基于毫米波雷達(dá)的橋梁結(jié)構(gòu)變形測(cè)試技術(shù)規(guī)程

DB重慶市工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn) 基于毫米波雷達(dá)的橋梁結(jié)構(gòu)變形測(cè)試技術(shù)規(guī)程Technicalstandardforsafetyim202×-××-××發(fā)布 2術(shù)語(yǔ) 23基本規(guī)定 3.1一般要求 3.2檢測(cè)工作流程 43.3檢測(cè)方案 4儀器設(shè)備 4.1一般規(guī)定 4.2毫米波雷達(dá) 4.3角反射器 4.4輔助設(shè)備 5索力測(cè)試 5.1測(cè)試方法 5.2準(zhǔn)備工作 5.3拉索-阻尼器體系的索力修正 96橋梁靜載測(cè)試 6.1測(cè)試方法 6.2準(zhǔn)備工作 6.3數(shù)據(jù)處理與分析 7動(dòng)態(tài)變形測(cè)試 7.1測(cè)試方法 7.2準(zhǔn)備工作 7.3數(shù)據(jù)處理與分析 8檢測(cè)報(bào)告編制 20附錄A毫米波雷達(dá)干涉測(cè)量原理 21附錄B雷達(dá)法橋梁變形計(jì)算方法 25本規(guī)程用詞說(shuō)明 28引用標(biāo)準(zhǔn)名錄 29條文說(shuō)明 3011.0.1本文件規(guī)定了橋梁結(jié)構(gòu)變形毫米波雷達(dá)法檢測(cè)技術(shù)的基本規(guī)定、儀器設(shè)備,變形的測(cè)試方法、數(shù)據(jù)處理與分析和檢測(cè)報(bào)告的編制。條文說(shuō)明：在橋梁建設(shè)飛速發(fā)展的同時(shí)，我國(guó)公路橋梁的養(yǎng)護(hù)管理任務(wù)越來(lái)越重。特別是20世紀(jì)80年代修建的橋梁，以及改革開(kāi)放以來(lái)修建的特大橋梁和特殊結(jié)構(gòu)橋梁，由于受車(chē)輛荷載、外界環(huán)境、結(jié)構(gòu)性能退化等影響，其安全運(yùn)營(yíng)成為橋梁養(yǎng)護(hù)管理部門(mén)的重要任務(wù)，也是社會(huì)和大眾關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。針對(duì)這種情況，交通運(yùn)輸部開(kāi)展了在役橋梁的檢（監(jiān)）測(cè)與加固改造工作，有效提高了橋梁安全運(yùn)行水平。1.2本文件適用于公路、城市橋梁結(jié)構(gòu)的變形檢測(cè)，鐵路、水利等其他橋梁可參照使用。22.0.1毫米波雷達(dá)millimeterwaveradar2.0.2距離像rangeprofile用寬帶雷達(dá)信號(hào)獲取的目標(biāo)散射點(diǎn)復(fù)子回波在雷達(dá)射線上投影的向量和，可通過(guò)反射成像時(shí)間和位置確定距離像。2.0.3空間分辨率spatialresolution雷達(dá)設(shè)備能夠識(shí)別的兩個(gè)相鄰目標(biāo)的最小距離，是反映雷達(dá)設(shè)備性能和精度的一個(gè)重要指標(biāo)。2.0.4角反射器cornerreflector利用金屬板材制作的適用變形測(cè)試角反射裝置（又稱雷達(dá)反射器），通過(guò)電磁波在金屬角的折射放大作用來(lái)提高雷達(dá)回波信號(hào)的強(qiáng)度。2.0.5直達(dá)波directwave在橋梁形變測(cè)量中電磁波沿形變方向直接傳播到目標(biāo)點(diǎn)，利用回波信號(hào)得到形變信息。2.0.6回波echo從雷達(dá)目標(biāo)反射回來(lái)的電磁波信號(hào)，或信號(hào)在雷達(dá)接收機(jī)的陰極射線管屏幕上所產(chǎn)生的蹤跡。33.1.1橋梁結(jié)構(gòu)變形毫米波雷達(dá)法檢測(cè)的主要內(nèi)容包括橋梁結(jié)構(gòu)的索力、靜態(tài)變形和動(dòng)態(tài)變形測(cè)試。條文說(shuō)明：橋梁靜載試驗(yàn)是在橋梁結(jié)構(gòu)上施加與控制荷載等效的靜態(tài)外加荷載，利用測(cè)量?jī)x器對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)控制部位與控制截面的靜力學(xué)效應(yīng)或參數(shù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。而橋梁動(dòng)載試驗(yàn)則是在動(dòng)荷載和環(huán)境載荷作用下，對(duì)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的受迫振動(dòng)和自振性能進(jìn)行的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。 橋梁靜載和動(dòng)載試驗(yàn)是荷載試驗(yàn)的兩種方法，他們都是對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)承載能力評(píng)價(jià)的最直接、最有效的方法。橋梁靜載試驗(yàn)主要測(cè)試橋梁的靜態(tài)參數(shù)，并將其與荷載試驗(yàn)的理論結(jié)果進(jìn)行對(duì)比和分析，根據(jù)靜態(tài)參數(shù)的校驗(yàn)系數(shù)、殘余變形、相關(guān)系數(shù)等來(lái)評(píng)價(jià)橋梁結(jié)構(gòu)的承載能力。橋梁結(jié)構(gòu)動(dòng)載試驗(yàn)是研究橋梁在汽車(chē)荷載等動(dòng)荷載作用下的動(dòng)力性能和動(dòng)態(tài)響應(yīng)。 3.1.2應(yīng)根據(jù)檢測(cè)內(nèi)容的要求選擇合適的毫米波雷達(dá)設(shè)備，根據(jù)精度要求和分析參數(shù)設(shè)置合理的采樣參數(shù)，并應(yīng)符合《公路橋梁荷載試驗(yàn)規(guī)程》JTG/TJ21的規(guī)定。條文說(shuō)明：橋梁荷載試驗(yàn)是通過(guò)施加荷載方式對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的靜、動(dòng)力特性進(jìn)行的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)測(cè)試，通過(guò)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和結(jié)構(gòu)的理論計(jì)算結(jié)果的對(duì)比分析，來(lái)評(píng)價(jià)橋梁結(jié)構(gòu)的承載能力和動(dòng)力性能，目前普遍根據(jù)《公路橋梁荷載試驗(yàn)規(guī)程》JTG/TJ21給出的相關(guān)公式指導(dǎo)橋梁安全評(píng)估工作。3.1.3實(shí)施橋梁結(jié)構(gòu)變形毫米波雷達(dá)檢測(cè)的人員應(yīng)具備相應(yīng)橋梁檢測(cè)的資格和能力。