CN111272137B - 一种用于检测桥梁支座剪切变形的测试装置及应用 - Google Patents

一种用于检测桥梁支座剪切变形的测试装置及应用 Download PDF

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CN111272137B CN202010224946.1A CN202010224946A CN111272137B CN 111272137 B CN111272137 B CN 111272137B CN 202010224946 A CN202010224946 A CN 202010224946A CN 111272137 B CN111272137 B CN 111272137B
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Abstract

本发明的目的在于提供一种用于检测桥梁支座剪切变形的测试装置，包括：上水平杆；下水平杆，设置在上水平杆的正下方且与上水平杆平行；间距调节机构，其分别与上水平杆和下水平杆连接且能调节上水平杆和下水平杆之间的竖向间距；上测量杆，其固定在上水平杆的一侧或套在上水平杆***；下测量杆，其固定在下水平杆的一侧或套在下水平杆***，其设置在上测量杆下方且与上测量杆平行；测距机构。通过本发明能同时测量支座高度、水平变位量、剪切变形角γ，且可测量的高度范围更大，通过测试以上三个参数能对支座病害等级进行评定，估算支座承受的压力、水平力，评价支座受力状态包括支座的竖向压缩量、水平剪切变形量是否超过规范限值，进而评价竖向支反力、水平摩擦力是否超过支座允许值。

Description

一种用于检测桥梁支座剪切变形的测试装置及应用
技术领域
本发明涉及桥梁板式橡胶支座的检测与缺陷评价领域，尤其是一种用于检测桥梁支座剪切变形的测试装置及应用。
背景技术
目前我国公路基础建设处于快速发展期，尤其是高速公路正在进行大规模建设，现高速公路上大多数桥梁均采用预制拼装T梁、小主梁、空心板，桥梁的跨径大多数分布在16～40m之间，支座高度通常在4.2～15cm之间，这类桥梁的共同优点是造价相对低、施工技术成熟且进度快、质量易于控制，但也存在共同缺点，比如需要使用大量板式橡胶支座，当橡胶支座安装不当或存在质量缺陷时，往往容易出现裂缝、老化、过大的剪切变形，从现场调查的情况来看，几乎所有在役桥梁的板式橡胶支座均存在一定程度的剪切变形，部分橡胶支座的剪切变形甚至达到45度或更大，严重地影响了支座的受力和传递内力功能，对桥梁的运营产生安全隐患。目前通常采用倾角仪、钢直尺分别对支座的剪切变形参数进行测量，其测试数据通常只是局部区域的变形、整体评价可靠性低，如将倾角仪靠在支座侧面上进行测量，需要靠近测量且只能代表测试局部区域的变形，对于墩台帽梁较宽的桥梁支座将无法靠近测量，另外，倾角仪通常有8cm左右高度，对于较矮的支座则无法测量，而对于高度大于12cm的支座，测试结果可靠性也较差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于检测桥梁支座剪切变形的测试装置及应用，能同时用于测量支座高度、水平变位量、剪切变形角γ，且可测量的高度范围更大。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种用于检测桥梁支座剪切变形的测试装置，包括：
上水平杆；
下水平杆，设置在上水平杆的正下方且与上水平杆平行；
间距调节机构，其分别与上水平杆和下水平杆连接且能调节上水平杆和下水平杆之间的竖向间距；
上测量杆，其设置在上水平杆的一侧或套在上水平杆***，前部可伸缩或可沿着上水平杆左右移动；
下测量杆，其设置在下水平杆的一侧或套在下水平杆***，其设置在上测量杆下方且与上测量杆平行，前部可伸缩或可沿着下水平杆左右移动；
