桥梁断丝监测

发布时间:2024-06-18 18:01 阅读次数:

桥梁断丝监测

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应用介绍

原理

桥梁在役期间,由于桥梁缆索受大载荷、环境腐蚀、应力腐蚀、腐蚀疲劳、氢脆等影响,易导致桥梁发生断裂事故。

桥梁缆索断丝瞬间会产生强烈的弹性波,并沿着钢缆内部传播到安装在钢缆上的声波(声发射)传感器,采集器进行处理系统分析和计算出声发射源的特征参数,识别提取有效的断丝信号,分析缆索断丝状况。

桥梁断丝监测
桥梁断丝监测

过程可视化

365天在线声发射监测检测,全过程自动分析结果,物联网远程操作使用。

  • 自动给出检测监测诊断结果;
  • 在线和历史数据屏幕显示;
  • 断丝报警信息主动推送。
桥梁断丝监测
桥梁断丝监测

结果

a.实现按标准JT/T 1037-2022公路桥梁结构监测技术规范对悬索桥吊索、主缆,斜拉桥斜拉索,拱桥吊杆(索)或系杆的桥梁缆索断丝声波(声发射)监测检测;

b.按标准给出每一条缆索的断丝根数及断丝率(断丝根数占该条缆索总根数的百分比即为断丝率);

c.用户可根据标准内容及时开展检查维修、缆索更换,杜绝因损伤累积发展而导致的损失和事故。

适用范围

悬索桥吊索、主缆,斜拉桥斜拉索,拱桥吊杆(索)或系杆的桥梁钢索结构断丝声波(声发射)监测检测。

桥梁断丝监测
桥梁断丝监测
桥梁断丝监测

解决方案

链式BWM1桥梁专用声波(声发射)监测系统

原理:桥梁缆索断丝瞬间会产生强烈的弹性波,并沿着钢缆内部传播到安装在钢缆上的BWM1声波(声发射)检测仪,系统识别提取有效的断丝信号,分析缆索断丝状况。

桥梁断丝监测
系统组成 通讯方式
BWM1声波(声发射)检测仪、POE电源、路由器 网口

集中式的RAEM1-6声波(声发射)检测仪

原理:桥梁缆索断丝瞬间会产生强烈的弹性波,并沿着钢缆内部传播到安装在钢缆上的声发射传感器接收,RAEM1-6声波(声发射)检测仪,系统识别提取有效的断丝信号,分析缆索断丝状况。

桥梁断丝监测
系统组成 通讯方式
声发射传感器、RAEM1-6声波(声发射)检测仪、云服务器、客户端 4G、WiFi、网口

分布式的RAEM1声波(声发射)检测仪

原理:桥梁缆索断丝瞬间会产生强烈的弹性波,并沿着钢缆内部传播到安装在钢缆上的声发射传感器接收,RAEM1声波(声发射)检测仪,系统识别提取有效的断丝信号,分析缆索断丝状况。