3.1.4毫米波雷達(dá)設(shè)備應(yīng)定期進(jìn)行檢定或校準(zhǔn)，開(kāi)展檢測(cè)前應(yīng)對(duì)設(shè)備功能進(jìn)行核查。3.1.5采用毫米波雷達(dá)技術(shù)對(duì)于橋梁變形測(cè)試時(shí)，應(yīng)符合下列規(guī)定：1、測(cè)試時(shí)應(yīng)保證雷達(dá)設(shè)備與目標(biāo)之間的通視，不能被物體遮擋。2、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)點(diǎn)布設(shè)時(shí)，應(yīng)根據(jù)最小空間分辨率調(diào)整雷達(dá)位置和角度，使兩個(gè)測(cè)點(diǎn)間距為ΔL時(shí)，兩個(gè)測(cè)點(diǎn)徑向差Δr大于最小空間分辨率，保證不同測(cè)點(diǎn)目標(biāo)能有效被識(shí)別，見(jiàn)圖4圖3.1.5-1測(cè)點(diǎn)布設(shè)空間分辨率的要求3、采用多臺(tái)雷達(dá)進(jìn)行橋梁變形動(dòng)態(tài)測(cè)試時(shí)，宜保持各測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)的同步采集。條文說(shuō)明：雷達(dá)傳感器對(duì)監(jiān)測(cè)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行連續(xù)動(dòng)態(tài)的采集，通過(guò)相鄰采樣信號(hào)間的干涉測(cè)量來(lái)提取形變相位，進(jìn)而計(jì)算形變量。3.1.6現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試應(yīng)做好測(cè)試記錄和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。3.2.1檢測(cè)工作流程應(yīng)包括試驗(yàn)準(zhǔn)備、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和數(shù)據(jù)處理與分析三個(gè)階段，可按圖3.2.1-1執(zhí)行。圖3.2.1-1橋梁變形檢測(cè)流程圖53.2.2試驗(yàn)準(zhǔn)備階段工作包括資料收集、現(xiàn)場(chǎng)踏勘或調(diào)研、檢測(cè)方案的編制。應(yīng)該包括：1、資料收集：資料收集應(yīng)根據(jù)變形測(cè)試的內(nèi)容來(lái)確定，并符合《公路橋梁荷載試驗(yàn)規(guī)程》JTG/TJ21中的相關(guān)規(guī)定。2、現(xiàn)場(chǎng)踏勘或調(diào)研；主要內(nèi)容包括橋梁結(jié)構(gòu)變形測(cè)試（包括索力測(cè)試、靜態(tài)變形、動(dòng)態(tài)變形等）的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)條件、橋梁狀況以及實(shí)際交通狀況等。3、檢測(cè)方案編制：根據(jù)變形測(cè)試的要求，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試條件編制索力、靜態(tài)變形、動(dòng)態(tài)變形測(cè)試的檢測(cè)方案，宜包括測(cè)點(diǎn)布置、試驗(yàn)工況、加載位置及方法、測(cè)試方案等。條文說(shuō)明：《公路橋梁荷載試驗(yàn)規(guī)程》JTG/TJ21中指出在試驗(yàn)準(zhǔn)備階段需收集包括設(shè)計(jì)圖紙、變更設(shè)計(jì)圖紙以及作為設(shè)計(jì)依據(jù)的其他原始資料，涉及材料性能試驗(yàn)報(bào)告、各分項(xiàng)或分部工程驗(yàn)收?qǐng)?bào)告，施工監(jiān)控報(bào)告，竣工圖紙，工程驗(yàn)收?qǐng)?bào)告等資料3.2.3現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)階段的工作內(nèi)容應(yīng)包括：1、現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備：包括測(cè)點(diǎn)布置，儀器設(shè)備準(zhǔn)備、試驗(yàn)組織，儀器設(shè)備安裝調(diào)試等。2、預(yù)加載試驗(yàn)：橋梁靜載試驗(yàn)變形測(cè)試時(shí)，為消除非彈性變形需要在正式試驗(yàn)前進(jìn)行預(yù)加載試驗(yàn)。3、正式試驗(yàn)：按照預(yù)定的試驗(yàn)方案進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)，采集并存儲(chǔ)各測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。3.2.4數(shù)據(jù)處理階段工作內(nèi)容包括：1、數(shù)據(jù)分析：對(duì)原始測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與分析，提取索力、靜態(tài)變形、動(dòng)態(tài)變形分析評(píng)估需要的參數(shù)信息。2、編制報(bào)告：根據(jù)變形數(shù)據(jù)分析結(jié)果，結(jié)合理論計(jì)算按照《公路橋梁荷載試驗(yàn)規(guī)程》JTG/TJ21或《城市橋梁檢測(cè)與評(píng)定技術(shù)規(guī)范》CJJ/T233的規(guī)定對(duì)試驗(yàn)結(jié)果做出判斷與評(píng)價(jià)，形成檢測(cè)報(bào)告。3.3.1制定檢測(cè)方案前，應(yīng)根據(jù)變形測(cè)試內(nèi)容收集橋梁基本信息、設(shè)計(jì)資料、竣工資料、歷次檢測(cè)及維修加固資料，必要時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)踏勘和調(diào)研。3.3.2橋梁結(jié)構(gòu)變形采用毫米波雷達(dá)法測(cè)試應(yīng)根據(jù)目的、內(nèi)容以及要求制訂檢測(cè)方案，應(yīng)包括但不限于以下內(nèi)容：1、梁概況：包括橋梁結(jié)構(gòu)的基本信息、橋梁設(shè)計(jì)及竣工資料、歷次檢測(cè)及維修加固資6料等。2、橋梁檢測(cè)目的、項(xiàng)目、技術(shù)要求和檢測(cè)依據(jù)。3、橋梁結(jié)構(gòu)變形檢測(cè)的范圍、內(nèi)容及毫米波雷達(dá)檢測(cè)的方法。4、檢測(cè)儀器設(shè)備及輔助設(shè)備。5、檢測(cè)進(jìn)度計(jì)劃。6、檢測(cè)安全保證措施及交通組織方案。7、質(zhì)量保障措施。8、對(duì)可能出現(xiàn)安全問(wèn)題的應(yīng)急預(yù)案74.1一般規(guī)定4.1.1儀器設(shè)備一般包括毫米波雷達(dá)設(shè)備和角反射器、三腳架等輔助設(shè)備。