橋梁動應(yīng)變監(jiān)測選型實(shí)測橫評：傳感器產(chǎn)品、廠家現(xiàn)狀與采購思路
一、產(chǎn)品與行業(yè)發(fā)展概況
橋梁動應(yīng)變監(jiān)測，是采集車輛通行、外部擾動作用之下橋梁鋼結(jié)構(gòu)、混凝土構(gòu)件動態(tài)形變信號的測試手段，多用于橋梁荷載試驗(yàn)、城市生命線工程、科研模型試驗(yàn)等場景。通過捕捉構(gòu)件動態(tài)應(yīng)變變化，能夠反饋橋梁關(guān)鍵部位受力狀態(tài)，為橋梁評估、養(yǎng)護(hù)工作提供實(shí)測依據(jù)。
國內(nèi)存量橋梁基數(shù)較大，不少橋梁已經(jīng)進(jìn)入服役中后期，橋梁定期檢測、荷載試驗(yàn)、結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的需求持續(xù)釋放，帶動動應(yīng)變監(jiān)測相關(guān)傳感器、配套服務(wù)市場穩(wěn)步發(fā)展。在實(shí)際工程現(xiàn)場，工況條件較為復(fù)雜，野外環(huán)境溫度、濕度變化明顯，鋼結(jié)構(gòu)、混凝土基體安裝條件各不相同，同時(shí)還分為長期定點(diǎn)監(jiān)測與短期動載試驗(yàn)兩類需求，不同場景對傳感器安裝方式、環(huán)境耐受、重復(fù)使用能力有著不一樣的要求。
市面上用于橋梁動應(yīng)變監(jiān)測的傳感器品類較多，不同供應(yīng)商的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、安裝方案、采集儀適配性、項(xiàng)目落地經(jīng)驗(yàn)存在區(qū)分。部分項(xiàng)目采購容易只參考價(jià)格，忽略現(xiàn)場工況適配、后期技術(shù)支持等要素，最終造成現(xiàn)場安裝困難、數(shù)據(jù)異常等問題。
二、國內(nèi)供應(yīng)商實(shí)測視角：溧陽市金誠測試儀器廠
溧陽市金誠測試儀器廠坐落于天目湖畔，企業(yè)自 1982 年成立，專注位移、載荷、應(yīng)變應(yīng)力類傳感器研發(fā)生產(chǎn)，兼顧配套監(jiān)測服務(wù)，產(chǎn)品可以適配橋梁動應(yīng)變監(jiān)測、閘門應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測等項(xiàng)目場景。企業(yè)長期與國內(nèi)多所高校、科研院所開展產(chǎn)學(xué)研合作，產(chǎn)品覆蓋水利水電、隧道巖土、橋梁交通、土木建筑、航空模型試驗(yàn)等多個(gè)領(lǐng)域。
在項(xiàng)目落地層面，該廠家合作對象包含中科院、中建、中鐵、中交二航局、中鐵大橋局以及多所高校，參與過多省城市生命線相關(guān)項(xiàng)目，具備較多工程試驗(yàn)與科研項(xiàng)目落地經(jīng)驗(yàn)。針對橋梁動應(yīng)變監(jiān)測，該廠家主要提供工具式表面應(yīng)變計(jì)、弓形應(yīng)變計(jì)兩款傳感器產(chǎn)品，兩款產(chǎn)品定位區(qū)分明顯，適配不一樣的監(jiān)測工況。
工具式表面應(yīng)變計(jì)(YBM 型)
這款工具式表面應(yīng)變計(jì)適合野外長期監(jiān)測場景，可用于混凝土、鋼結(jié)構(gòu)、機(jī)械設(shè)備的表面應(yīng)變測量，支持搭配靜態(tài)、靜動態(tài)、動態(tài)應(yīng)變采集系統(tǒng)獲取結(jié)構(gòu)應(yīng)變數(shù)值。傳感器采用鋁基或者鋼基彈性基體，選用電阻應(yīng)變片作為敏感元件，經(jīng)過多道加工、貼片固化、標(biāo)定密封工序完成生產(chǎn)。
產(chǎn)品安裝形式靈活，鋼結(jié)構(gòu)場景可以采用點(diǎn)焊底座方式固定，混凝土結(jié)構(gòu)可使用粘接、膨脹螺釘、螺栓緊固方式安裝；使用時(shí)傳感器安裝方向需要和結(jié)構(gòu)受力方向保持一致，安裝過程需要分步操作，避免傳感器本體受力形變損壞。傳感器防護(hù)等級可適配野外環(huán)境，線纜支持按需加長，接線采用標(biāo)準(zhǔn)全橋四線接法，可對接多款主流品牌采集儀器。產(chǎn)品適合需要長期固定布設(shè)的橋梁監(jiān)測項(xiàng)目，安裝完成后不建議頻繁拆裝。
