桥梁工程中非接触位移测量技术研究综述

作     者：晏班夫 欧阳康 梁才 YAN Ban-fu;OUYANG Kang;LIANG Cai

作者机构：广西大学土木建筑工程学院广西南宁530004 广西交通设计集团有限公司广西南宁530029 

出 版 物：《交通运输工程学报》 (Journal of Traffic and Transportation Engineering)

年 卷 期：2024年第24卷第1期

页      面：43-67页

核心收录：

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(U23A20662) 广西科技计划项目(2022AB23045) 

主　　题：桥梁工程 非接触测量 结构位移 视觉测量 微波雷达 激光测振 信息融合 索杆张力识别 

摘      要：系统总结了视觉测量、微波雷达与激光测振这3种非接触位移测量技术的测量方法、测量原理与工程应用影响因素,阐述了非接触位移测量技术在桥梁工程动位移测量、模态识别、索杆张力测试中的创新成果,探讨了非接触位移测量面临的关键挑战与后续研究发展方向。分析结果表明:非接触位移测量方法能够实时获取桥梁结构动位移、自振频率、模态振型等信息,测试精度受硬件、算法、测量距离和环境条件等多重因素影响;视觉测量技术易低成本实现面内多目标位移的实时测量,但对环境条件变化较为敏感,且一般应设置靶标,适用于短距离长期或远距离短期情形下的位移监测;微波雷达具有抗天气干扰能力强、测量距离远(可达2 km)、成本可接受、全天候全天时工作、可长期监测等特点,一般也需设置角反射器提高径向位移测试精度;激光测振技术具有微米级位移测量精度,且抗电磁干扰能力强,但难以实现远距离多点同步测量,穿透性较差,易受天气影响,且设备昂贵,适用于短期径向位移监测;应针对桥梁结构监测时长、测量距离、环境条件、单(多)点监测需求、测量精度要求等的不同,选用合适的非接触测量方法;未来可通过提高硬件系统性能提升远距离多点同步测试能力,发展各种自适应环境(光照、大气)扰动校正算法提高位移测试精度和可靠性,将视觉测量、微波雷达、激光测振等技术与加速度计、全站仪、GPS等测试手段进行多源信息融合,通过相互校准减少不确定性,提升不同环境条件下的测量稳健性,实现全天候三维测试。