4.1.2運(yùn)輸過(guò)程中應(yīng)保證儀器設(shè)備安全，輕拿輕放，避免碰撞或強(qiáng)烈震動(dòng)。4.1.3儀器設(shè)備需定期進(jìn)行保養(yǎng)、維護(hù)、清潔。4.2毫米波雷達(dá)4.2.1毫米波雷達(dá)由控制模塊、發(fā)射天線、接收天線、數(shù)據(jù)采集軟件等組成。4.2.2毫米波雷達(dá)對(duì)監(jiān)測(cè)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行連續(xù)采樣，通過(guò)相鄰采樣信號(hào)間的干涉計(jì)算提取形變相位，計(jì)算橋梁目標(biāo)測(cè)點(diǎn)形變量，見(jiàn)附錄A。4.2.3橋梁結(jié)構(gòu)變形測(cè)試時(shí)，為增強(qiáng)電磁波的回波能量可在目標(biāo)點(diǎn)布設(shè)角反射器，角反射器規(guī)格根據(jù)測(cè)試距離進(jìn)行選擇。4.2.4利用直達(dá)波測(cè)試橋梁結(jié)構(gòu)變形或測(cè)試?yán)魉髁r(shí)不必布設(shè)角反射器。4.2.5采用角反射器對(duì)橋梁變形進(jìn)行測(cè)試時(shí)，應(yīng)記錄雷達(dá)與角反射器的豎向距離h或徑向距離R、水平距離L，見(jiàn)圖4.2.5-1。圖4.2.5-1雷達(dá)與角反射器位置關(guān)系4.3角反射器4.3.1形變測(cè)量的角反射器采用金屬材料加工制作，采用四角形的結(jié)構(gòu)形式，見(jiàn)圖4.3.1-1。4.3.2角反射器安裝時(shí)，應(yīng)保證在測(cè)點(diǎn)位置與橋梁結(jié)構(gòu)剛性連接，防止反射器的抖動(dòng)影響測(cè)試精度。4.3.3應(yīng)根據(jù)測(cè)試距離選擇角反射器的規(guī)格尺寸，確保回波信號(hào)能量能滿足測(cè)試精度的要求，8可根據(jù)表4.3.3-1建議選取。圖4.3.1-1角反射器示意圖表4.3.3-1角反射器尺寸與測(cè)試距離推薦關(guān)系表序號(hào)測(cè)試距離（m）角反射器邊長(zhǎng)（cm）1≤102345200404.4輔助設(shè)備4.4.1測(cè)試三腳架由支腿、測(cè)試云臺(tái)和角度可調(diào)節(jié)裝置組成。4.4.2采用毫米波雷達(dá)進(jìn)行形變測(cè)試時(shí)，應(yīng)配備測(cè)距、測(cè)角的相關(guān)輔助測(cè)量工具。4.4.3長(zhǎng)時(shí)間戶外作業(yè)時(shí)應(yīng)攜帶移動(dòng)電源9采用毫米波雷達(dá)進(jìn)行靜態(tài)變形測(cè)試時(shí)，測(cè)試方法選擇應(yīng)符合以下規(guī)定：1、根據(jù)雷達(dá)扇形波速覆蓋范圍選擇合適的位置安裝雷達(dá)設(shè)備對(duì)拉索進(jìn)行分組測(cè)量，若有多根拉索位于雷達(dá)扇形波束范圍內(nèi)，多根拉索測(cè)點(diǎn)距離應(yīng)滿足最小分辨率的要求2、對(duì)于系桿拱橋、懸索橋等吊桿索力測(cè)試，采用毫米波雷達(dá)測(cè)試吊桿索力時(shí)，應(yīng)采用移動(dòng)雷達(dá)的方法對(duì)吊桿進(jìn)行逐根測(cè)試3、當(dāng)采用毫米波雷達(dá)測(cè)試吊桿索力時(shí)，當(dāng)?shù)鯒U長(zhǎng)度小于3m時(shí)由于剛度較大振動(dòng)較微弱，需要采用橡皮錘敲擊進(jìn)行激振。5.2.1儀器設(shè)備的安裝測(cè)試時(shí)根據(jù)拉索或吊桿測(cè)試的位置，在橋面選擇合適的儀器設(shè)備安裝位置。在位置確定后安裝雷達(dá)測(cè)試三腳架，在三腳架上安放測(cè)試?yán)走_(dá)，通過(guò)調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)雷達(dá)主機(jī)使其扇形波束范圍覆蓋盡量多的拉索。條文說(shuō)明：測(cè)試前應(yīng)首先確立測(cè)試?yán)髋c測(cè)量信號(hào)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。該對(duì)應(yīng)關(guān)系應(yīng)通過(guò)測(cè)定測(cè)試信號(hào)中雷達(dá)波束到達(dá)索體的距離來(lái)確定?，F(xiàn)場(chǎng)操作中，應(yīng)使用激光測(cè)距儀對(duì)雷達(dá)天線至索體的距離進(jìn)行測(cè)量，以確保對(duì)應(yīng)關(guān)系的準(zhǔn)確性。應(yīng)分別使用激光測(cè)距儀測(cè)量雷達(dá)天線與索體之間的距離。通過(guò)對(duì)比毫米波雷達(dá)采集的信號(hào)顯示的距離信息與激光測(cè)距儀的實(shí)際測(cè)量結(jié)果，以確定每個(gè)信號(hào)所對(duì)應(yīng)的拉索編號(hào)，確保測(cè)試數(shù)據(jù)的精確匹配。5.2.2儀器設(shè)備調(diào)試儀器設(shè)備安裝后將雷達(dá)主機(jī)通過(guò)數(shù)據(jù)線與采集控制電腦連接，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試應(yīng)采用移動(dòng)電源進(jìn)行供電。對(duì)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，確保測(cè)試信號(hào)正常后才能開(kāi)始測(cè)量。5.3.1引入索的等效計(jì)算長(zhǎng)度概念來(lái)修正索力，以保證后續(xù)施工階段索力測(cè)試的準(zhǔn)確性。索長(zhǎng)折減經(jīng)驗(yàn)公式見(jiàn)式5.1L,=L-Xd1/2-Xd2/2式中：L,L—為拉索的設(shè)計(jì)索長(zhǎng)；Xd1/2—為上端減振器至上端錨固端的距離的一半；Xd2/2—為下端減振器至下端錨固端的距離的一半?！豆窐蛄撼休d能力檢測(cè)評(píng)定規(guī)程》（修訂版）在征求意見(jiàn)稿中針對(duì)三種不同情況分別提出了不同的索力修正公式。1、當(dāng)成橋資料包含橋梁施工階段安裝減振器前、后拉索的基頻時(shí)，實(shí)測(cè)的拉索索力可按下式修正：5.25.2式中：T0—現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)拉索索力修正值；T—現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)安裝有減振器的拉索索力時(shí)，按照設(shè)計(jì)索長(zhǎng)計(jì)算的索力；f—成橋資料中，拉索未安裝減振器時(shí)拉索的基頻；f’’—成橋資料中，拉索安裝有減振器時(shí)拉索的基頻。