测距机构，其包括上水平测距仪、下水平测距仪、高度测距仪、三块反射片和数据采集终端，所述上水平测距仪设置在上水平杆前部，所述下水平测距仪设置在下水平杆前部，所述高度测距仪和其中一块所述反射片分别设置在上水平杆和下水平杆或下水平杆和上水平杆的中部，且所述高度测距仪位于所述反射片的正上方或正下方，另外两块反射片分别设置在上测量杆和下测量杆的前部；所述数据采集终端分别与上水平测距仪、下水平测距仪和高度测距仪连接。
进一步的，所述上水平测距仪位于所述下水平测距仪的正上方；设置在上测量杆的反射片与上测量杆前端点的距离等于设置在下测量杆的反射片与下测量杆前端点的距离。
进一步的，所述高度测距仪集成有温度感应装置。
进一步的，所述间距调节机构包括竖向支承杆和高度锁定单元，所述竖向支承杆的上端与上水平杆连接，所述高度锁定单元与下水平杆连接，所述高度锁定单元能沿着竖向支承杆上下移动且能与竖向支撑杆固定。
更进一步的，所述间距调节机构还包括平衡杆和水平滑块；所述平衡杆有两根，通过销轴交叉连接，所述销轴能沿竖向支承杆上下移动；所述平衡杆的上端和下端均连接有水平滑块，所述上水平杆和所述下水平杆均设置有水平杆滑槽容纳水平滑块移动；所述水平杆滑槽中在水平滑块两外侧的位置设置有限位块。
更进一步的，所述上水平杆的水平杆滑槽中设置有弹簧，所述弹簧的外端与水平滑块的内端连接，内端与水平杆滑槽中部的固定块连接。
进一步的，所述高度锁定单元包括连接在一起的固定夹和锁定夹，所述固定夹能匹配卡入下水平杆的中部并套在竖向支承杆***，所述锁定夹匹配套在竖向支承杆***，拧紧锁定夹使下水平杆与竖向支承杆固定。
进一步的，还包括上水平器和下水平器，分别设置在上测量杆/上水平杆和下测量杆/下水平杆侧面，以调节上测量杆和下测量杆的水平状态。
本发明还提供了以上所述的用于检测桥梁支座剪切变形的测试装置在测试支座的支座剪切角、支座高度、支座水平位移以及对支座病害等级进行评定方面的应用。
进一步的，以下测量杆前端点作为参照点时，上水平测距仪测得上水平测距仪和在上测量杆前端的反射片的距离d1，下水平测距仪测得下水平测距仪和在下测量杆前端的反射片的距离d2，支座上表面相对于支座下表面的支座水平位移ds＝d1-d2；
当以上测量杆前端点作为参照点时，支座下表面相对于支座上表面的支座水平位移dx＝d2-d1；
则支座剪切变形角γ为：或/>
支座高度变化值△h＝h0-h,其中h0表示支座安装前高度，h为支座的有效高度，h＝h'+δ1+δ2，其中，h’为高度测距仪测量获得的其与反射片之间的距离；当高度方向测距的反射片设置在上测量杆时，δ1表示高度方向测距的反射片与上测量杆顶面的距离，δ2表示高度测距仪中心至下测量杆底面距离。当高度方向测距的反射片设置在下测量杆时，δ1表示高度方向测距的反射片与下测量杆底面的距离，δ2表示高度测距仪中心至上测量杆顶面距离。
以上所述的用于检测桥梁支座剪切变形的测试装置，在使用时，将测试装置卡在主梁和支座垫石之间，通过间距调整装置调整上测量杆上面贴于主梁底面，下测量杆下面贴于支座垫石顶面，同时将上测量杆的前端贴于支座一侧顶端，下测量杆前端贴于支座同侧底端，通过高度测距仪测量其与反射片之间的竖直距离可以计算支座高度，通过上水平测距仪和下水平测距仪测量其与反射片之间的水平距离可以计算支座的水平变位量，通过水平变位量和支座高度可以计算剪切变形角γ。
本发明具有以下优点：
(1)本发明能同时用于测量支座高度、水平变位量和剪切变形角γ，且数据采集通过数据采集终端来进行，可近距离测量也可较远距离测量，功能多样、操作便利。另外通过测试以上三个参数能进一步对支座病害等级进行评定，估算支座承受的压力、水平力，评价支座受力状态。
(2)本发明对于绝大多数桥梁的板式橡胶支座检测都能适用，适用范围广，且测量范围广，能应用于高度大于4.5cm的橡胶支座测量，墩台帽梁尺寸对测量的影响小，精确性高。
(3)本发明的构造简单、设计合理、使用成本低、操作便利。
附图说明
图1是本发明一实施例中测试装置的主视结构示意图。
图2是图1的左视结构示意图。
图3是本发明一实施例中支撑骨架的主视结构示意图。