桥梁断丝监测
系统组成 通讯方式
声发射传感器、RAEM1声波(声发射)检测仪、云服务器、客户端 4G、网口、WiFi、RS485

设备介绍

根据前面三种监测方案,介绍三种设备的硬件参数及其优势。

照片 桥梁断丝监测 桥梁断丝监测 桥梁断丝监测
名称 BWM1声波(声发射)检测仪 RAEM1-6声波(声发射)检测仪 RAEM1声波(声发射)检测仪
采样频率 单通道最大采样率2M点/秒 单个通道最大采样率2M点/秒 单个通道最大采样率2M点/秒
采样精度 16位 16位 16位
通道数 单通道 单通道、6通道或级联使用 单通道
频率范围 10KHz-800KHz 10KHz-800KHz 10KHz-800KHz
系统噪声 优于30dB 优于30dB 优于30dB
动态范围 70dB 70dB 70dB
通讯方式 网口 4G、网口、WiFi 4G、网口、WiFi、RS485
内置传感器 中心频率40/150KHz可选;两种内置前放增益可选:20/40dB / /
供电 POE电源供电 12VDC 12VDC
尺寸 507(含防水插头)*50*43mm 长×宽×高:22cm×13cm×8cm 圆筒直径φ62mm,高度 100mm
重量 285g 1.6kg 220g
安装 绑带式(卡箍)结构 / 底部自带磁性,可吸附于被测物体表面
防护等级 IP67 / IP65
工作温度 -30℃~+70℃ -20℃~60℃。(WiFi版本为0℃~60℃) -20℃~60℃。(WiFi版本为0℃~60℃)
单节点接线距离 最大可使用400米网线串联6台设备 / /
优势 链式串联指的是通过POE电源适配器用网线将内置了传感器的声发射采集器串联在一起,通过POE网口实现数据传输,简化了传感器的布线方式。 基于Linus操作系统,性能稳定,具有无线通信能力,适合长时间远程无人值守监控,设备可级联组成大型监测系统。 声发射检测仪内置了信号处理、通讯模块,底部带磁性,安装时可将设备直接与金属物体耦合。

流程

1、关键部位安装器件,检测监测钢丝绳;

2、合理配置采集参数,开启采集;

3、分析验证,得到判据标准;

4、验证效果良好,关闭波形和参数输出;

5、设置好判据,手机平台推送信息。

安装

安装在需要检测监测的悬索桥吊索、主缆,斜拉桥斜拉索、拱桥吊杆(索)或系杆上。断丝测点可布设在锚头端部或附着在钢缆护套外表面。

清诚云

数据上传到云端物联网平台(清诚云)显示分析。AE特征参数:到达时间,幅度,振铃计数,能量,上升时间,持续时间,RMS,ASL。

桥梁断丝监测

远程配置:远程配置参数、定时配置、断丝评级设置。

桥梁断丝监测

系统自动评级,云端远程查看评级结果。声发射数据采用自动分级算法,由声发射特征参数得到强度级别,活度级别,综合级别,灵活设置,可满足不同行业标准的评级需求。

桥梁断丝监测

SWAE软件

SWAE声发射系统软件是实时采集分析和事后分析软件的集合,此外还可使用SWAE软件进行深度分析和处理以详细了解缺陷详细情况,如参数分析、定位分析、相关图分析、波形分析、快速傅里叶变换、小波变换评级分析等。

桥梁断丝监测

方案案例

       案例:对某实桥吊杆进行4次断丝试验,并对其进行在线桥梁断丝声波(声发射)监测
       第1次为调整采集参数后的预测试,不开启断丝报警,验证断丝判据是否合理;第2-4次拉断试验为断丝监测及断丝率监测报警的验证。已知钢丝数量为133,4次试验实际断丝数量分别为:7根,8根,9根,9根。

       1)云平台

       云平台图1:第1次拉断实验断丝时各参数数据图:

桥梁断丝监测

        据云平台数据,第1次拉断实验系统监测到7根断丝。

据云平台数据绘制的第1次断丝实验数据统计表

断丝序号 幅度(dB) 能量(kPj) RMS(mV) ASL(dB) 振铃计数
1 100 16502 5.1 68.4 206
2 100 15692 5.0 68.4 211
3 99 15551 4.9 68.6 211
4 100 45427 8.4 73.1 283
5 100 43030 8.2 72 252
6 100 24257 6.2 70.2 233
7 100 25005 6.3 70.5 218

推测断丝预警设置合理。

 

       云平台图2:第2~4次拉断试验断丝数量及断丝率:

桥梁断丝监测


第2~4次拉断试验断丝根数及断丝率、预警准确性、健康度/超限等级统计表

  云平台断丝数量 累计断丝根数 断丝率 监测报警准确率 健康度等级 超限级别
第2次拉断实验 8 8 6.01% 100% III 二级
第3次拉断实验 9 17 12.78% 100% III 二级
第4次拉断实验 9 26 19.55% 100% III 二级
 

       按标准JT/T 1037-2022公路桥梁结构监测技术规范条款11 监测应用中的表9超限报警阈值设定表和表11桥梁结果健康度等级评定判据,当发生断丝时,为轻微异常(超限级别二级);当断丝率到达2%时,为中等异常(超限级别二级)。得到各次试验级别如上表。