2、當(dāng)成橋資料未包含橋梁施工階段安裝減振器前后拉索的實(shí)測(cè)頻率，且減振器便于拆裝時(shí)，應(yīng)先解除部分代表性拉索的減振器，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定索力修正系數(shù)。實(shí)測(cè)的拉索索力可按下式修正：5.35.3式中：T0—現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)拉索索力修正值；T—現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)安裝有減振器的拉索索力時(shí)，按照設(shè)計(jì)索長(zhǎng)計(jì)算的索力；fx—現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)時(shí)，拉索未安裝減振器時(shí)（即拆除減振器后）拉索的基頻；fx'—現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)時(shí)，拉索安裝有減振器時(shí)（即拆除減振器前）拉索的基頻。3、當(dāng)成橋資料未包含橋梁施工階段安裝減振器前后拉索的實(shí)測(cè)頻率，且減振器無(wú)法拆裝時(shí)，可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式確定索力修正系數(shù)。在規(guī)程中提出了三種索力修正經(jīng)驗(yàn)公式，現(xiàn)場(chǎng)可根據(jù)實(shí)際情況選用。（1）考慮索長(zhǎng)折減的經(jīng)驗(yàn)公式：5.45.4式中：T0—現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)拉索索力修正值；T—現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)安裝有減振器的拉索索力時(shí)，測(cè)試中輸入設(shè)計(jì)索長(zhǎng)測(cè)得的索力；L—拉索設(shè)計(jì)索長(zhǎng)；xd1—上端減振器至上端錨固端的距離；xd2—下端減振器至下端錨固端的距離。（2）線性回歸模型：T0=0.78T+249.365.5式中：T0—現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)拉索索力修正值（kN）；T—現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)安裝有減振器的拉索索力時(shí)，測(cè)試中輸入設(shè)計(jì)索長(zhǎng)測(cè)得的索（kN）。（3）Logistic回歸模型：5.6式中:T0—現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)拉索索力修正值（kN）；T—現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)安裝有減振器的拉索索力時(shí)，測(cè)試中輸入設(shè)計(jì)索長(zhǎng)測(cè)得的索（kN）。5.3.2采用毫米波雷達(dá)測(cè)試安裝減震器或阻尼器拉索時(shí)，可以通過(guò)調(diào)節(jié)雷達(dá)反射、接收面而實(shí)現(xiàn)對(duì)拉索任意部位的振動(dòng)測(cè)試，提高測(cè)試的精度。條文說(shuō)明：安裝減震器或阻尼器前后拉索測(cè)試頻率會(huì)發(fā)生改變，影響索力測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。此外對(duì)于安裝減震器或阻尼器的拉索采用頻率法測(cè)試時(shí)，由于受減震器或阻尼器邊界支點(diǎn)的影響也會(huì)影響測(cè)試頻率的準(zhǔn)確度。采用毫米波雷達(dá)對(duì)安裝阻尼器的拉索索力測(cè)量時(shí)，拉索L/3～L/2位置測(cè)得的拉索索力更接近真實(shí)結(jié)果。6.1測(cè)試方法6.1.1采用無(wú)線分布式毫米波雷達(dá)測(cè)試系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的主要步驟如下：1、根據(jù)橋梁靜載試驗(yàn)方案確定系統(tǒng)中測(cè)試?yán)走_(dá)和無(wú)線模塊的數(shù)量，配置測(cè)試系統(tǒng)。2、在測(cè)試橋跨地面或搭設(shè)支架平臺(tái)安放毫米波雷達(dá)，調(diào)整雷達(dá)發(fā)射、接收面使其垂直對(duì)準(zhǔn)測(cè)試主梁位置，并打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)。3、將雷達(dá)主機(jī)、無(wú)線發(fā)射模塊、無(wú)線路由器和筆記本電腦通過(guò)無(wú)線局域網(wǎng)連接，進(jìn)行測(cè)試系統(tǒng)調(diào)試使其進(jìn)入正常工作狀態(tài)。4、測(cè)試系統(tǒng)調(diào)試完畢，打開(kāi)測(cè)試軟件界面對(duì)測(cè)試?yán)走_(dá)進(jìn)行通道配置，正確設(shè)置串口及配置參數(shù)。5、開(kāi)始對(duì)雷達(dá)進(jìn)行測(cè)試，根據(jù)直達(dá)電磁波能量較強(qiáng)的回波信號(hào)的距離向信息，點(diǎn)擊確定測(cè)點(diǎn)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試?yán)走_(dá)與主梁結(jié)構(gòu)測(cè)試距離進(jìn)行復(fù)核確定該位置是否為對(duì)應(yīng)主梁測(cè)點(diǎn)，經(jīng)復(fù)核后無(wú)誤后在回波幅度曲線上拾取該位置作為橋梁撓度測(cè)點(diǎn)位置。6、確定1臺(tái)雷達(dá)測(cè)點(diǎn)位置后，設(shè)置采樣頻率、終止條件等信息后進(jìn)行采樣，查看該測(cè)點(diǎn)撓度變形信號(hào)是否正常。若該測(cè)點(diǎn)撓度采樣信號(hào)異常，則需要對(duì)該雷達(dá)設(shè)備進(jìn)行進(jìn)一步調(diào)試、配置參數(shù)，直到測(cè)試信號(hào)正常，保存采樣參數(shù)的設(shè)置。7、1個(gè)雷達(dá)調(diào)試完畢后進(jìn)行下一臺(tái)雷達(dá)設(shè)備的通道設(shè)置、串口信息配置以及測(cè)點(diǎn)確定及調(diào)試等工作。直到所有雷達(dá)設(shè)備通道、串口、采樣參數(shù)配置完畢，各測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)工作正常，整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)準(zhǔn)備工作完成。