无源无线螺栓预紧力监测在桥梁上的应用”

无源无线螺栓预紧力监测在桥梁上的应用

在桥梁工程中,螺栓连接承担着至关重要的结构作用。无论是钢桥主梁节点、缆索锚固区、支座连接件,还是附属构件的关键连接点,螺栓的预紧力稳定性直接决定着桥梁结构的刚度、受力均匀性以及疲劳寿命。


然而,长期以来桥梁行业一直面临两大现实难题:

其一,螺栓松动不可避免但难以及时发现;

其二,传统监测手段无法覆盖大范围、长周期、无维护的需求。


自然环境(温度湿度变化)、车辆荷载、风振、疲劳作用、材料松弛都会导致预紧力衰减,但人工巡检频率有限,且多数松动都发生在桥梁难以抵达的部位。因螺栓松动引发的结构损伤、振动放大以及事故风险,已是行业内广泛关注的长期难题。


无源无线螺栓预紧力监测技术的出现,让这一问题终于有了解决的路径。


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(无源无线螺栓预紧力监测在桥梁上的应用  图源:摄图网)


垫片即传感器:让桥梁具备“自感知能力”


无源无线垫片式压力传感器将传感单元完全嵌入螺栓垫片中,不改变连接方式,不需要布线,也无需电池,而是通过外部无线激励实现数据读取。其核心优势尤其契合桥梁工程的需求:


长期免维护:传感器寿命可与桥梁结构一致,适合桥梁 20–50 年周期的监测需求。


大规模部署能力:桥梁一个节点往往有数十到上百颗螺栓,传统方案难以布线,而无源方案天然易于成规模部署。


高鲁棒性:耐温差、耐振动、耐潮湿、耐腐蚀,适应桥梁高湿、高风、高振、低温等极端环境。


不改变结构受力路径:传感器以垫片形式存在,不引入结构风险。


安装后,传感垫片会随预紧力变化产生可测的谐振频率漂移,读取器可在桥下、桥面或指定监测点周期性或实时扫描,无需接触。


这意味着——

桥梁第一次可以实现关键连接节点的“全生命周期自感知”。


让桥梁安全走向“数据驱动”:应用价值全面爆发


无源无线预紧力监测技术一旦在桥梁上铺开,带来的价值远超“检测螺栓是否松动”。


它将直接改变桥梁行业的运维模式:


提前预警松动趋势:通过压力衰减曲线提前发现松动,避免节点疲劳裂纹扩展。


提高结构安全裕度:关键节点(如梁端、吊杆锚固、桁架节点)获得可量化的实时安全数据。


大幅减少人工巡检:不再依靠人工扳手逐颗检查,运维效率显著提升。


为数字孪生提供真实数据:螺栓力学状态作为底层输入,使数字孪生从“模型化”转向“预测化”。


延长桥梁服役寿命:通过精准掌握疲劳与松动趋势,优化养护策略,降低维护成本。


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(无源无线螺栓预紧力监测在桥梁上的应用  图源:摄图网)


对桥梁设计院、建设方、运营单位而言,无源无线螺栓监测不仅是一项新技术,更是一种桥梁安全体系的升级方式——从“基于经验维护”迈向“基于数据决策”的行业变革。

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