图4是本发明一实施例中上测量杆的主视结构示意图。
图5是图4的俯视结构示意图。
图6是本发明一实施例中下测量杆的主视结构示意图。
图7是图6的俯视结构示意图。
图8是本发明一实施例中上水平杆的俯视结构示意图。
图9是本发明一实施例中下水平杆的俯视结构示意图。
图10是本发明一实施例中高度锁定装置的主视结构示意图。
图11是本发明一实施例的使用结构示意图。
图12是本发明实施例2的使用结构示意图。
图13是上水平杆和上测量杆组装的截面结构示意图。
图14是上测量杆活动槽的截面结构示意图。
图15是下测量杆活动槽的截面结构示意图。
反射片1，上水平杆2，上水平测距仪3，上水平器4，弹簧5，水平滑块6，上测量杆7，下测量杆8，平衡杆9，高度锁定单元10，固定夹1001，锁定夹1002，竖向支承杆11，高度测距仪12，下水平器13，下水平测距仪14，下水平杆15，水平杆滑槽16，限位块17，销轴18，竖杆滑槽19，主梁20，滑动支座21，支座垫石22，帽梁23，测量杆活动槽24，测量杆挡板25，第一活动槽A26，第二活动槽A27，第三活动槽A28，第一活动槽B29，第二活动槽B30，第三活动槽B31。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，但是本发明要求保护的范围不局限于以下实施例。
一种用于检测桥梁支座剪切变形的测试装置，如图1-3所示，包括：上测量杆7、下测量杆8、上水平杆2、下水平杆15、间距调节机构和测距机构。其中：上水平杆2，呈横向放置；下水平杆15，设置在上水平杆2的正下方且与上水平杆2平行；上测量杆7，固定在上水平杆2的一侧或套在上水平杆2***，前部可伸缩或可沿着上水平杆2左右移动，如为伸缩结构，采用现有的技术，上测量杆7和上水平杆2固定连接，如为可沿着上水平杆2左右移动的结构，可以是在上测量杆7中设置测量杆活动槽24容纳上水平杆2，使上测量杆7可以以上水平杆2为一固定点左右移动；下测量杆8，固定在下水平杆15的一侧或套在下水平杆15***，设置在上测量杆7下方且与上测量杆7平行，前部可伸缩或可沿着下水平杆15左右移动，结构原理与上测量杆7相同；间距调节机构，其分别与上水平杆2和下水平杆15连接且能调节上水平杆2和下水平杆15之间的竖向间距；间距调节机构、上水平杆2和下水平杆15构成一个支撑骨架，支撑上测量杆7和下测量杆8，同时通过调节上水平杆2和下水平杆15之间的间距实现上测量杆7和下测量杆8之间间距的调整。测距机构，其包括上水平测距仪3、下水平测距仪14、高度测距仪12、三块反射片1和数据采集终端，上水平测距仪3设置在上水平杆2前部，下水平测距仪14设置在下水平杆13前部，高度测距仪12和反射片1分别设置在上水平杆2和下水平杆15或下水平杆15和上水平杆2的中部，且为了方便测试高度，高度测距仪12设置于反射片1的正上方或正下方，即高度测距仪12设置在上水平杆2时，反射片1设置在下水平杆15，高度测距仪12处于反射片1的正上方，反之则处于反射片1的正下方。另外两块反射片1分别设置在上测量杆7和下测量杆8的前部。数据采集终端分别与上水平测距仪3、下水平测距仪14和高度测距仪12连接，从而获取上水平测距仪3、下水平测距仪14和高度测距仪12所测量的数据，数据采集终端可以是电脑或手机，其与上水平测距仪3、下水平测距仪14和高度测距仪12的连接采集数据的方式为现有技术。高度测距仪12一般是与上水平杆2或下水平杆15固定连接，或者是设计为可拆卸的连接方式，上水平测距仪3、下水平测距仪14、反射片1的设置方式也是可以采用相同的方式。