6.1.2采用毫米波雷達(dá)進(jìn)行靜態(tài)變形測(cè)試時(shí)，測(cè)試方法選擇應(yīng)符合以下規(guī)定：1、當(dāng)橋梁結(jié)構(gòu)測(cè)點(diǎn)正下方便于布設(shè)儀器時(shí)宜采用直達(dá)波法進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試數(shù)據(jù)不需要轉(zhuǎn)換；2、當(dāng)直達(dá)波法不適用時(shí)需在測(cè)點(diǎn)安裝角反射器，小變形宜按直接投影法進(jìn)行計(jì)算，大變形則應(yīng)按幾何關(guān)系法進(jìn)行變換，見(jiàn)附錄B。6.1.3橋梁靜載試驗(yàn)預(yù)加載過(guò)程中應(yīng)對(duì)加載前、加載過(guò)程及卸載的變形數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)試，以檢驗(yàn)橋梁結(jié)構(gòu)和設(shè)備工作狀態(tài)。6.1.4采用多臺(tái)雷達(dá)測(cè)試變形時(shí)，應(yīng)符合以下規(guī)定：1、確定雷達(dá)數(shù)量，合理配置測(cè)試系統(tǒng)。2、安裝好雷達(dá)，調(diào)整雷達(dá)發(fā)射、接收面使其垂直對(duì)準(zhǔn)測(cè)點(diǎn)位置，并打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)。3、打開(kāi)無(wú)線路由器，將雷達(dá)、無(wú)線發(fā)射模塊、無(wú)線路由器和筆記本電腦通過(guò)無(wú)線局域網(wǎng)連接，調(diào)試系統(tǒng)使其進(jìn)入正常工作狀態(tài)。4、系統(tǒng)調(diào)試完畢后，通過(guò)控制軟件逐臺(tái)對(duì)雷達(dá)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置并設(shè)定采樣參數(shù)。5、所有雷達(dá)設(shè)備參數(shù)設(shè)置后，調(diào)試使各測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)工作正常，可進(jìn)行靜態(tài)變形的測(cè)試。6.1.5采用角反射器對(duì)橋梁靜態(tài)變形測(cè)試時(shí)，參數(shù)設(shè)置步驟如下：1、根據(jù)橋梁靜載試驗(yàn)方案選擇合適的位置安裝毫米波雷達(dá)測(cè)試系統(tǒng)。2、調(diào)整雷達(dá)發(fā)射、接收面使靜載變形值測(cè)點(diǎn)在波束角范圍內(nèi)，且滿足徑向分辨率的要求，打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)。3、現(xiàn)場(chǎng)對(duì)雷達(dá)測(cè)試系統(tǒng)調(diào)試使其進(jìn)入正常工作狀態(tài)。4、測(cè)試系統(tǒng)調(diào)試完畢，打開(kāi)測(cè)試軟件界面對(duì)測(cè)試?yán)走_(dá)進(jìn)行通道配置，正確設(shè)置串口及配置參數(shù)。5、開(kāi)始對(duì)雷達(dá)進(jìn)行測(cè)試，根據(jù)電磁波能量較強(qiáng)的回波信號(hào)的距離像信息，點(diǎn)擊確定測(cè)6、配置各測(cè)點(diǎn)采集參數(shù)，設(shè)置存儲(chǔ)路徑后，開(kāi)始進(jìn)行橋梁靜態(tài)變形的測(cè)試。6.2準(zhǔn)備工作6.2.1橋梁的靜載試驗(yàn)需要根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)的形式來(lái)確定橋梁靜載加載的控制截面和荷載試驗(yàn)工況6.2.2加載荷載前的準(zhǔn)備工作應(yīng)符合以下規(guī)定：1、荷載準(zhǔn)備應(yīng)由專(zhuān)人負(fù)責(zé)。按靜載試驗(yàn)方案確定加載車(chē)輛的數(shù)量、規(guī)格，測(cè)量并記錄車(chē)輛的實(shí)際軸距、軸數(shù)等參數(shù)。2、按靜載方案要求裝載重物和機(jī)械，對(duì)加載車(chē)輛進(jìn)行稱重，調(diào)整裝載量和分布以滿足軸重、總重要求。稱重合格后，記錄車(chē)輛牌號(hào)、總重、軸重、軸距等參數(shù)3、根據(jù)車(chē)輛稱重結(jié)果，對(duì)車(chē)輛進(jìn)行組合和編號(hào)，并在正式加載前，向每名駕駛員明確加載車(chē)輛上橋順序等注意事項(xiàng)4、試驗(yàn)前在橋面放樣加載位置，使用不同顏色標(biāo)志區(qū)分各加載工況的車(chē)輛位置。6.2.3應(yīng)選取選取環(huán)境溫度變化比較穩(wěn)定的時(shí)間段進(jìn)行試驗(yàn)，降低環(huán)境溫度對(duì)實(shí)驗(yàn)精度的影響6.2.4毫米波雷達(dá)法利用直達(dá)波進(jìn)行靜態(tài)變形測(cè)試，應(yīng)符合以下規(guī)定：1、雷達(dá)利用直達(dá)波對(duì)變形進(jìn)行測(cè)試，每臺(tái)雷達(dá)對(duì)應(yīng)一個(gè)測(cè)點(diǎn)。2、測(cè)試時(shí)，雷達(dá)主機(jī)與目標(biāo)間的視線方向與水平方向的夾角宜為90°6.2.5中小跨徑橋梁采用毫米波雷達(dá)進(jìn)行靜態(tài)變形測(cè)試時(shí)，在橋下易于架設(shè)（如無(wú)水、地形平坦等情形）設(shè)備時(shí)宜采用無(wú)線分布式毫米波雷達(dá)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試；大跨徑橋梁采用毫米波雷達(dá)測(cè)試靜態(tài)變形時(shí)，在橋下不易架設(shè)設(shè)備時(shí)，應(yīng)在測(cè)點(diǎn)安裝角反射器。6.2.6測(cè)點(diǎn)采用角反射器時(shí)，毫米波雷達(dá)測(cè)試應(yīng)符合以下規(guī)定：1、測(cè)點(diǎn)位置應(yīng)在雷達(dá)設(shè)備波束角扇形區(qū)域內(nèi)，一臺(tái)雷達(dá)不能覆蓋所有測(cè)點(diǎn)時(shí)應(yīng)增加雷達(dá)數(shù)量。2、角反射器應(yīng)具有一定剛度且與測(cè)點(diǎn)進(jìn)行剛性連接，避免角反射器的抖動(dòng)會(huì)產(chǎn)生測(cè)量誤差。3、角反射器的喇叭口安裝應(yīng)朝向雷達(dá)主機(jī)方向，以獲得較強(qiáng)的電磁波反射信號(hào)。4、角反射器的大小與雷達(dá)與測(cè)點(diǎn)距離有關(guān)，隨測(cè)試距離增大反射器尺寸可適當(dāng)增大，以增強(qiáng)反射信號(hào)。6.2.7靜態(tài)變形測(cè)試采樣頻率不應(yīng)低于1Hz。6.2.8毫米波雷達(dá)測(cè)試系統(tǒng)在進(jìn)場(chǎng)前應(yīng)進(jìn)行調(diào)試，確保設(shè)備功能正常。