       第2、3、4次拉断试验的健康度级别都是III中等异常,超限级别都为二级。按标准JT/T 1037-2022公路桥梁结构监测技术规范条款11 监测应用中的表10监测数据超限检查建议,建议进行特殊检查。

       2)报警推送

       当发生断丝时,自动报警推送,并提示当前断丝率。报警方式:邮箱、手机短信、手机小程序/APP等。


桥梁断丝监测

 


 

实际案例
1、全尺寸桥梁拉索断丝成功声波监测

       2022年6月,清诚公司与合作单位在某桥梁拉索制造公司,成功进行了全尺寸桥梁拉索断丝声波声发射监测试验。

拉索加载断丝刻槽位置和RAEM位置示意图
(P1断丝位置,S为RAEM1位置)

 
 
       实际全尺寸拉索上预制刻槽加载产生断丝,在拉索护套上和锚头部位安装传感器和RAEM1,清诚公司的RAEM1型号声波(声发射)智能传感报警信息会发送到指定的智能手机。
       RAEM1传感器距离断丝位置最远约40米距离,试验中对几十根断丝进行了监测,断丝监测正确率达100%,无漏报无误报。

桥梁断丝监测
预制刻槽加载产生断丝的全尺寸拉索现场图

桥梁断丝监测

安装在拉索上的RAEM1智能传感器

桥梁断丝监测

典型断丝数据——清诚云5次断丝图

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手机断丝发生和当前断丝率报警

 
  

2、太平湖大桥钢缆断丝监测(链接)

       2021年交通运输部对国内11座公路长大桥梁做为试点监测桥梁的结构健康。其中安徽省黄山市的太平湖特大桥针对吊杆断丝首次使用智能声波(声发射)监测系统进行监测,我司的RAEM1智能声波(声发射)监测系统很荣幸的被设计养护单位选中,为大桥健康保驾护航。

桥梁断丝监测
 

 

3.马鞍山长江大桥左汊大桥吊索断丝监测

       安徽省马鞍山市马鞍山长江大桥2013年底建成通车其左汊大桥为悬索桥右汊大桥为斜拉桥,2022年左汊大桥在检查过程中发现有吊索内的钢丝已经开始断裂出现隐患,经安徽省交科院研判决定使用声发射技术对多条吊索及重点部位进行吊索断丝监测,并于2022年10月将声发射监测设备RAEM1在多条吊索上安装完成,为大桥安全保驾护航。
 

桥梁断丝监测
桥梁断丝监测

4.引江济淮之——合六叶桥梁箱梁焊缝声发射监测

       2023年2月引江济淮之——合六叶桥安装RAEM1智能声发射监测设备对桥梁箱梁内垂直于车道方向的焊缝进行在线监测。引江济淮工程是一项以城乡供水和发展江淮航运为主,结合灌溉补水和改善巢湖及淮河水生态环境为主要任务的大型跨流域调水工程。焊缝处理不当,易发生大载荷而骤然断裂事故。
桥梁断丝监测
       合六叶桥
桥梁断丝监测
       2023年2月引江济淮之——铭传路桥​安装RAEM1智能声发射监测设备拱桥吊杆断丝进行在线监测为桥梁安全保驾护航引江济淮工程是一项以城乡供水和发展江淮航运为主,结合灌溉补水和改善巢湖及淮河水生态环境为主要任务的大型跨流域调水工程。
桥梁断丝监测
铭传路桥
桥梁断丝监测


声发射传感器安装分布图
 
6.引江济淮之——溪西路桥梁系杆断丝声发射监测
       2023年2月引江济淮之——清溪西路桥​安装RAEM1智能声发射监测设备对桥梁系杆断丝进行在线声发射监测为桥梁安全保驾护航引江济淮工程是一项以城乡供水和发展江淮航运为主,结合灌溉补水和改善巢湖及淮河水生态环境为主要任务的大型跨流域调水工程。
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清溪西路桥梁
桥梁断丝监测

声发射传感器安装是示意图
桥梁断丝监测
RAEM1声发射监测设备监测现场