CN102288152A - 桥梁结构挠度测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种桥梁结构挠度测量装置及方法，在桥梁上部结构侧面或底面或内部，采用2根（含2根）以上的拉线组成平面或空间拉线结构体系，每根拉线的两端连接在桥梁上部结构的两端或桥梁的墩台上，该拉线结构体系的拉线在待测桥梁上部结构挠度检测点处结成结点，利用位移测量装置测量拉线结构体系结点与待测桥梁上部结构挠度检测点之间的位移；所述挠度检测点位于待测桥梁的上部结构上，或者位于与桥梁的上部结构连接、用于传递待测桥梁上部结构挠度的安装支架上。本发明是一种桥梁结构挠度（竖向位移）的检（监）测方法及装置，它具有准确度高，既适宜长期连续观测又能进行实时动态挠度监测的优点。

Description

桥梁结构挠度测量装置及方法

技术领域

本发明涉及桥梁结构检（监）测领域，具体来说涉及的是一种桥梁挠度和位移的检（监）测装置及检（监）测方法。

背景技术

桥梁作为现代交通的重要组成部分发挥着越来越重要的作用，对于社会与经济发展影响深远。然而，由于工程结构设计、建造和施工过程中的失误，特别是重载交通的长期作用，以及工程材料的自然老化，造成一些桥梁结构出现损伤、处于非安全状况，轻则影响交通、消耗大量维修费用，重则桥毁人亡、造成巨大的人员伤亡与财产损失。为提高桥梁运行的可靠性，确保桥梁运行阶段的结构安全，是全世界桥梁工程界和政府管理当局的一个严峻课题，同时也是一个管理和决策上的普遍共性问题，具有重要的社会、经济、科学意义。

桥梁挠度（竖向位移）是桥梁结构运营状态的综合反映，是桥梁结构最直接和直观的安全指标之一，是判定桥梁竖向刚度、结构承载力和结构整体性最为重要的技术参数，是桥梁结构安全性能评价、危桥改造和新桥验收的重要指标。

目前桥梁挠度（竖向位移）的检（监）测方法主要有：①根据光学原理制成的水准仪监测方法，该方法或装置存在***过于复杂、价格昂贵、维护不便，不适宜在环境恶劣的工程现场长期连续观测；②利用液位连通器原理制成的挠度监测装置，如中国同济大学申请的发明专利“大跨径桥梁结构挠度监测方法（CN 200310108447.2）”，该液体连通器方法存在液体流动滞渍，准确度不高、重复性不好且不能进行动态挠度、沉降检测的缺点；③基准拉线－角位移监测装置，如中国武汉岩海工程技术有限公司申请的发明专利“一种对工程结构体测量挠度沉降的方法及装置（CN 200610018825. 1）”，该装置存在基准拉线容易被外界作用力所扰动，从而导致准确度不高的缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种桥梁结构挠度（竖向位移）的检（监）测方法及装置，它具有准确度高，既适宜长期连续观测又能进行实时动态挠度监测的优点。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种桥梁结构挠度测量装置，包括拉线，所述拉线为2根或2根以上，拉线组成平面或空间结构体系，所有拉线结于一结点后拉线结点周圈的拉线端头至少为3个，还包括位移测量装置。

所述拉线在待测桥梁上部结构挠度检测点对应处结成拉线结点，并且该拉线结点位于每根拉线的两端点之间。

所述位移测量装置为百分表或者为位移传感器，位移传感器与信号存储设备或者计算机信号采集***连接。

包括安装支架，所述位移测量装置设置于安装支架上。 

桥梁结构挠度测量方法，先设置上述的桥梁结构挠度测量装置，将所有拉线端头分成两组分别连接在桥梁结构顺桥向的两侧，组成平面或空间拉线结构体系，该拉线结构体系的拉线在待测桥梁上部结构挠度检测点的对应处结成结点，利用位移测量装置测量拉线结构体系结点与待测桥梁上部结构挠度检测点之间的挠度位移；所述挠度检测点位于待测桥梁的上部结构上，或者位于与桥梁的上部结构连接、用于传递待测桥梁上部结构挠度的安装支架上。

