桥梁结构挠度监测设备选型及桥梁智能预警健康监测方案

更新时间：2026-07-14 09:53

阅读量：

字号：

桥梁挠度是桥在荷载作用下产生的竖向变形量‌，是桥受力后往下的位移量，是桥梁承载力评价的重要指标之一，挠度作为最直观的测量依据,为桥梁快速监测系统提供了最直接的监测手段。桥梁健康监测物联网方案设计中，挠度监测传感器的选型影响着挠度的监测精度及响应，目前，主流的挠度监测设备有以下几种。

一、设备选型

1、连通管式静力水准仪

静力水准仪是基于流体静力平衡原理，多个储液罐由连通管连接，通过测量各测点相对于基准点的液面高差，实现沉降与挠度的自动化监测。主要适用于大跨度桥梁主梁的竖向挠度监测、桥墩的均匀沉降监测，尤其适合内部空间相对封闭、便于布设管路且无跨度过长限制的环境。

静力水准仪测量原理简单，测量精度较高（可至亚毫米级）；数据长期稳定性较好；相对成本适中。但是，管路长距离铺设受温差影响明显，管路敷设需考虑温度补偿及液面振荡的影响；液体在严寒地区需添加防冻液，在高温季节需考虑蒸发损耗，需解决防冻液配比与防蒸发问题；整套系统的密封性要求极高。

图片1.png

2、光电挠度仪

光电挠度仪是利用光学成像原理，在桥梁待测点（变形最大的位置）安装稳固的光学靶标，通过图像传感器捕捉靶标在视野内的相对位置变化，经图像解算得出结构的竖向位移。对场景的使用没有特别要求，满足视野范围要求、方便施工即可。

光电挠度仪是非接触检测测量，动态响应频率高（部分设备可达上百Hz），能够有效捕捉车致振动下的瞬态挠度变化。但设备极易受光路环境干扰；长期户外部署时，镜头积灰、结露或靶标灯泡损坏会对监测数据的稳定性带来挑战，探头需配备防风、防雨、防尘的户外防护罩，并具备镜头自清洁或加热除雾功能；有效测量距离受相机焦距及图像传感器像素分辨率限制。

图片2.png

3、GNSS位移监测系统

GNSS是利用全球导航卫星系统（GNSS）的载波相位差分技术，通过基准站与测站的数据解算，获取测点的三维坐标（含竖向位移）。适用于大跨径桥梁，如悬索桥的静态位移监测，也常用于无通视条件或长距离的跨河海区域。

GNSS能够实现全天候、全自动，无需通视；可获取绝对空间坐标，能同时监测水平和竖向位移；不受天气（雨雾）影响。GNSS的监测数据解算受多径效应、卫星星历误差影响较大；静态解算精度可达毫米级，但动态采样率通常不高（一般1Hz~10Hz），无法捕捉高频微振动；设备及天线成本相对较高。GNSS的测点布设必须无严重卫星信号遮挡（周围无高耸山体或建筑）；需布设稳固且无沉降的基准站；需采用高精度天线及数据处理算法。

图片3.png

4、三轴倾角仪

三轴倾角仪是通过测量各测点的转角变化，通过多测点数据拟合或数值积分算法，间接推算出整条主梁的挠度曲线。适用于大跨度连续梁桥、拱桥、以及受通视或布管限制无法直接安装位移计的结构。三轴倾角传感器安装基座必须牢固，安装非常灵活，不依赖外部基准点，不受长距离传输限制；单体硬件成本较低。通常需要多点阵列布设，算法模型强依赖于结构边界条件假设，处理是需考虑温度对倾角测量的零漂影响，否则结果的置信度将大幅下降。