中,直接获取桥梁模型的动态响应数据。



▲ 试验结果对比


其结果与激光位移计进行对比试验,实验数据的可重复和精度都是值得信赖的。其全视场测量,多点同步采集分析,动态数据全时段保存分析都是相对激光位移计无法逾越的优势。同时,VIC-3D 全场模态分析系统可直接获取桥梁结构的工作变形(ODS)和工作模态(OMA)。



钢管混凝土构件安全性能测试



▲ NDI 设备架设及试验布置


试验背景:现代桥梁建设既要工期短、又要在保障安全的情况下达到高效施工,还必须满足严格的工程抗震性能要求。CFT 作为一种新型高强度结构可满足桥梁工程中桥墩、桥柱的建造及结构性能要求。


钢管混凝土构件安全性测试成了桥梁设计工程师的一项重要研究内容。华盛顿大学土木与环境工程系运用 NDI Certus 实时高速六维动态追踪系统 —— 高精度、实时监测目标点空间运动数据,采集 CFT 桥墩模型单侧加载破坏测试数据(测试载荷756KN)。



▲ NDI 系统测试钢管混凝土构件


NDI 设备测量优势:NDI 系统标志点实验数据有效反映 CFT 桥墩非弹性旋转非弹性变形的分布,给设计者提供更准确的屈曲起始时间以及屈曲凸起变形位置同时,NDI 系统能获得构件关键位置的实时动态信息,帮助工程师精确判断失效位置和加载时刻。通过采集固定在目标区域的刚体信息得到结构的三维转动、角速度、角加速度等。

特别提示:

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光学测量系统助力桥梁安全检测

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