拉线端头分成两组分别连接在桥梁上部结构的两端或桥梁下部结构的两间隔墩台之间，所述桥梁上部结构的两端为桥梁上部结构的侧面或底面或内部的两端。  

所有拉线的端头均连接在桥梁结构上后，拉线结点位于每根拉线的两端点之间，单根拉线经过结点后呈直线状态或者折弯状态。 

位移测量装置为百分表或者与信号存储设备信号连接的位移传感器，位移测量装置安装于拉线结构体系结点与待测桥梁上部结构挠度检测点之间，位移传感器的测头与拉线结点联结。

在每根拉线张紧的状态下，利用位移测量装置测量拉线结构体系结点与待测桥梁上部结构挠度检测点之间的挠度位移。

待测桥梁上部结构挠度检测点位于拉线结点正上方或者正下方。

本发明通过位移测量装置测量拉线结点与待测桥梁挠度检测点之间的位移来实现对桥梁桥跨结构的挠度（竖向位移）的检（监）测，结成一点的拉线结构体系的结点实际上为桥梁挠度测量的基准点，通过拉线的张紧，拉线结构体系的结点为定点。位移传感器可以为百分表或根据电或光学原理制成，使用电或光学原理的位移传感器，经过测量之后，将位移的变化转化为电信号或光信号，经过A/D转换器或其它转换器转换为数字信号，存入计算机或其它记录存储设备。本发明是一种桥梁结构挠度（竖向位移）的检（监）测方法及装置，它具有准确度高，既适宜长期连续观测又能进行实时动态挠度监测的优点。

附图说明

图1是本发明实施例1和实施例4的结构示意图；

图2是图1中一种形式的A处局部放大图；

图3是图1中另一种形式的A处局部放大图；

图4是本发明实施例2和实施例5的结构示意图；

图5是本发明实施例3和实施例6的结构示意图；

图6是本发明实施例7的结构示意图。

具体实施方式

实施例1：

由图1-图3所示的一种桥梁结构挠度测量装置，包括拉线1、2和位移测量装置4，所述拉线1、2为两根，拉线1、2可为金属丝或其它能承受拉力的绳状物。两根拉线1、2的中部结于一拉线结点3后，则该拉线结点3位于每根拉线1、2的两端点之间，拉线结点3周圈的拉线端头a、b为四个。拉线1、2组成平面拉线结构体系，并且拉线1、2是在待测桥梁上部结构挠度检测点5对应处结成拉线结点3。所述位移测量装置4为百分表或者与信号存储设备信号连接的位移传感器。位移传感器根据电或光学原理制成。使用电或光学原理的位移传感器，将位移的变化转化为电信号或光信号，经过A/D转换器或其它转换器转换为数字信号，存入计算机或其它记录存储设备。A/D转换器或其它转换器与计算机构成计算机信号采集***。

实施例2：

由图4所示的一种桥梁结构挠度测量装置，与实施例1的不同之处在于：所述拉线1、2、6的数量为三根，并且三根拉线1、2、6均在中部位置结成拉线结点3，则该拉线结点3位于每根拉线1、2、6的两端点之间，这样所有拉线1、2、6结于一结点3后拉线结点3周圈的拉线端头a、b为6个。拉线1、2、6组成空间拉线结构体系，并且拉线1、2、6是在待测桥梁上部结构挠度检测点5对应处结成拉线结点3。

在工作时，将所有拉线端头a、b分成两组分别连接在桥梁上部结构9顺桥向的左右两侧或者桥梁下部结构顺桥向的左右两侧，由图4所示的桥梁结构挠度测量装置是以拉线1、2、6设置在桥梁下部结构为例，位移测量装置4安装在桥梁的桥跨中部的挠度检测点5处，桥跨中部的挠度检测点5位于拉线结点3的正上方，将拉线的端头分成两组a、b，一组中所含的三个拉线端头a连接在桥梁左侧桥墩7上，另一组中所含的另外三拉线端头b连接在桥梁右侧桥墩8上。这样，三根拉线1、2、6构成空间拉线结构体系，提高拉线结构体系的结点3作为桥梁挠度检测点5的基准点的稳定性。