6.2.9加載測(cè)試前應(yīng)通過(guò)測(cè)試軟件確定測(cè)點(diǎn)位置，必要時(shí)通過(guò)其他測(cè)距設(shè)備進(jìn)行校核，并對(duì)每一臺(tái)儀器進(jìn)行初始值的讀取。6.3數(shù)據(jù)處理與分析6.3.1毫米波雷達(dá)測(cè)試數(shù)據(jù)處理時(shí)，當(dāng)測(cè)試視線方向與橋梁變形的形變方向不一致時(shí)，應(yīng)通過(guò)轉(zhuǎn)換獲得橋梁結(jié)構(gòu)的變形值，見(jiàn)附錄B。6.3.2橋梁靜載試驗(yàn)加載前、各級(jí)加載以及卸載后的數(shù)據(jù)應(yīng)從雷達(dá)測(cè)試數(shù)據(jù)穩(wěn)定部分提取。6.3.3根據(jù)各加載工況測(cè)試的變形值，按相關(guān)規(guī)范計(jì)算橋梁變形彈性值、變形校驗(yàn)系數(shù)、殘余變形。6.3.4根據(jù)各級(jí)加載的荷載效率繪制荷載-變形變形曲線。6.3.5在數(shù)據(jù)處理分析過(guò)程中，應(yīng)充分挖掘和利用原始數(shù)據(jù)中的有效信息，保持原始數(shù)據(jù)的嚴(yán)肅性和完整性，對(duì)某些可以確認(rèn)和量化的系統(tǒng)誤差可進(jìn)行修正。條文說(shuō)明：每個(gè)加載工況在加載前、加載后(包括分級(jí)加載)及卸載后均需進(jìn)行測(cè)量。采用計(jì)算機(jī)采集的儀器設(shè)備，應(yīng)進(jìn)行多次測(cè)量以消除其隨機(jī)誤差。7.1.1進(jìn)行橋梁自振特性測(cè)試時(shí)，應(yīng)滿足以下規(guī)定：1、采用突然加載法時(shí)，應(yīng)采用試驗(yàn)車(chē)輛的后輪從三角墊塊上突然下落的方式對(duì)橋梁產(chǎn)生沖擊作用，激起橋梁的豎向振動(dòng)2、采用跑車(chē)試驗(yàn)使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生強(qiáng)迫振動(dòng)時(shí)，應(yīng)保證試驗(yàn)車(chē)輛的勻速通過(guò)橋梁，且不同的行駛速度應(yīng)滿足等差數(shù)列3、橋梁進(jìn)行脈動(dòng)測(cè)試時(shí)，此脈動(dòng)法試驗(yàn)需要采樣時(shí)間應(yīng)滿足模態(tài)分析的要求。對(duì)懸索橋、斜拉橋等自振頻率較低的橋型，為保證頻率分辨率和提高信噪比，采集時(shí)間一般不小于30min，對(duì)小跨徑橋梁，采集時(shí)間可以酌情減少。7.1.2進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)測(cè)試時(shí)，應(yīng)滿足以下規(guī)定：對(duì)于橋梁結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)的測(cè)試，宜首先選擇無(wú)障礙行車(chē)試驗(yàn)，可以根據(jù)實(shí)際情況選擇有障礙行車(chē)試驗(yàn)和制動(dòng)試驗(yàn)1、無(wú)障礙行車(chē)試驗(yàn)車(chē)速宜在5~80km/h范圍內(nèi)取多個(gè)大致均勻分布的車(chē)速進(jìn)行行車(chē)試驗(yàn)。車(chē)速在橋聯(lián)(孔）上宜保持恒定，每個(gè)車(chē)速工況應(yīng)進(jìn)行2~3次重復(fù)試驗(yàn).2、在進(jìn)行有障礙行車(chē)試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)設(shè)置圖示弓形障礙物模擬橋面坑洼進(jìn)行試驗(yàn)，車(chē)速宜取5~20km/h，障礙物應(yīng)布置在結(jié)構(gòu)沖擊效應(yīng)顯著部位，每個(gè)車(chē)速工況應(yīng)進(jìn)行2~3次重復(fù)試驗(yàn)3、采用制動(dòng)試驗(yàn)工況來(lái)進(jìn)行測(cè)試。制動(dòng)試驗(yàn)的車(chē)速宜取30~50km/h，制動(dòng)部位應(yīng)為動(dòng)態(tài)效應(yīng)較大的位置。7.2.1橋梁動(dòng)態(tài)變形測(cè)試時(shí)，應(yīng)根據(jù)分析參數(shù)選擇合適的激勵(lì)方式，采集數(shù)據(jù)應(yīng)包括整個(gè)動(dòng)態(tài)測(cè)試過(guò)程。7.2.2利用跑車(chē)試驗(yàn)對(duì)橋梁進(jìn)行激勵(lì)時(shí)，試驗(yàn)前應(yīng)封閉交通以保證能采集到初始狀態(tài)的數(shù)據(jù)，在車(chē)輛激勵(lì)引起的振動(dòng)數(shù)據(jù)完全衰減后方可停止采樣。7.2.3橋梁動(dòng)態(tài)變形的測(cè)點(diǎn)應(yīng)根據(jù)需要測(cè)試分析的參數(shù)來(lái)確定，其測(cè)點(diǎn)布設(shè)應(yīng)滿足《公路橋梁荷載試驗(yàn)規(guī)程》JTG/TJ21的要求。7.2.4動(dòng)態(tài)變形測(cè)試時(shí)，除包括靜態(tài)變形測(cè)試的準(zhǔn)備工作外，還應(yīng)包括下列內(nèi)容：1、應(yīng)根據(jù)動(dòng)態(tài)測(cè)試的不同加載方式，準(zhǔn)備加載車(chē)輛或激勵(lì)設(shè)備等。2、根據(jù)動(dòng)態(tài)變形測(cè)試方案，應(yīng)確定動(dòng)態(tài)測(cè)試車(chē)輛加載或激勵(lì)設(shè)備的位置，并作出相應(yīng)的標(biāo)記。7.3.1利用測(cè)試數(shù)據(jù)分析橋梁動(dòng)力響應(yīng)時(shí)，采樣頻率應(yīng)滿足尼奎斯特定理；測(cè)試數(shù)據(jù)用于分析橋梁自振特性（自振頻率和阻尼比）時(shí)，采樣頻率不宜小于分析頻率的10倍。條文說(shuō)明：尼奎斯特是信號(hào)處理領(lǐng)域中的一個(gè)重要原理。這個(gè)定理描述了如何從連續(xù)信號(hào) （模擬信號(hào)）中獲取樣本，以便在不失真的情況下完全重建該信號(hào)。7.3.2利用角反射器測(cè)試的動(dòng)變形的數(shù)據(jù)處理時(shí)需換算成豎向位移值，利用直達(dá)波測(cè)試動(dòng)變形時(shí)不需要進(jìn)行換算。7.3.3利用毫米波雷達(dá)測(cè)試數(shù)據(jù)分析自振頻率時(shí)，數(shù)據(jù)處理可采用波形分析法或頻譜分析法。7.3.4毫米波雷達(dá)測(cè)試的數(shù)據(jù)采用波形分析法分析結(jié)構(gòu)自振頻率時(shí)，應(yīng)通過(guò)濾波的方法得到單一頻率的波形，再進(jìn)行波形分析。7.3.5波形分析法計(jì)算自振頻率的主要步驟如下：1、在動(dòng)態(tài)變形時(shí)程曲線上截取合適的毫米波雷達(dá)測(cè)試數(shù)據(jù)。