支座觀測儀的開發與應用

摘 要:橋梁支座脫空現象是引起梁橋鉸縫破壞、單片梁受力、梁板產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--支座觀測儀，詳細介紹了該設備的工作原理及使用方法，為橋梁支座脫空現象的檢查提供了一種有效的方法。

關鍵詞:支座觀測儀 支座脫空 檢查

中圖分類號:U44文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2012)04(a)-0027-02

1 引言

橋梁支座是橋梁整體結構的重要組成部分，其直接影響橋梁的結構安全和使用壽命。然而，在橋梁的施工檢查和養護調查的過程中發現，大多數橋梁都存在不同程度的支座脫空現象。橋梁支座脫空后，其受力狀態與設計狀態發生了較大的變化。由于支座受力不均勻或脫空，容易導致梁板底部附近產生較多的斜裂縫;引起梁板之間剪力鉸產生鉸縫破壞，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，加強橋梁施工和養護過程中對支座的檢查，消除支座脫空現象，對減少橋梁的病害、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護過程中發現，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了以往的檢查經驗，同時結合支座所處位置的實際情況，特制作了一套新型橋梁支座檢查裝置--支座觀測儀。從實際應用的效果來看，該儀器攜帶方便、使用快捷、效果良好，并能隨時對檢查中發現的異常情況及病害進行記錄，較好地解決了橋梁支座檢查困難的問題。

2 支座觀測儀的工作原理

支座觀測儀的工作原理基于現今普遍應用的數碼攝像技術[2]。利用安裝在可伸縮手柄上的變焦攝像機配合可調節光源，即可完成對橋梁支座等以往難以檢查的部位進行詳細的檢查。即可通過高清晰的監控屏幕當場對病害進行判斷，又可接筆記本電腦進行圖像錄制，壓縮過的數字信號有利于歸檔保存和方便進行共同對比分析和事后調查。

3 支座觀測儀的組成部分

橋梁支座檢查裝置—支座觀測儀由鋰電池組、攝像平臺、可調照明光源、信號發送傳輸設備、圖像采集控制端、伸縮手柄六部分組成。

3.1 鋰電池組

考慮到野外作業的便攜性和能耗效率、線路損耗，采用帶保護電路的24V 20A鋰電池組分成兩路供電;一路直接對攝像平臺供電，一路經過可調降壓電路對筆記本及其他設備供電，可調降壓電路有數顯電壓度數窗口和電壓調節鈕。

3.2 攝像平臺

由電池組經過線纜到達攝像平臺的電源由原先的24V衰減為18V左右，通過攝像平帶的穩壓模塊轉換為12V設備用電對攝像機和照明光源供電。攝像機為sony1/3ccd650線一體機，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攝像平臺給出的12V電壓進行處理后供電，可在6m范圍內任意調節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 信號發送傳輸設備

由兩組雙絞線傳輸器作為基礎，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，圖像信號和控制信號強度基本不受影響。

3.5 圖像采集控制端

攝像平臺拍攝的視頻信號經電纜傳輸至采集端后分為兩路輸出，一路接12寸監控屏幕能直接觀看到未經壓縮的650線高清模擬信號，高清晰度有利于當場對病害進行判別;另一路信號經過壓縮處理后變為H.264標清數字信號，接筆記本電腦進行圖像錄制整理，壓縮后的數字信號有利于歸檔保存。采集端同時也有兩路攝像機控制信號，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，兩組視控可獨立使用也可同時使用，互不影響，且操控信號采用光電隔離轉換提高設備自身安全性。

3.6 伸縮手柄

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

4 支座觀測儀的使用方法

支座觀測儀具有良好的機動性和便攜性。使用時將攝像平臺固定在伸縮手柄上，伸至梁板底部使鏡頭與梁體輕輕貼合，靜摩擦力會使得攝像平臺不產生晃動，由控制端發出信號對攝像機進行焦距調節，即可透過梁板與墩臺帽的夾縫對支座的全貌和細部進行檢查。當支座處光線較暗或逆光時可打開攝像平臺上的照明，若受限于周圍地形無法貼近墩臺帽時，可預先手動調節光源處的聚焦透鏡，使光線聚集從而增加照明距離;攝像平臺的視屏信號、控制信號、電源通過傳輸器經由線纜傳輸至圖像采集端。圖像采集端有兩路視屏輸出，一路接監控屏幕能直接觀看到未經壓縮的650線高清模擬信號，高清晰度有利于當場對病害進行判斷;另一路是轉換過的H.264標清數字信號，接筆記本電腦進行圖像錄制，壓縮過的數字信號有利于歸檔保存。采集端同時也有兩路攝像機控制信號，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，可獨立使用也可同時使用。當檢查結束后，收回手柄至最小長度，并將攝像平臺和控制器放回箱內，便于攜帶和保管。

實際使用過程中，該系統需二人配合進行操作，一名養護員持伸縮手柄，移動攝像平臺使之處于合適的支座觀測位置并保持;一名養護員通過圖像采集系統進行觀測并對檢查情況進行記錄，圖2為現場支座檢查的工作照片。

5 支座觀測儀的實際應用

本次橋梁支座檢查，結合支座觀測儀的制作、改進，前后陸續持續了近二個月的時間，檢查了G2高速廣靖段橋梁10座，除揚州西路小橋上部結構為現澆箱梁+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，本次檢查了1854個(部分橋梁墩、柱、梁位于河道中央，本次檢查未租船檢查)，發現存在病害的支座360個，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，一些病害嚴重的支座同時存在二種或三種病害情況，

6 結語

支座觀測儀的開發與應用，使橋梁檢測人員站在橋下即可對橋梁支座與梁板接觸情況進行檢查，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。實踐證明，該種支座觀測儀裝置不僅可用于舊橋日常維護檢測，亦可對新建橋梁施工和舊橋加固施工中的支座進行檢查，具有較高的實用和推廣價值。

參考文獻

[1] 李云峰，王彤.梁橋板式橡膠支座檢查技術應用研究[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用與實踐[J].吉林交通科技，2010(3).