CN109443673B - 挠度测量装置及其测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种挠度测量装置及其测量方法，涉及构件挠度测量的技术领域，包括待测构件、固定部、连接绳、测力装置和数据处理装置，通过固定部设置为多个，多个固定部均设置于待测面上，测力装置设置于任意相邻两个固定部之间，测力装置的两端通过连接绳与两个固定部连接，测力装置与数据处理装置电连接，待测构件弯曲带动连接绳拉伸，测力装置测得连接绳的拉力，并将拉力信息传递至数据处理装置中，数据处理装置读取拉力信息，并计算出待测构件的跨中挠度。

Description

挠度测量装置及其测量方法

技术领域

本发明涉及构件挠度测量技术领域，尤其是涉及一种挠度测量装置及其测量方法。

背景技术

挠度是指结构构件的轴线或中面由于弯曲引起垂直于轴线或中面方向的线位移；细长物体(如梁或柱)的挠度是指在变形时其轴线上各点在该点处轴线法平面内的位移量；薄板或薄壳的挠度是指中面上各点在该点处中面法线上的位移量；对于受弯构件，受到永久或可变荷载的作用，会产生一定的挠度，当其值超过一定的容许值时，该构件就处于弹塑性阶段，甚至影响到结构的安全；所以，挠度是评价受弯构件健康状况的重要参数，对其监测非常有必要。

目前，对受弯构件挠度的测量方法有百分表测量法、水准仪测量法、全站仪测量法、GPS测量法等；百分表测量法是利用齿轮传动机构将所检测构件特定位置处的位移值放大，并将检测的直线往返运动转换成指针的回转运动，以指示其位移数值；水准仪测量法首先要选定永久基准点，进而测定待测构件上特定点与基准点之间的高度差；全站仪测量法和GPS测量法均和水准仪测量法类似。

但是，以上测量方法的操作过程比较繁琐，测量过程耗时均较长，测量效率低，且测量精度难以保证。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种挠度测量装置及其测量方法，以缓解了现有挠度测量装置及方法的操作过程繁琐，测量效率低的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案在于：

本发明提供的挠度测量装置，包括待测构件、固定部、连接绳、测力装置和数据处理装置；

待测构件上设置有待测面，固定部设置为多个，多个固定部均设置于待测面上，测力装置设置为多个，测力装置设置于任意相邻两个固定部之间，且测力装置的两端通过连接绳与两个固定部连接，测力装置与数据处理装置电连接，待测构件弯曲，以使连接绳拉伸，测力装置用于测量连接绳的拉力，并将此拉力信息传递至数据处理装置中，数据处理装置读取拉力信息，并按设定的公式计算出待测构件的跨中挠度。

进一步的，挠度测量装置还包括支撑架；

支撑架设置为两个，两个支撑架分别设置于待测构件的两端上，且两个支撑架均与待测构件连接。

进一步的，支撑架上设置有高度调整装置；

高度调整装置用于调整支撑架的高度，以满足对待测构件的不同高度的支撑要求。

进一步的，支撑架还包括支撑板；

支撑板与高度调整装置连接，待测构件的两端分别与支撑板连接。

进一步的，支撑板上设置有水平仪；

水平仪设置为多个，多个水平仪均设置于支撑板上，水平仪用于检测支撑板的水平状态。

进一步的，挠度测量装置还包括负重装置；

负重装置与待测构件连接，以使待测构件沿轴线方向弯曲。

进一步的，负重装置设置为多个，多个负重装置均与待测构件连接。

进一步的，测力装置设置为弹簧拉力计。

进一步的，连接绳设置为弹力绳。

本发明提供的挠度测量装置的测量方法，包括以下步骤：

将多个固定部固定在待测面上；

将测力装置的两端通过连接绳与任意相邻的两个固定部连接，以使任意相邻两个固定部之间均设置有测力装置；

对待测构件施加弯矩，使连接绳伸长，测力装置检测连接绳的拉力，并将拉力信息传递至数据处理装置中；

数据处理装置根据拉力计算出测力装置中弹簧的位移量，并计算出待测构件的跨中挠度。

结合以上技术方案，本发明达到的有益效果在于：

本发明提供的挠度测量装置，包括待测构件、固定部、连接绳、测力装置和数据处理装置；待测构件上设置有待测面，固定部设置为多个，多个固定部均设置于待测面上，测力装置设置为多个，测力装置设置于任意相邻两个固定部之间，且测力装置的两端通过连接绳与两个固定部连接，测力装置与数据处理装置电连接，待测构件弯曲，以使连接绳拉伸，测力装置用于测量连接绳的拉力，并将此拉力信息传递至数据处理装置中，数据处理装置读取拉力信息，并按设定的公式计算出待测构件的跨中挠度；通过固定部设置为多个，多个固定部均设置于待测面上，测力装置设置于任意相邻两个固定部之间，测力装置的两端通过连接绳与两个固定部连接，测力装置与数据处理装置电连接，待测构件弯曲带动连接绳拉伸，测力装置测得连接绳的拉力，并将拉力信息传递至数据处理装置中，数据处理装置读取拉力信息，并计算出待测构件的跨中挠度。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚的说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的测量装置的第一状态下的整体结构示意图；