2、按照《公路橋梁荷載試驗(yàn)規(guī)程》JTG/TJ21中6.3.1的規(guī)定確定不同結(jié)構(gòu)型式的橋梁需要分析頻率的振動(dòng)階次。3、根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)需要分析的振動(dòng)階次以及對(duì)應(yīng)的理論計(jì)算頻率，選擇合適的濾波器對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行濾波，得到僅含待分析頻率的單一信號(hào)的振動(dòng)波形。4、在僅含帶分析頻率的單一振動(dòng)信號(hào)提取多個(gè)周期波形的起、止時(shí)間坐標(biāo)，計(jì)算待分析階次的自振頻率。7.3.6利用頻譜分析法分析橋梁結(jié)構(gòu)的自振頻率時(shí)，應(yīng)結(jié)合橋梁結(jié)構(gòu)理論計(jì)算結(jié)果確定結(jié)構(gòu)7.3.7頻譜分析的主要步驟如下：1、在動(dòng)態(tài)變形時(shí)程曲線上截取合適的毫米波雷達(dá)測(cè)試數(shù)據(jù)。2、對(duì)截取的動(dòng)變形時(shí)程數(shù)據(jù)進(jìn)行傅里葉變換，得到振動(dòng)信號(hào)的頻譜曲線。3、根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)理論計(jì)算的自振頻率來(lái)從頻譜信息中確定不同振動(dòng)階次對(duì)應(yīng)的自振頻7.3.8采用毫米波雷達(dá)測(cè)試數(shù)據(jù)分析橋梁結(jié)構(gòu)阻尼比時(shí)，可采用波形分析法或半功率帶寬法。7.3.9利用波形分析法分析橋梁結(jié)構(gòu)的阻尼比時(shí)，應(yīng)根據(jù)待分析階次的振動(dòng)頻率對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行濾波，得到僅含該階振動(dòng)的單一頻率振動(dòng)信號(hào)，按照振動(dòng)幅值的對(duì)數(shù)衰減法計(jì)算阻尼比。7.3.10波形分析法得到含有自振頻率單一振動(dòng)信號(hào)的時(shí)程曲線，按照動(dòng)變形振動(dòng)幅值對(duì)數(shù)衰減的方法計(jì)算橋梁結(jié)構(gòu)的阻尼比，見(jiàn)公式7.1。D=lnAi?''+n式中:：D——阻尼比;n——參與計(jì)算的波的個(gè)數(shù)，不小于3；Ai——參與計(jì)算的首波峰值；Ai'——參與計(jì)算的首波波谷值；Ai+n——參與計(jì)算的尾波峰值；Ai'+n——參與計(jì)算的尾波波谷值。7.3.11利用半功率帶寬法分析橋梁結(jié)構(gòu)阻尼比的步驟如下：1、在動(dòng)態(tài)變形時(shí)程曲線上截取合適的毫米波雷達(dá)測(cè)試數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)應(yīng)截取車(chē)輛加載或其他激振方法激振后自由衰減的部分。2、對(duì)選取的動(dòng)變形測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行傅里葉變換，得到振動(dòng)的頻譜圖。3、根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)理論計(jì)算的結(jié)果，結(jié)合待分析階次阻尼在頻譜曲線上確定其對(duì)應(yīng)的自振頻率。4、在頻譜圖中利用半功率帶寬法計(jì)算分析對(duì)應(yīng)振動(dòng)階次的阻尼比。7.3.12沖擊系數(shù)可以根據(jù)《公路橋梁荷載試驗(yàn)規(guī)程》JTG/TJ21中6.6.5的規(guī)定利用單波形來(lái)計(jì)算，也可以采用推薦的多個(gè)波形來(lái)加權(quán)計(jì)算。7.3.13利用單波形進(jìn)行沖擊系數(shù)分析時(shí)，其計(jì)算按照《公路橋梁荷載試驗(yàn)規(guī)程》JTG/TJ21中6.6.5的規(guī)定計(jì)算。7.3.14當(dāng)采用單個(gè)波形對(duì)沖擊系數(shù)計(jì)算誤差較大時(shí)，可以對(duì)多個(gè)波形進(jìn)行計(jì)算，采用加權(quán)的方法進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算圖示見(jiàn)圖7.3.14-1，計(jì)算公式見(jiàn)公式7.2。圖7.3.14-1加權(quán)平均法計(jì)算沖擊系數(shù)示意圖式中：ymeani—為動(dòng)力效應(yīng)時(shí)程曲線上第i個(gè)沖擊系數(shù)μi處所對(duì)應(yīng)的局部靜態(tài)效應(yīng)值（或局部最大值與最小值的平均值）；n—時(shí)程曲線上出現(xiàn)的有規(guī)律的波形峰值個(gè)數(shù)。8.0.1檢測(cè)報(bào)告應(yīng)結(jié)論明確、用詞規(guī)范、文字簡(jiǎn)練，對(duì)于容易混淆的術(shù)語(yǔ)和概念，以文字解釋或圖例、圖像、圖表說(shuō)明。8.0.2測(cè)報(bào)告應(yīng)包括但不限于以下內(nèi)容：1、項(xiàng)目概況；2、橋梁結(jié)構(gòu)變形檢測(cè)目的、范圍、內(nèi)容、依據(jù)和方法；3、檢測(cè)人員；4、毫米波雷達(dá)設(shè)備及其工作原理；5、數(shù)據(jù)的處理與分析；6、檢測(cè)數(shù)據(jù)和結(jié)果的匯總，包括典型的測(cè)點(diǎn)布置、變形時(shí)程和頻譜圖、檢測(cè)結(jié)果匯總圖表等；7、檢測(cè)結(jié)果的評(píng)定、結(jié)論及建議。8.0.3檢測(cè)結(jié)果的評(píng)定應(yīng)按照《公路橋梁荷載試驗(yàn)規(guī)程》JTG/TJ21、《城市橋梁檢測(cè)與評(píng)定技術(shù)規(guī)范》CJJ/T233執(zhí)行。雷達(dá)意為“無(wú)線電探測(cè)與測(cè)距”，因此雷達(dá)是一種無(wú)線電裝置，它通過(guò)無(wú)線電磁波來(lái)檢測(cè)目標(biāo)的位置。從廣義上講，雷達(dá)就是測(cè)量物體的位置和運(yùn)動(dòng)參數(shù)，以及確定物體的特性。由雷達(dá)硬件裝置向天線輸出的電磁波能通過(guò)天線向目標(biāo)物體發(fā)射，再通過(guò)天線將目標(biāo)物體反射回來(lái)的反射能量再傳送給雷達(dá)的硬件裝置。毫米波雷達(dá)是一種工作在毫米波段的雷達(dá)，通常毫米波是在30~300GHz的頻率范圍內(nèi)（波長(zhǎng)為1至10mm）的電磁波。