实施例3：

由图5所示的一种桥梁结构挠度测量装置，本实施例3是在实施例2或者实施例1的基础上作出的改进，并且与实施例2或者实施例1不同之处在于：还包括由钢板、角钢焊接或其它材料做成的安装支架13。

拉线结点3与桥梁结构相距较远时，在待测桥梁结构上、对应的桥梁结构挠度检测点5位置处锚固安装支架13，安装支架13将桥梁结构的挠度传递到拉线结点3处，位移传感器固定在安装支架13上，位移传感器的测头14与拉线结点3联结。（图中仅显示三根拉线，实际上拉线的数量还可为两根，或者更多根拉线。）

本发明所述的桥梁结构挠度测量装置，不拘泥于上述形式，拉线的数量可为两根或者两根以上的多根，或者将不同的拉线端点连接形成拉线结点3或者将一根或几根的拉线端点连接在其他拉线中部一点形成一拉线结点3，只要将所有拉线结于一拉线结点3后拉线结点3周圈的拉线端头至少为3个的拉线结法均可，将拉线端头分成两组a、b后，就可构成平面拉线结构体系或者空间拉线结构体系，提高拉线结构体系的结点3作为桥梁挠度检测点5的基准点的稳定性。

实施例4：

由图1-图3所示的桥梁结构挠度测量方法，是在实施例1的基础之上实现的，先设置如实施例1所述的桥梁结构挠度测量装置，由于桥梁结构分为桥梁上部结构9和桥梁下部结构，通常人们还习惯地称桥跨结构为桥梁的上部结构9，称桥墩或桥台为桥梁的下部结构。此处为现有技术，故不详细叙述。 

所以在工作时，将所有拉线端头分成两组分别连接在桥梁结构顺桥向的两侧，组成平面或空间拉线结构体系，该拉线结构体系的拉线在待测桥梁上部结构挠度检测点的对应处结成结点，利用位移测量装置测量拉线结构体系结点与待测桥梁上部结构挠度检测点之间的挠度位移；

由图1所示的桥梁结构挠度测量方法是以拉线1、2设置在桥梁下部结构为例，所述待测桥梁上部结构9的挠度检测点5位于待测桥梁的上部结构9上，位移测量装置4安装在桥梁的桥跨中部的挠度检测点5处，桥跨中部的挠度检测点5位于拉线结点3的正上方，将拉线1、2的端头分成两组a、b，一组中所含的两拉线端头a连接在桥梁左侧桥墩7上，另一组中所含的另两拉线端头b连接在桥梁右侧桥墩8上，每个连接在桥梁左侧桥墩7上的拉线端头a，可通过固定螺栓固定于桥梁左侧桥墩7上，也可直接扎紧在桥梁左侧桥墩7的预埋钢筋上，该组拉线端头a可作为拉线1、2的固定端；连接在桥梁右侧桥墩8上的拉线端头b，可作为拉线1、2的恒力牵引端，即张紧端。这样使拉线结点3与待测桥梁上部结构9的挠度检测点5之间存在高度差，待测桥梁上部结构9的挠度检测点5位于拉线结点3正上方，位移测量装置4安装于拉线结点3与待测桥梁上部结构9的挠度检测点5之间，位移传感器的测头14与拉线结点3联结或者相抵。在每根拉线1、2张紧的状态下，利用位移测量装置4测量拉线结点3与待测桥梁上部结构9的挠度检测点5之间的挠度位移。