图2为本发明实施例提供的测量装置的第二状态下的整体结构示意图；

图3为本发明实施例提供的测量装置带有支撑架的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的测量装置中的支撑架的结构示意图。

图标：100-待测构件；200-固定部；210-第一固定部；220-第二固定部；230-第三固定部；300-连接绳；310-第一连接绳；320-第二连接绳；400-测力装置；410-第一测力装置；420-第二测力装置；500-数据处理装置；600-支撑架；610-支撑腿；620-高度调整装置；630-支撑板；640-水平仪；700-负重装置。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体的连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1为本实施例提供的测量装置的第一状态下的整体结构示意图，其中，第一状态为待测构件呈水平状态；图2为本实施例提供的测量装置的第二状态下的整体结构示意图，其中，第二状态为待测构件呈弯曲状态；图3为本实施例提供的测量装置带有支撑架的结构示意图；图4为本实施例提供的测量装置中的支撑架的结构示意图。

如图1-4所示，本实施例提供了一种挠度测量装置，包括待测构件100、固定部200、连接绳300、测力装置400和数据处理装置500；待测构件100上设置有待测面，固定部200设置为多个，多个固定部200均设置于待测面上，测力装置400设置为多个，测力装置400设置于任意相邻两个固定部200之间，且测力装置400的两端通过连接绳300与两个固定部200连接，测力装置400与数据处理装置500电连接，待测构件100弯曲，以使连接绳300拉伸，测力装置400用于测量连接绳300的拉力，并将此拉力信息传递至数据处理装置500中，数据处理装置500读取拉力信息，并按设定的公式计算出待测构件100的跨中挠度。

具体的，挠度测量装置包括待测构件100、固定部200、连接绳300、测力装置400和数据处理装置500；待测构件100一般为长方体支撑梁，待测构件100上设置有待测面，当待测构件100的长度方向的轴线受力弯曲时，待测面选取为待测构件100弯曲变形的两个侧面；固定部200设置为多个，固定部200可设置为膨胀螺栓，膨胀螺栓的一端植入到待测构件100的侧面内，测力装置400设置为多个，测力装置400的两端通过连接绳300与任意相邻两个固定部200连接，测力装置400与数据处理装置500通过数据传输线连接，待测构件100受力弯曲后使得连接绳300拉伸，同时带动测力装置400拉伸，以测出连接绳300的拉力；数据处理装置500采集测力装置400测得的拉力信息，数据处理装置500可设置为计算机，数据处理装置500可换算出相关的中间变量，最终计算出待测构件100的跨中挠度。

为了降低计算难度，以及便于简化测量装置，固定部200设置为三个即可满足测量要求，相应的，测量装置设置为两个；无特殊说明，在本实施例以及以下实施例中：固定部200包括第一固定部210、第一固定部210和第三固定部230，连接绳300包括第一连接绳310和第二连接绳320，测力装置400包括第一测力装置410和第二测力装置420；第一固定部210、第一固定部210和第三固定部230均设置于待测构件100会产生弯曲变形的侧面靠近底面的一侧，其中，弯曲变形的侧面包括互相平行的两个面，可在其中一个面上实施跨中挠度测量，也可在两个面上同时实施跨中挠度测量，两个面测量得到的跨中挠度的平均值作为最终结果；第一固定部210和第三固定部230设置于上述侧面靠近底面的一侧，且位于靠近两端的位置，第一固定部210设置在第一固定部210和第三固定部230的连线上，且第三固定部230优先的设置在待测构件100总长度的中点；第一测力装置410的两端通过第一连接绳310分别与第一固定部210和第一固定部210连接，第二测力装置420的两端通过第二连接绳320分别与第一固定部210和第三固定部230连接。

另外，固定部200的数量并不局限于上述的数量，固定部200的数量可设置为三个以上，同等的，测力装置400以及连接绳300的数量需做出相应的调整；固定部200的位置也可设置于待测构件100的底面，测量基本原理相同。