结合图11所示，滑动支座21是安装在主梁20和支座垫石22之间，支座垫石22是位于帽梁23上面，此处的滑动支座21，是指顺应梁体变形会产生的纵向位移、横向位移和纵、恒向转角的支座，一般使用橡胶支座。除了滑动支座21，桥梁都会设置有固定支座，固定支座是用于限位的，限制梁体移动。本发明是用于测量滑动支座的剪切变形的。在使用时，将测试装置卡在主梁20和支座垫石22之间，通过间距调整装置调整上测量杆7上面贴于主梁20底面，下测量杆8下面贴于支座垫石22顶面，同时将上测量杆7的前端贴于滑动支座21一侧顶端，通过向前拉伸上测量杆8的前部或向前移动下测量杆8，使下测量杆8前端贴于滑动支座21同侧底端下测量杆(图11中所示为向前移动下测量杆8)。通过高度测距仪12测量其与反射片1之间的竖直距离可以计算支座高度，通过上水平测距仪3和下水平测距仪14测量其与反射片1之间的水平距离可以计算滑动支座21的水平变位量，通过水平位移和支座高度可以计算剪切变形角γ。具体计算方法如下：
对于水平方向的测距，具体方法为：结合图1中所示的装置，上水平测距仪3位于下水平测距仪14的正上方，两块反射片1与其所在的测量杆前端点的距离是相同的，该距离是不可调整的，高度测距仪12位于反射片1的正下方。以这种方式来进行计算的方法为：a.支座高度:以高度测距仪12安装在下水平杆15中部为例，高度测距仪12和用于高度方向测距的反射片1，用于测量支座高度，高度测距仪12测得的其与反射片1之间的距离为h’，同时测试环境温度(用于选取支座抗剪弹性模量Ge，),用于高度方向测距的反射片1与上测量杆7顶面的距离，该为安装时已知的固定值，以δ1表示，高度测距仪12中心至下测量杆8底面距离，也为安装时已知的固定值，以δ2表示，支座有效高度为h＝h'+δ1+δ2(I)；b.c：当以下测量杆前端点作为参照点时，上水平测距仪3测得上水平测距仪3和在上测量杆7前端的反射片1的距离d1，下水平测距仪14测得下水平测距仪14和在下测量杆8前端的反射片1的距离d2，支座上表面相对于支座下表面的水平位移ds＝d1-d2(Ⅱ)；反之，当以上测量杆7前端点作为参照点时，支座下表面相对于支座上表面的水平水平位移dx＝d2-d1(Ⅲ)；c.剪切变形角γ：实测剪切变形或/>支座高度变化值△h＝h0-h(Ⅵ),其中h0表示支座安装前高度，上述计算方法应用于下述2个具体的实施案例中。
基于上述测试结果，本发明还可将上述测试装置应用于支座病害等级的评定，具体为：
支座压力N的表达式为：
水平力T的表达式为：
支座压缩量上限δ表达式为：
支座水平位移温差修正值：△L＝α·△T·L。
△h为支座受力前后高度差(支座变化值，即支座压缩量)，d为支座上端与下端的水平变位差值，即根据式(Ⅳ)或(Ⅴ)计算获得的dx或ds，或者是在桥梁有纵坡时，参照以下实施例2的方法计算修正后的dx1或ds1。△h与δ进行比较，可评估支座压缩量是否已超过上限值。其中：Ee为橡胶支座抗压弹性模量，根据支座型号相关参数计算；Eb为支座橡胶体体积弹性模量；Ag为橡胶支座的有效承压面积；Rck为支座压力标准值，根据支座型号取值；te为支座橡胶层总厚度，根据支座型号取值；Ge为支座剪弯模量，与检测时环境温度有关，如常温时取1.0MPa，0～-10℃时取1.2MPa等；△T是温差(测试时环境温度与25℃的差值)，L为测试支座与该联桥的固定支座之间的距离，α为钢筋混凝土的线膨胀系数。
以上水平测距的组合方式可进行适当变换，本领域技术人员基于上述方式能变换出的满足测量支座剪切角、支座高度、支座水平位移要求的方式均可。
进一步的，本实施例提供了一种间距调节机构，间距调节机构包括竖向支承杆11和高度锁定单元，竖向支承杆11的上端与上水平杆2连接，高度锁定单元与下水平杆15连接，高度锁定单元能沿着竖向支承杆11上下移动且能与竖向支撑杆11固定，从而使得下水平杆15能沿着竖向支承杆11上下移动，调整与上水平杆2之间的间距，调整至合适的间距时通过高度锁定单元将下水平杆15固定即可，一般高度锁定单元与下水平杆15的中部连接，竖向支承杆11也是与上水平杆2的中部连接。高度锁定单元一般为中空的筒状或柱状结构，中间的通孔的直径与竖向支撑杆11的外径相匹配，使高度锁定单元能套在竖向支撑杆11***并沿着竖向支撑杆11上下移动。结合图10所示，本实施例进一步提供了高度锁定单元10的优选结构，其包括锁定夹1002，锁定夹1002采用类似于管箍的结构，拧紧螺栓使锁定夹1002内径缩小，使得下水平杆15被锁定。本实施例还提供了一种高度锁定单元与下水平杆15的优选连接结构，锁定夹1002上面还固定有固定夹1001，固定夹1001能匹配卡入下水平杆15的中部，结合图5所示，固定夹1001包括有两侧横向设置的插板，下水平杆15的中部设置有横向的插槽，插板能匹配***插槽中，使得高度锁定单元与下水平杆15连接在一起，同样的，固定夹1001中间也有通孔以套在竖向支承杆11***。
