一、背景与需求

大跨度桥梁在车辆通行、风载等动荷载作用下，主梁跨中、吊索锚固区等关键部位会产生动态竖向位移（即“动挠度”），这是评估结构刚度与行车舒适性的核心参数。《公路桥梁荷载试验规程》（JTG/T J21-01-2015）要求动挠度测量必须实时记录变形过程，采样频率需满足动态响应捕捉；《公路桥梁结构监测技术规范》（JT/T 1037-2022）规定主跨≥500m的悬索桥及≥300m的斜拉桥应将跨中竖向位移纳入监测。因此，大跨度桥梁挠度监测需同时满足：工作距离数百米至千米级、精度毫米级、采样频率≥1Hz、适应户外复杂环境、非接触安装。然而，传统手段（百分表、全站仪、GPS、加速度积分）在上述指标上存在明显局限，难以满足实际工程需求。

图1 大型桥梁

二、传统测量方式痛点

图5 现场图

· 动态响应质量：10Hz采样频率完整记录了车辆荷载引起的位移波动过程，数据无低频漂移、趋势清晰，完全满足动挠度测量“实时记录变形过程”的要求。即使在雾天和自然光变化条件下，系统仍稳定输出有效数据。

图6 车辆荷载下桥梁的点位选取

图7 车辆荷载下桥梁的动态响应曲线

· 立柱特征点位移分析：立柱点最大下沉位移约60mm。位移时程曲线呈现明显的周期性波动，波动周期与车辆上桥、过桥、离桥的荷载过程完全一致。车辆驶过后位移恢复初始位置，表明结构处于弹性工作状态。该结果验证了系统在800m外捕捉位移变化、区分准静态响应的能力。

图8 桥梁立柱点位移曲线

· 吊索特征点位移分析：吊索点最大下沉位移约90mm，振动幅值大于立柱点。这是由于吊索作为柔性构件，对荷载的响应更为敏感，符合力学预期。两特征点同步数据显示：吊索位移响应略滞后于立柱且幅值更大，反映了荷载从桥面经吊索传递至主缆的路径特性。这证明了系统同步监测多特征点并分析变形协调性的能力。

图9 桥梁吊索点位移曲线

本次试验成功达到预定目的，具体结论如下：

· 位移捕捉有效：VD视频挠度仪完整记录了车辆荷载引起的位移波动过程。立柱点最大下沉位移约60mm，吊索点最大下沉位移约90mm。动态响应周期与加载周期一致。

· 同步分析可行：系统成功同步监测立柱与吊索两特征点，数据显示吊索位移响应幅值大于立柱，可用于后续主梁‑索协调性分析。

· 环境适应性良好：在800m远距离、雾天及自然光照变化条件下，系统稳定输出有效数据，10Hz采样频率满足大跨度桥梁动挠度测量要求。

· 工程可行性验证：本次测试验证了VD视频挠度仪在大跨度桥梁关键点位移监测中的工程可行性，为后续跨中/1/4跨挠度测试及主梁‑索协调性分析提供了技术基础。

五、展望：从桥梁监测到全域大结构安全赋能

联恒光科VD视频挠度仪已成功应用于跨江大桥、电力塔架监测等场景，未来将拓展至更广泛的工程安全评估领域：

· 高速铁路桥梁：列车通过时的动态挠度与残余变形监测

· 大跨度体育馆、航站楼：温度及风致位移长期跟踪

· 高耸结构（塔、烟囱）：风振及倾斜位移监测

· 地铁隧道、基坑：周边建筑物沉降与变形预警

· 承压设备（储氢瓶、深海耐压舱）：内压试验下的壳体变形监测

结合定制化开发能力（采样频率、精度、通信协议、报警阈值等），VD视频挠度仪可灵活嵌入各类结构健康监测平台，为重大基础设施的安全运行提供全时、全域、非接触的位移感知能力。