本实施例提供的挠度测量装置，包括待测构件100、固定部200、连接绳300、测力装置400和数据处理装置500；待测构件100上设置有待测面，固定部200设置为多个，多个固定部200均设置于待测面上，测力装置400设置为多个，测力装置400设置于任意相邻两个固定部200之间，且测力装置400的两端通过连接绳300与两个固定部200连接，测力装置400与数据处理装置500电连接，待测构件100弯曲，以使连接绳300拉伸，测力装置400用于测量连接绳300的拉力，并将此拉力信息传递至数据处理装置500中，数据处理装置500读取拉力信息，并按设定的公式计算出待测构件100的跨中挠度；通过固定部200设置为多个，多个固定部200均设置于待测面上，测力装置400设置于任意相邻两个固定部200之间，测力装置400的两端通过连接绳300与两个固定部200连接，测力装置400与数据处理装置500电连接，待测构件100弯曲带动连接绳300拉伸，测力装置400测得连接绳300的拉力，并将拉力信息传递至数据处理装置500中，数据处理装置500读取拉力信息，并计算出待测构件100的跨中挠度。

在上述实施例的基础上，进一步的，本实施例提供的挠度测量装置还包括支撑架600；支撑架600设置为两个，两个支撑架600分别设置于待测构件100的两端上，且两个支撑架600均与待测构件100连接。

具体的，支撑架600设置为两个，支撑架600包括四个支撑腿610，支撑架600分别通过支撑腿610支撑于地面上；两个支撑架600分别设置于待测构件100的两端，两个支撑架600分别和待测构件100的两端连接，以将待测构件100的中部呈悬空状态。

进一步的，支撑架600上设置有高度调整装置620；高度调整装置620用于调整支撑架600的高度，以满足对待测构件100的不同高度的支撑要求。

具体的，支撑架600上设置有高度调整装置620，高度调整装置620设置为二级伸缩结构，二级伸缩结构由三根金属套筒构成，上层套筒依次伸入到下层套筒内，每相邻套筒之间通过销轴连接，每个套筒上沿长度方向均设置有多个通孔，将销轴插接在不同通孔内，可实现支撑架600高度的调整；四个支撑脚沿圆周方向分别焊接在最底部的套筒上。

进一步的，支撑架600还包括支撑板630；支撑板630与高度调整装置620连接，待测构件100的两端分别与支撑板630连接。

具体的，支撑板630与上层套筒的顶部连接，待测构件100的两端分别与两个支撑架600的支撑板630连接，更为具体的，支撑板630上可开设连接孔，U型螺栓的两端穿过连接孔将待测构件100固定在支撑板630上。

进一步的，支撑板630上设置有水平仪640；水平仪640设置为多个，多个水平仪640均设置于支撑板630上，水平仪640用于检测支撑板630的水平状态。

具体的，为了保证待测构件100的水平放置以及测量过程中待测构件100受力后的稳定性，支撑板630上设置有水平仪640，且水平仪640设置为多个，多个水平仪640之间分别设置有夹角，以保证支撑板630整体处于水平状态。

进一步的，挠度测量装置还包括负重装置700；负重装置700与待测构件100连接，以使待测构件100沿轴线方向弯曲；且负重装置700设置为多个，多个负重装置700均与待测构件100连接。

具体的，负重装置700设置为箱体结构，箱体结构内设置有固体水泥或其它重物质，负重装置700设置为多个，多个负重装置700的规格各不相同，以满足待测构件100的负重要求，使得待测构件100弯曲一定弧度；负重装置700通过钢丝绳索连接在待测构件100长度方向的中心，以使得待测构件100的两端变形状态相近。

本实施例提供的挠度测量装置，通过两个支撑架600分别设置于待测构件100的两端，两个支撑架600分别和待测构件100的两端连接，支撑架600上设置有高度调整装置620，高度调整装置620可灵活的调整支撑架600的整体高度；支撑板630与高度调整装置620连接，待测构件100的两端分别与支撑板630连接，支撑板630上设置有水平仪640，水平仪640可检测支撑板630的水平状态，扩大了本实施例提供的测量装置的使用范围，使得测量装置的使用更加灵活。

另外，本实施例提供的的测量装置并不依赖于上述的支撑架600，测量装置可直接实现对不同状态的待测构件100实施测量操作，如完成浇铸或安装的建筑横梁等。

在上述实施例的基础上，进一步的，本实施例提供的挠度测量装置中的测力装置400设置为弹簧拉力计；。

具体的，测力装置400设置为数显弹簧拉力计，数显弹簧拉力计可实现和计算机的通讯，测力装置400能够将测得的拉力变化量传输至计算机中；连接绳300设置为高强度弹力绳，弹力绳能够满足待测构件100的弯曲要求。

本实施例提供的挠度测量装置，通过测力装置400设置为弹簧拉力计，连接绳300设置为弹力绳，测力装置400可实现与数据处理装置500的数据传输，提高了本实施例挠度测量装置的测量精度。