更进一步的，为更好的保持支撑骨架整体结构的稳定性，同时使上水平杆2和下水平杆15平行，结合图8和9所示，间距调节机构还包括平衡杆9和水平滑块6，平衡杆9有两根，分别设置在竖向支撑杆11两侧，通过销轴18连接呈交叉状，销轴18能沿竖向支承杆11上下移动，此处所说的交叉状，是从主视结构示意图看来呈交叉状，但两根平衡杆9并不直接连接在一起，一侧只设置一根平衡杆9，是为了防止高度测距仪向反射片1发出的信号不被平衡杆9遮挡。本实施例中竖向支承杆11中设置有竖杆滑槽19容纳销轴18移动，保证销轴18呈竖直移动且两根平衡杆同步移动；平衡杆9的上端和下端均连接有水平滑块6，上水平杆2和下水平杆15两侧面均设置有水平杆滑槽16容纳水平滑块6移动。三角形的支撑结构可使得支撑骨架整体更稳定。更进一步的，水平杆滑槽16中在水平滑块6两外侧的位置设置有限位块17，以控制水平滑块6的活动范围。
更进一步的，为使下水平杆15更好的移动，上水平杆2的水平杆滑槽16中设置有弹簧5，弹簧5的外端与水平滑块6的内端连接，弹簧可以是2个，内端分别与水平杆滑槽16中部的一个固定块连接以固定，对于设置有限位块17的部位，可以是限位块17中间有通孔容纳弹簧5通过。
进一步的，为保持上测量杆7和下测量杆8的水平方向，本实施例还包括上水平器4和下水平器13，分别设置在上测量杆7/上水平杆2和下测量杆8/下水平杆15侧面，以调节上测量杆7和下测量杆8的水平状态，确保高度测量数据可靠，水平器为现有技术。
结合图4-7所示，上测量杆7和下测量杆8前端均做成两段圆弧状，以适应测量支座的剪切变形倾角的需要。本实施例还具体提供了一种优选的上测量杆7和下测量杆8中测量杆活动槽24的具体结构，上测量杆7和下测量杆8中设置有竖向的测量杆活动槽24，使上水平杆2和下水平杆15能分别***上测量杆7和下测量杆8中，且支撑骨架能沿着测量杆活动槽24左右移动，测量杆活动槽24前端封闭或设置有测量杆挡板25以限制支撑骨架活动向前移动的范围，测量杆的后端设置有测量杆挡板，以限制支撑骨架向后活动的范围，同时，该结构设置可便于使用时，上水平杆2和下水平杆15分别从上测量杆7和下测量杆8后端***上测量杆下测量杆。为使上水平杆2在上测量杆7中移动不容易发生向两侧方向的位移，上测量杆7的测量杆活动槽由上至下分为三段，如图3中虚线以及图13、14所示，上段为在测量杆活动槽两侧分别设置有第一活动槽A26，对应的，上水平杆2顶面两侧匹配设置有向上突出的上水平杆插条，中段为第二活动槽A27，能匹配***上水平杆2的主体，下段为第三活动槽A28，宽度小于第二活动槽A27，能匹配***竖向支撑杆11。同样的，为使下水平杆15在下测量杆8中移动不容易发生向两侧方向的位移，下测量杆8的测量杆活动槽也由上至下分为三段，如图3中虚线以及图15所示，上段为第一活动槽B29，能匹配***竖向支撑杆11，中段为第二活动槽B30，能匹配***下水平杆15的主体，下段为在测量杆活动槽两侧分别设置有第三活动槽B31，对应的，下水平杆1底面两侧匹配设置有向下突出的下水平杆插条，第三活动槽B承载下水平杆15移动，另外，下段的中部还设置有插口容纳竖向支撑杆11穿过。
