CN107036522B - 一种中小跨桥梁水上结构竖向位移测量装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种中小跨桥梁水上结构竖向位移测量装置和方法，适用于桥梁的检测领域，特别是跨河的桥梁结构挠度测量。本发明包括伸缩支架和位移采集装置，所述伸缩支架可以伸缩、折叠；所述位移采集装置可以有效地把桥梁竖向位移的测量通过斜拉引线实现远距离斜向测量结构竖向位移信息；所述测量方法为通过伸缩支架的伸缩实现预测量并给出位移计修正系数，根据位移计修正系数精确计算出实测竖向位移。本发明便于工程车辆携带和测量人员现场的安装使用，适应复杂，危险的环境测量，极大的改善了测量人员和测量设备的测量环境。

Description

一种中小跨桥梁水上结构竖向位移测量装置和方法

技术领域

本发明涉及中小跨桥梁的检测领域，尤其涉及一种中小跨桥梁水上结构竖向位移测量装置和方法。

背景技术

随着社会的发展，桥梁作为现在交通的重要组成部分发挥着越来越重要的作用。然而近年来，许多过去建造的桥梁结构都需要进行全面检测，其中重要的一项就是承载能力评定，能够保证承载能力评定结果可靠的直接方法就是荷载试验。荷载试验中，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，但桥梁结构下方的环境、地势地貌往往十分复杂，位移计和检测人员无法在其正下方工作。为了测量桥梁挠度，往往需要在其正下方安置脚手架，费时费力，如果桥下河水过多，脚手架稳定性难以得到保障，威胁人员安全。

发明内容

本发明目的在于提供一种中小跨桥梁水上结构竖向位移测量装置和方法，该发明使得位移计在没有接触桥梁且不在测量位置正下方的情况下，提供精确可靠的位移测量。

本发明的具体方案为：一种中小跨桥梁水上结构竖向位移测量装置，包括伸缩支架和位移采集装置；所述的伸缩支架包括固定柱脚、固定柱、伸缩臂、横梁、滑轮和刚性底板；所述伸缩支架的固定柱脚和固定柱之间通过螺栓连接；所述伸缩支架的伸缩臂通过固定柱上的固定帽固定；所述伸缩支架的横梁和伸缩臂连接通过圆轴连接，横梁下表面和伸缩臂之间有5mm空隙；所述伸缩支架的横梁上两端有顶针凹槽；所述的位移采集装置包括位移计、修正位移计、信号采集仪、重锤、磁性表座和铟钢丝；所述的重锤的一端与铟钢丝连接，另一端的位移计顶在重锤的下方；两个修正位移计分别顶在横梁上的顶针凹槽中，三个磁性表座设置在刚性底板上，分别夹持着两个修正位移计和一个位移计；位移计和修正位移计通过水工电缆线连接到信号采集仪上。

进一步，所述的横梁之间设有滑轮，滑轮的轴线与横梁的中心线共线。

进一步，所述的重锤外侧设有钢套筒，钢套筒的两侧通过套筒吊杆固定在横梁上。

进一步，所述位移计和修正位移计均为电阻式位移计。

进一步，所述信号采集仪为电阻式应变仪。

本发明提供的一种中小跨桥梁水上结构竖向位移测量方法，所述测量方法实施的步骤如下：

步骤1：手动松开固定帽，根据被测结构的预估位移向上提升伸缩臂，然后拧紧固定帽进行固定；

步骤2：采集两修正位移计的读数变化S1、S2，以及位移计的读数变化△H；

步骤3：计算位移计修正系数

其中△S＝(S1+S2)/2，η>1；/>

步骤4：手动松开固定帽，回缩伸缩臂基本至初始状态并固定，减少***误差；

步骤5：现场加载，采集位移计的读数变化△H；

步骤6：计算结构实际位移S＝η*△H。

本发明产生的有益效果是：可以在保证测量精确可靠的前提下，节省人力物力，减少桥梁荷载试验时检测位移的难度和检测过程中的危险因素，方便复杂地形、环境情况下的检测。

附图说明

图1是本发明实施的结构示意图；

图2是本发明的测量装置图；

图3是图2中关键部位A的局部放大图；

图4是图2中关键部位B的局部放大图；

图5是图2中关键部位C的局部放大图；

图6是预测量实施示意图；

图7是位移计校验系数计算原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

由图1和图2可以看出，本发明实施方法为测量装置安放在被测量结构19下方任意位置，通过在被测结构19上粘系铟钢丝13斜拉到滑轮5上，绕过滑轮5垂吊重锤12。

由图2-图5所示，本发明的测量装置由伸缩支架和位移采集装置组成，其中伸缩支架由刚性底板17、固定柱脚1、固定柱2、可以升降的伸缩臂3、横梁4、滑轮5、钢套筒6、套筒吊杆7和固定帽8组成。其中固定柱2内径略大于伸缩臂3外直径，固定柱2上有螺孔，旋转固定帽8可以挤压伸缩臂以方便固定伸缩臂3，保证伸缩臂3可以伸缩；伸缩臂3和横梁4通过圆轴16连接，横梁4下表面与伸缩臂有5mm距离，使得伸缩臂3和横梁4之间为铰接，保证在伸缩臂3自由伸缩的情况下横梁4不变形；固定柱2和固定柱脚1通过螺栓15连接，旋转螺帽可以使固定柱脚1夹紧固定柱2，固定柱脚1宽度略大于固定柱2宽度，保证伸缩支架可以折叠；横梁4下部两端有位移计的顶针凹槽18，用于固定修正位移计10的顶针，防止顶针变位；靠近横梁4中部焊接有套筒吊杆7，套筒吊杆7焊接在钢套筒6的两侧，钢套筒6用来稳定重锤12。