毫米波雷達(dá)測(cè)試形變屬于非接觸式測(cè)量，同傳統(tǒng)的測(cè)量方式相比具有非接觸、高精度、全天候等的特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)物的多目標(biāo)進(jìn)行同步、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的測(cè)量。毫米波雷達(dá)目前在橋梁索力、靜載試驗(yàn)、動(dòng)載試驗(yàn)以及橋梁健康監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域進(jìn)行了廣泛的應(yīng)用。毫米波雷達(dá)測(cè)量實(shí)現(xiàn)變形的高精度測(cè)量主要基于雷達(dá)信號(hào)調(diào)制技術(shù)、干涉測(cè)量技術(shù)和合成孔徑雷達(dá)技術(shù)三項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。A.3.1信號(hào)調(diào)制技術(shù)毫米波雷達(dá)在微變形測(cè)試中主要采用頻率步進(jìn)連續(xù)波（SteppedFrequencyContinuousWaveform，SFCW）和線性調(diào)頻連續(xù)波（LinearFrequencyModulationContinuousWave，LFMCW）兩種調(diào)頻技術(shù)。意大利IDS公司的IBIS系統(tǒng)是采用頻率步進(jìn)連續(xù)波（調(diào)頻技術(shù)，國(guó)外和國(guó)內(nèi)一些廠家的微波雷達(dá)或毫米波雷達(dá)有的采用線性調(diào)頻連續(xù)波（LinearFrequencyModulationContinuousWave，LFMCW）的調(diào)頻技術(shù)。1、頻率步進(jìn)連續(xù)波利用步進(jìn)頻率連續(xù)波和微波干涉技術(shù)，可以獲得高時(shí)空分辨率、高精度的視線方向的一維形變圖。在微波測(cè)量中，為了達(dá)到更高的測(cè)距精度，同時(shí)減小了對(duì)發(fā)射設(shè)備的要求，IBIS系統(tǒng)采用了步進(jìn)頻率連續(xù)波信號(hào)調(diào)頻技術(shù)。步進(jìn)頻率連續(xù)波信號(hào)是一種由N個(gè)相繼的頻率序列組成的信號(hào)，它是根據(jù)Δf的步長(zhǎng)而改變的，在圖A.3-1中可以看出，該信號(hào)具有一定的階梯式變化。圖A.3-1步進(jìn)頻率連續(xù)波信號(hào)調(diào)制2、線性調(diào)頻連續(xù)波毫米波雷達(dá)采用LFMCW（LinearFrequencyModulatedContinuousWave，線性調(diào)頻連續(xù)波）信號(hào)體制，雷達(dá)發(fā)射信號(hào)為線性鋸齒掃頻信號(hào)，反射回波信號(hào)也為線性鋸齒信號(hào)，見(jiàn)圖A.3-2。從圖中可以看到,除了在各個(gè)時(shí)間點(diǎn)的工作頻率不同外，雷達(dá)的發(fā)射信號(hào)和雷達(dá)回波的形式基本上是一致的。類(lèi)似于“多普勒-脈沖”雷達(dá)的測(cè)距基本原理，目標(biāo)反射回波會(huì)有一定的延時(shí)，但線性調(diào)頻連續(xù)波(LFMCW)信號(hào)系統(tǒng)不再使用極易出錯(cuò)的數(shù)據(jù)—時(shí)間差來(lái)測(cè)距，而是使用易于計(jì)算的頻率差來(lái)計(jì)算距離。雷達(dá)發(fā)射頻率的變化已知，即按一定速度由低到高的頻率差和單向不停地掃測(cè)，圖中“鋸齒”形頻率發(fā)生變化。圖A.3-2線性調(diào)頻連續(xù)波信號(hào)及回波信號(hào)毫米波雷達(dá)采用干涉技術(shù)可以準(zhǔn)確地檢測(cè)目標(biāo)的位移，這種方法主要是利用雷達(dá)的相位改變來(lái)完成。每次測(cè)量時(shí)，傳感器都包含了幅度和相位兩個(gè)方面的信息。雷達(dá)首次發(fā)射、接收后，得到了目標(biāo)的位置及相位信息。在此基礎(chǔ)上，對(duì)目標(biāo)進(jìn)行了第二發(fā)射與接收，得到了目標(biāo)第二次測(cè)量時(shí)的位置和相位信息，并利用它的相位差來(lái)確定目標(biāo)準(zhǔn)確的位移變化量，見(jiàn)圖A.4-1。圖A.4-1雷達(dá)干涉測(cè)量原理毫米波雷達(dá)對(duì)監(jiān)測(cè)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行連續(xù)動(dòng)態(tài)的采集，通過(guò)相鄰采樣信號(hào)間的干涉測(cè)量來(lái)提取形變相位，進(jìn)而計(jì)算形變量。雷達(dá)視線向（lightofsight，LOS）的形變量dlos與形變相位Δφ滿足以下關(guān)系：dlos=?(λ/4π)Δφ（A.1）式中：dlos—雷達(dá)視線方向上的變形量；λ—電磁波的波長(zhǎng)；Δφ—兩次測(cè)量形變的相位差。毫米波雷達(dá)測(cè)試索力也是基于頻率法的基本原理來(lái)實(shí)現(xiàn)索力測(cè)量的，屬于非接觸式測(cè)量，測(cè)試時(shí)不需要在拉索上安裝角反射器。測(cè)試時(shí)，毫米波雷達(dá)發(fā)射微波信號(hào)，遇到拉索后反射回來(lái)，得到位置與相位；通過(guò)不斷發(fā)射、反射得到一系列變化相位，從而計(jì)算出拉索的振動(dòng)位移，經(jīng)過(guò)快速傅立葉變換(FFT)，可以得到頻域特征值。振動(dòng)位移時(shí)程曲線經(jīng)過(guò)時(shí)頻變換計(jì)算出振動(dòng)頻率或倍頻特征，根據(jù)拉索的參數(shù)來(lái)計(jì)算其索力，見(jiàn)圖A.5-1。圖A.5-1毫米波雷達(dá)測(cè)試索力示意圖毫米波雷達(dá)測(cè)試是利用電磁波的原理，電磁波對(duì)于拉索索體反射的信號(hào)能量較強(qiáng)，而對(duì)于拉索索體護(hù)套HDPE等材料的信號(hào)反射較弱，因此電磁波可以穿透索體護(hù)套而直接反射索體的信號(hào)。根據(jù)毫米波雷達(dá)變形干涉測(cè)量原理可知，其測(cè)試的變形是在雷達(dá)波束角范圍內(nèi)目標(biāo)體相對(duì)于雷達(dá)視線方向的變形量dlos。而橋梁變形測(cè)試通常是測(cè)試橋梁在豎向方向的變形。采用毫米波雷達(dá)測(cè)試時(shí)得到的雷達(dá)視線方向的形變量需要通過(guò)數(shù)據(jù)的處理計(jì)算才能得到橋梁的變形。測(cè)試時(shí)變形換算應(yīng)根據(jù)形變量的大小，采用合理的計(jì)算方法才能得到橋梁準(zhǔn)確的橋梁變形測(cè)試值。對(duì)于中小跨徑橋梁，橋梁在荷載作用下的橋梁豎向變形值相對(duì)較小，可以采用直接投影法進(jìn)行直接計(jì)算；對(duì)于大跨徑橋梁如斜拉橋和懸索橋，橋梁進(jìn)行靜載試驗(yàn)或正常運(yùn)營(yíng)過(guò)程中橋梁變形值可能達(dá)到幾十厘米