在上述实施例的基础上，进一步的，本实施例提供的挠度测量装置的测量方法，包括以下步骤：

将多个固定部200固定在待测面上；

将测力装置400的两端通过连接绳300与任意相邻的两个固定部200连接，以使任意相邻两个固定部200之间均设置有测力装置400；

对待测构件100施加弯矩，使连接绳300伸长，测力装置400检测连接绳300的拉力，并将拉力信息传递至数据处理装置500中；

数据处理装置500根据拉力计算出测力装置400中弹簧的位移量，并计算出待测构件100的跨中挠度。

具体的，将受弯构件设置在支撑架600或安装在建筑设施内后，把第一固定部210、第三固定部230和第一固定部210分别固定在待测面的两端和长度方向的中心；将第一测力装置410的两端分别通过第一连接绳310连接在第一固定部210和第一固定部210之间，将第二测力装置420的两端分别通过第二连接绳320连接在第一固定部210和第三固定部230之间，其中第一测力装置410和第二测力装置420的刚度系数选择为相同，第一连接绳310和第二连接绳320的弹性模量以及截面积选择为相同；调整第一连接绳310和第二连接绳320的松紧度，分别使第一测力装置410和第二测力装置420的拉力值设定为拉力量程的20％，并以此为初始状态进行待测构件100的挠度测量；通过负重装置700对待测构件100施加外载荷，以使待测构件100产生一定的弯曲变形，同时，使得连接绳300和第二连接绳320伸长，测力装置400检测连接绳300的拉力，并将拉力信息传递至数据处理装置500中；数据处理装置500根据拉力计算出测力装置400中弹簧的位移量，并根据设定的公式计算出待测构件100的跨中挠度。

在本实施例提供的挠度测量装置的测量方法中，更为具体的，数据处理装置500可读取出第一测力装置410的拉力变化量F₁以及第二测力装置420的拉力变化量F₂，通过弹性力学胡克定律(f＝kx)可分别计算出第一测力装置410中的弹簧伸长量x₁以及第一测力装置410中的弹簧伸长量x₂；结合材料力学胡克定律(σ＝Eε)，可推导出受弯构件的挠度计算公式，具体为：当待测构件100的两端弯曲状态相同时，x₁＝x₂＝x，F₁＝F₂＝F，此时挠度的计算公式可简化为：/>其中，L为受弯构件的计算长度，E、A分别为第一连接绳310和第二连接绳320的弹性模量和截面积。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种挠度测量装置，其特征在于，包括：待测构件、固定部、连接绳、测力装置和数据处理装置；

所述待测构件上设置有待测面，所述固定部设置为多个，多个所述固定部均设置于所述待测面上，所述测力装置设置为多个，所述测力装置设置于任意相邻两个所述固定部之间，且所述测力装置的两端通过所述连接绳与两个所述固定部连接，所述测力装置与所述数据处理装置电连接，所述待测构件弯曲，以使所述连接绳拉伸，所述测力装置用于测量所述连接绳的拉力，并将此拉力信息传递至所述数据处理装置中，所述数据处理装置读取所述拉力信息，并按设定的公式计算出所述待测构件的跨中挠度；

还包括支撑架；

所述支撑架设置为两个，两个所述支撑架分别设置于所述待测构件的两端上，且两个所述支撑架均与所述待测构件连接；

所述支撑架上设置有高度调整装置；

所述高度调整装置用于调整所述支撑架的高度，以满足对所述待测构件的不同高度的支撑要求；

所述支撑架还包括支撑板；

所述支撑板与所述高度调整装置连接，所述待测构件的两端分别与所述支撑板连接；

所述支撑板上设置有水平仪；

所述水平仪设置为多个，多个所述水平仪均设置于所述支撑板上，所述水平仪用于检测所述支撑板的水平状态。

2.根据权利要求1所述的挠度测量装置，其特征在于，还包括负重装置；

所述负重装置与所述待测构件连接，以使所述待测构件沿轴线方向弯曲。

3.根据权利要求2所述的挠度测量装置，其特征在于，所述负重装置设置为多个，多个所述负重装置均与所述待测构件连接。

4.根据权利要求1所述的挠度测量装置，其特征在于，所述测力装置设置为弹簧拉力计。

5.根据权利要求1所述的挠度测量装置，其特征在于，所述连接绳设置为弹力绳。

6.一种挠度测量装置的测量方法，应用于如权利要求1-5任一项所述的挠度测量装置，其特征在于，包括以下步骤：

将多个固定部固定在待测面上；

将测力装置的两端通过连接绳与任意相邻的两个固定部连接，以使任意相邻两个所述固定部之间均设置有测力装置；

对待测构件施加弯矩，使连接绳伸长，测力装置检测连接绳的拉力，并将拉力信息传递至数据处理装置中；

数据处理装置根据拉力计算出测力装置中弹簧的位移量，并计算出待测构件的跨中挠度。