拉线1、2张紧时，由图2所示，每个拉线端头b均缠绕过一个张紧滑轮10后连接一个重锤11，该滑轮10设置在桥梁右侧桥墩8上，以实现每根拉线1、2的张紧；或者，如图3所示每个拉线1、2端头b固定于一转盘12的一侧上，该转盘12设置在桥梁右侧桥墩8上，重锤11固设于转盘12另一侧上以实现拉线1、2张紧。当然，拉线1、2张紧的方法可采用许多其他现有方式，并不局限于本实施例所述的一种，比如，拉线端头b连接在直径不同的同轴轮体系，为拉线1、2提供恒力牵引。拉线结构体系的结点3为桥梁挠度检测点5的基准点。

所述所有拉线1、2的两端部均固定在桥梁下部结构上后，由于拉线1、2为两根，图1中所有拉线1、2两端部均固定在桥梁结构上后，单根拉线1、2经过结点3后均呈直线状态，所以所有的拉线1、2位于同一平面内，组成平面拉线结构体系。

当然，本发明不拘泥于上述形式，两根拉线1、2所形成四根拉线端头中，可将三根根拉线端头a分成一组连接在桥梁左侧桥墩7上，剩下一根拉线端头b连接在桥梁右侧桥墩8上，这样，两根拉线1、2中的一根固定在桥梁结构上后处于折弯状态，并形成空间拉线结构体系。并且拉线端头a、b分成两组分别连接在桥梁下部结构的两间隔墩台之间均可，即连接在两间隔桥台之间或者连接在两间隔桥墩之间或者也可在特殊情况下连接在间隔的桥墩、桥台之间。

实施例5：

由图4所示的桥梁结构挠度测量方法，是在实施例2的基础之上实现的，与实施例4的不同之处在于，拉线1、2、6的数量为三根，每根拉线1、2、6均在中部结成拉线结点3，这样所有拉线1、2、6结于一结点后，拉线结点3周圈的拉线端头为6个。将拉线1、2、6的端头分成两组a、b，一组中所含的三个拉线端头a连接在桥梁左侧桥墩7上，另一组中所含的另三个拉线端头b连接在桥梁右侧桥墩8上，所有拉线1、2、6的两端部均固定在桥梁下部结构上后，由于拉线1、2、6为三根，图1中所有拉线1、2、6两端部均固定在桥梁结构上后，单根拉线1、2、6经过拉线结点3后均呈直线状态，并且所有拉线1、2、6成空间分布，组成空间拉线结构体系。

当然，本发明不拘泥于上述形式，三个拉线1、2、6也可组成平面拉线结构体系，但是组成空间拉线结构体系最佳。或者每根拉线1、2、6在两端部均固定在桥梁结构上后，单根或几根拉线1、2、6经过结点3后均呈折弯状态，也能构成空间拉线结构体系。并且拉线端头a、b分成两组分别连接在桥梁下部结构的两间隔墩台之间均可，即连接在两间隔桥台之间或者连接在两间隔桥墩之间或者也可在特殊情况下连接在间隔的桥墩、桥台之间。

实施例6：

由图5所示的桥梁结构挠度测量方法，本实施例是在实施例3的基础之上实现的，与实施例4或者实施例5的区别仅在于： 

拉线结点3与桥梁结构相距较远时，在待测桥梁结构上、对应的桥梁结构挠度检测点5位置处锚固安装支架13，位移传感器固定在安装支架13上，安装支架13由钢板和角钢焊接成。安装支架13将桥梁结构的挠度传递到拉线结点3处，位移传感器的测头14与拉线结点3联结。安装支架13的目的在于将桥梁结构的挠度传递到拉线结点3处，并且此时的待测桥梁上部结构9的挠度检测点5位于该传递待测桥梁上部结构9挠度的安装支架13上。（图中仅显示三根拉线，实际上拉线的数量还可为两根，或者更多根。）

实施例7：

本实施例与实施例6的区别仅在于：所述拉线1、2、6以及位移测量装置4均设置在桥梁上部结构9的内部，即桥跨结构的内部，将安装支架13设置于箱型梁15上，将位移测量装置4设于安装支架13上，将拉线1、2、6张紧在桥跨顺桥向的两端，位移传感器的测头14与拉线结点3联结或者相抵。（图中仅显示三根拉线，实际上拉线的数量还可为两根，或者更多根。）

