桥梁断丝监测解决方案

一、摘要

桥梁拉索或主缆中的钢丝断裂是威胁结构安全的重大隐患，亟需高效可靠的监测手段。本文探讨了声发射(AE)技术在桥梁断丝监测中的应用价值与实现方法。声发射技术通过捕捉材料内部因变形或断裂释放的瞬态弹性波，实现对结构损伤的原位、实时、动态监测。本文主要介绍了声发射技术在桥梁各种缆索结构断丝监测应用中的解决方案。结合现场或实验室案例分析，验证了声发射技术对桥梁钢丝早期断裂具有高灵敏度和定位精度，能够弥补传统检测方法的局限(如接触式、难以实时)，为桥梁关键构件的状态评估与预警提供了一种有效的无损检测途径，显著提升桥梁运营安全性和维护效率。

二、建议通道数

根据具体监测对象确定，每根缆索至少在锚头位置安装一个传感器。

三、应用案例介绍

图1.杭州湾大桥斜拉索断丝监测

2019年，我公司对杭州湾大桥南航道桥4根斜拉索进行了长期监测，共使用8个声发射传感器。

虽然监测期间斜拉索并未发生断丝，但是从数据上可以非常明显的反映出该大桥早晚高峰期间车流量变化导致斜拉索所受载荷变化与声发射信号强度的对应关系。而且监测期间正值利奇马台风过境，我们也监测到了台风对大桥斜拉索带来的声发射信号的变化，虽然期间断丝因子指数级升高，但仍未达到断丝报警阈值。

图2.武汉某长江大桥主塔预应力钢筋断丝监测

2023年，我公司对武汉某长江大桥4号塔主塔上游侧结构及斜拉索进行了长期监测，共使用28个声发射传感器以及5个温度传感器。

监测期间斜拉索并未发生断丝，但是成功监测并报警了2次主塔内预应力钢筋的绷断，并通过定位算法划定断丝位置，随即通报业主，事后监测结果也都得到了业主验证。

四、核心技术

图3.断丝监测专用声发射传感器

低噪声、高灵敏度、低频前方一体化三防传感器，可以有效接受几百米外缆索绷断时产生的声发射信号。

图3.(断丝因子)断丝指标参数

断丝因子特征算法，将桥梁实际环境中的各种噪声统统滤除，客观、直观的精准预报断丝发生，为桥梁缆索结构安全保驾护航。

五、结论

北京物声科技有限公司通过在声发射领域近30年的技术积累，研发出了断丝专用声发射传感器，可以非常有效的捕捉桥梁缆索等断丝信号，并通过独创的断丝因子特征算法，将桥梁实际环境中的各种噪声统统滤除，客观、直观的精准预报断丝发生，为桥梁缆索结构安全保驾护航。