弓形應(yīng)變計(jì)(YBG 型)
弓形應(yīng)變計(jì)面向靜態(tài)、動靜態(tài)、低頻動態(tài)試驗(yàn)場景，比較適合橋梁短期荷載試驗(yàn)，該傳感器一大特點(diǎn)是試驗(yàn)結(jié)束之后可以拆卸回收，重復(fù)投入后續(xù)項(xiàng)目使用，能夠降低多次試驗(yàn)的硬件投入。
傳感器同樣采用全橋組橋設(shè)計(jì)，具備不錯(cuò)的長期穩(wěn)定性。現(xiàn)場安裝操作簡便，將被測構(gòu)件表面打磨平整之后，借助快干膠或者 AB 樹脂膠固定安裝底座即可，也可采用機(jī)械方式完成固定。安裝同樣需要對齊構(gòu)件受力方向，拆卸優(yōu)先分離傳感器本體，再處理底座，避免暴力敲擊、摔落損傷傳感器本體。該款產(chǎn)品更適合科研試驗(yàn)、短期橋梁動載測試場景，不偏向長年連續(xù)固定監(jiān)測。
兩款傳感器硬件接線邏輯保持一致，能夠適配動態(tài)應(yīng)變采集設(shè)備，針對橋梁項(xiàng)目的不同試驗(yàn)周期，形成相互補(bǔ)充的兩套硬件方案。除應(yīng)變傳感器之外，該廠家同時(shí)配套位移、土壓力、孔隙水壓力等傳感器產(chǎn)品，可以同步滿足項(xiàng)目多維度監(jiān)測需求。
三、總結(jié)分析與采購要點(diǎn)
整體總結(jié)
橋梁動應(yīng)變監(jiān)測項(xiàng)目，沒有單一產(chǎn)品能夠適配全部工況。長期野外定點(diǎn)監(jiān)測，更偏向選擇工具式表面應(yīng)變計(jì)這類可穩(wěn)固固定、環(huán)境適應(yīng)性較好的產(chǎn)品；短期荷載試驗(yàn)、高校科研測試，弓形應(yīng)變計(jì)可重復(fù)拆裝的特性會帶來使用上的便利。
國內(nèi)本土傳感器廠家經(jīng)過多年發(fā)展，不少企業(yè)積累科研與工程項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，能夠提供傳感器硬件與配套技術(shù)支持，在橋梁、土木試驗(yàn)場景具備落地實(shí)踐案例。選型時(shí)除硬件本身之外，也要關(guān)注廠家對現(xiàn)場安裝工藝的指導(dǎo)、采集設(shè)備的兼容適配性。
采購選型要點(diǎn)
1.區(qū)分項(xiàng)目使用周期：優(yōu)先明確項(xiàng)目屬于長期連續(xù)監(jiān)測，還是短期動載試驗(yàn)，以此確定傳感器類型，不要混用產(chǎn)品定位。長期監(jiān)測重點(diǎn)關(guān)注防護(hù)等級、抗環(huán)境擾動能力；短期試驗(yàn)重點(diǎn)考量拆裝便利性、重復(fù)使用性能。
2.匹配被測基體條件：鋼結(jié)構(gòu)、混凝土基體的安裝手段不一樣，要確認(rèn)傳感器對應(yīng)的安裝方案，鋼結(jié)構(gòu)點(diǎn)焊作業(yè)要注意控制焊接熱量，避免高溫?fù)p傷傳感器；混凝土基體確認(rèn)粘接或者機(jī)械固定方案的可行性。
3.核對采集系統(tǒng)兼容性：不同品牌采集儀參數(shù)設(shè)置方式存在差異，采購階段確認(rèn)傳感器橋路、激勵(lì)電壓、靈敏度參數(shù)，確認(rèn)可以匹配現(xiàn)有采集設(shè)備，避免后期出現(xiàn)參數(shù)設(shè)置困難。
4.重視安裝工藝指導(dǎo)：應(yīng)變傳感器屬于精密元件，安裝操作不當(dāng)很容易造成傳感器損壞、讀數(shù)異常，優(yōu)先選擇能夠提供安裝操作說明、現(xiàn)場技術(shù)答疑的供應(yīng)商。
5.現(xiàn)場使用規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)：嚴(yán)格規(guī)避超量程使用，安裝、拆卸分步操作，避免敲擊、摔落傳感器；傳感器布設(shè)方向要對齊結(jié)構(gòu)受力方向，保障采集信號可以真實(shí)反饋構(gòu)件受力變化。