同理，拉线1、2、6也可连接在桥梁上部结构9的桥跨侧面顺桥向左右两端之间，或者也可连接在桥梁上部结构9的桥跨底面顺桥向左右两端之间，即只要将拉线端头分成两组分别连接在桥梁上部结构顺桥向的两端或两侧之间均可达到发明目的。并且同理，待测桥梁上部结构9的挠度检测点5位于拉线结点3正下方也仍可测量出拉线结点3与待测桥梁上部结构9的挠度检测点5之间的挠度位移。

由于本发明所述桥梁结构挠度测量装置的拉线数量可为两根或者大于两根的多根，并且拉线结法不同，也可将不同的拉线端点连接形成拉线结点3或者将一根或几根的拉线端点连接在其他拉线中部一点形成一拉线结点3，但是只要将所有拉线结于一结点3后拉线结点3周圈的拉线端头至少为3个的拉线结法均可，将拉线断头分成两组a、b后，就可构成平面拉线结构体系或者空间拉线结构体系，目的在于提高拉线结构体系的结点3作为桥梁挠度检测点5的基准点的稳定性。

Claims (10)

1.一种桥梁结构挠度测量装置，包括拉线，其特征在于：所述拉线为2根或2根以上，拉线组成平面或空间结构体系，所有拉线结于一结点后拉线结点周圈的拉线端头至少为3个，还包括位移测量装置。

2.如权利要求1所述的桥梁结构挠度测量装置，其特征在于：所述拉线在待测桥梁上部结构挠度检测点对应处结成拉线结点，并且该拉线结点位于每根拉线的两端点之间。

3.如权利要求1或2所述的桥梁结构挠度测量装置，其特征在于：所述位移测量装置为百分表或者为位移传感器，位移传感器与信号存储设备或者计算机信号采集***连接。

4.如权利要求3所述的桥梁结构挠度测量装置，其特征在于：包括安装支架，所述位移测量装置设置于安装支架上。

5.桥梁结构挠度测量方法，其特征在于：先设置如权利要求1所述的桥梁结构挠度测量装置，将所有拉线端头分成两组分别连接在桥梁结构顺桥向的两侧，组成平面或空间拉线结构体系，该拉线结构体系的拉线在待测桥梁上部结构挠度检测点的对应处结成结点，利用位移测量装置测量拉线结构体系结点与待测桥梁上部结构挠度检测点之间的挠度位移；所述挠度检测点位于待测桥梁的上部结构上，或者位于与桥梁的上部结构连接、用于传递待测桥梁上部结构挠度的安装支架上。

6.如权利要求5所述的桥梁结构挠度测量方法，其特征在于：拉线端头分成两组分别连接在桥梁上部结构的两端或桥梁下部结构的两间隔墩台之间，所述桥梁上部结构的两端为桥梁上部结构的侧面或底面或内部的两端。

7.如权利要求6所述的桥梁结构挠度测量方法，其特征在于：所有拉线的端头均连接在桥梁结构上后，拉线结点位于每根拉线的两端点之间，单根拉线经过结点后呈直线状态或者折弯状态。

8.如权利要求7所述的桥梁结构挠度测量方法，其特征在于：位移测量装置为百分表或者与信号存储设备信号连接的位移传感器，位移测量装置安装于拉线结构体系结点与待测桥梁上部结构挠度检测点之间，位移传感器的测头与拉线结点联结。

9.如权利要求6-8任一项所述的桥梁结构挠度测量方法，其特征在于：在每根拉线张紧的状态下，利用位移测量装置测量拉线结构体系结点与待测桥梁上部结构挠度检测点之间的挠度位移。

10.如权利要求9所述的桥梁结构挠度测量方法，其特征在于：待测桥梁上部结构挠度检测点位于拉线结点正上方或者正下方。

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