位移采集装置由位移计9、修正位移计10、信号采集仪11、重锤12、铟钢丝13和磁性表座14组成。磁性表座14夹持位移计9和两个修正位移计10，横梁4两端的修正位移计10的顶针放入图4所示的横梁的顶针凹槽18中，中间的位移计9顶在重锤12底面，重锤12通过铟钢丝13悬吊在钢套筒6内。位移计9和修正位移计10通过水工电缆线连接到信号采集仪上，连接方法为全桥法连接。信号采集仪11采集各位移计数据，并通过USB转换线传输到电脑上，使用电脑保存数据。

如图6所示，正式测量位移前需要进行预测量，得到位移计修正系数。

测量前，预先估计结构的竖向位移(挠度)，然后调节伸缩臂3并通过修正位移计10测量出横梁4两端升起(降低)高度分别S1、S2，以及重锤12下电阻式位移计9测量出来的重锤位移差ΔH(接近挠度预估值)，其中△S＝(S1+S2)/2。

由图7可以看出，当横梁4中部上升距离为ΔS时，重锤12引线长度增加ΔL，重锤12上升量结构位移为竖向位移时，位移计修正系数

η>1。其中ΔS相对测量点高度、斜向引线长度基本可以忽略不计。进行预测量后算出位移计修正系数，回缩(回升)伸缩臂3至初始状态，减少***误差。然后开始现场加载试验，采集位移计9的读数变化△H，根据修正系数η，计算实际结构位移，其中计算公式为：S＝η*△H。/>

Claims (6)

1.一种中小跨桥梁水上结构竖向位移测量装置，其特征在于：包括伸缩支架和位移采集装置；所述的伸缩支架包括固定柱脚(1)、固定柱(2)、伸缩臂(3)、横梁(4)、滑轮(5)和刚性底板(17)；所述伸缩支架的固定柱脚(1)和固定柱(2)之间通过螺栓(15)连接；所述伸缩支架的伸缩臂(3)通过固定柱(2)上的固定帽(8)固定；所述伸缩支架的横梁(4)和伸缩臂(3)连接通过圆轴(16)连接，横梁(4)下表面和伸缩臂(3)之间有5mm空隙；所述伸缩支架的横梁(4)上两端有顶针凹槽(18)；所述的位移采集装置包括位移计(9)、修正位移计(10)、信号采集仪(11)、重锤(12)、磁性表座(14)和铟钢丝(13)；所述的重锤的一端与铟钢丝(13)连接，另一端的位移计(9)顶在重锤(12)的下方；两个修正位移计(10)分别顶在横梁(4)上的顶针凹槽(18)中，三个磁性表座设置在刚性底板(17)上，分别夹持着两个修正位移计(10)和一个位移计(9)；位移计(9)和修正位移计(10)通过水工电缆线连接到信号采集仪上。

2.根据权利要求1所述的一种中小跨桥梁水上结构竖向位移测量装置，其特征在于：所述的横梁(4)之间设有滑轮(5)，滑轮(5)的轴线与横梁(4)的中心线共线。

3.根据权利要求1所述的一种中小跨桥梁水上结构竖向位移测量装置，其特征在于：所述的重锤(12)外侧设有钢套筒(6)，钢套筒(6)的两侧通过套筒吊杆(7)固定在横梁上。

4.根据权利要求1所述的一种中小跨桥梁水上结构竖向位移测量装置，其特征在于：所述位移计(9)和修正位移计(10)均为电阻式位移计。

5.根据权利要求1所述的一种中小跨桥梁水上结构竖向位移测量装置，其特征在于：所述信号采集仪(11)为电阻式应变仪。

6.根据权利要求1所述的一种中小跨桥梁水上结构竖向位移测量装置，其测量方法实施的步骤如下：

步骤1：手动松开固定帽(8)，根据被测结构(19)的预估位移向上提升伸缩臂(3)，然后拧紧固定帽(8)进行固定；

步骤2：采集两修正位移计(10)的读数变化S1、S2，以及位移计(9)的读数变化ΔH；

步骤3：计算位移计修正系数

其中ΔS＝(S1+S2)/2，

η>1；

步骤4：手动松开固定帽(8)，回缩伸缩臂(3)基本至初始状态并固定，减少***误差；

步骤5：现场加载，采集位移计(9)的读数变化ΔH；

步骤6：计算结构实际位移S＝η*ΔH。

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