结合支座的尺寸，本实施例提供了部分重要部件的优选尺寸，并结合该尺寸说明本测试装置的测试范围，上测量杆7和下测量杆8各长53～60cm，上测量杆7和下测量杆8能有效形成水平位移差值为0～20cm，即可测量支座最大水平剪切变形量为20cm。支撑骨架总高度H为20～25cm，测量杆活动槽长度L1为8～10cm，单个水平杆滑槽16长度L2为6～8cm，上水平杆2和下水平杆15的长度均为30cm，其中上水平杆2和下水平杆15均采用铝合金轻质材料加工成的槽型构件，竖向支承杆11为带滑槽的空心矩形铝合金轻质材料，上水平杆2和下水平杆15间距为4.2～16cm，实测支座高度范围为4.5～16.3cm。
以下结合两个实施例说明测算过程：
实施例1：
结合图11所示，测试装置用于乌豆江桥3×30米先简支后连续箱梁桥梁板式橡胶支座检查工作中，支座采用GYZ400x84型板式橡胶支座。测试支座与固定支座距离为30米，支座顶部向大桩号方向变位。
S1.设置参数：打开电脑，设置支座剪切变形测试软件，内置测量支座高度、水平变位量和剪切变形角γ的计算方法(按照公式(I)、(Ⅱ)/(Ⅲ)、(Ⅳ)/(Ⅴ)计算)，设置好桥名和待检查支座的编号，然后根据支座倾斜方向设置参照点，本案例以上测量杆前端作为参照点，在软件中勾选该项；输入支座型号，输入支座与梁的接触方式(普通橡胶支座与混凝土直接接触选方式1，与钢板接触选方式2)。本案例桥名为“乌豆江桥”，支座为1#墩2#跨方向的自左向右数的第2个，支座编号可写为“1#D2”，D表示大桩号方向支座，小桩号方向可用“X”标识；支座型号输入GYZ400x84，本支座与钢板接触，选方式2。
S2.测试装置总高度为23cm，上测量杆7和下测量杆8前端点距竖向支承杆11外缘净距为24cm。当高度和距离均不满足要求，可通过调节上测量杆7的前端位置来增加测量杆前端距竖向支承杆11外缘净距。本案例滑动支座21与支座垫石22总有效高度为26.2cm，净空满足测试装置要求。打开测距仪电源开关，在电脑上选查找测距仪，确保2个水平测距仪和1个高度测距仪12均能找到并连接上。
将上测量杆7前端顶住滑动支座21一侧顶端，调节下水平杆15使下测量杆8底部与滑动支座21底部处于相同高度，同时调节下测量杆8的位置，使下测量杆8前端顶住滑动支座21同侧底端，同时观察水平器，调整角度使测试装置处于水平状态。
S3.启动上水平测距仪3、下水平测距仪14和高度测距仪12，运行测试软件，测试结果见表1：
表1乌豆江桥支座检测结果表
通过温度修正，将每次检测数据换算到常温状态，即统一的25℃，再进行数据对比，可分析和评估支座的受力和变形的变化情况，通过多年的检测数据可绘制功能退化对比曲线图，对其功能退化情况进行评估和预测。
实施例2
结合图12所示，测试装置用于龙基塘大桥3×30米先简支后连续T梁桥的板式橡胶支座检查工作中，支座采用GYZ450x99型板式橡胶支座。测试支座与固定支座距离为30米，支座顶部向大桩号方向变位。
S1.设置参数：打开电脑，设置支座剪切变形测试软件，内置测量支座高度、水平变位量和剪切变形角γ的计算方法(按照公式(I)、(Ⅱ)/(Ⅲ)、(Ⅳ)/(Ⅴ)计算)，设置好桥名和待检查支座的编号，然后根据支座倾斜方向设置参照点，本案例以上测量杆前端作为参照点，在软件中勾选该项。本案例桥名为“金洞大桥”，支座为2#墩3#跨方向的自左向右数的第2个，支座编号可写为“2#D2”，D表示大桩号方向支座，小桩号方向可用“X”标识；支座型号输入GYZ450x99，本支座与钢板接触，选方式2。
S2.测试装置总高度为23cm，上测量杆7和下测量杆8前端点距竖向支承杆11外缘净距为24cm。当高度和距离均不满足要求，可通过调节上测量杆7的前端位置来增加测量杆前端距竖向支承杆11外缘净距。本案例滑动支座21与支座垫石22总有效高度为30.1cm，净空满足测试装置要求。本桥有纵坡，梁底有1％的坡度，上测量杆上面不能紧贴在主梁20底面，可在确保装置处于水平状态下适当降低上下水平杆间距，如将上端移至A点。打开测距仪电源开关，在电脑上选查找测距仪，确保2个水平测距仪和1个高度测距仪12均能找到并连接上。
将上测量杆7前端顶住滑动支座21一侧顶端，调节下水平杆15使下测量杆8底部与滑动支座21底部处于相同高度，同时调节下测量杆8的位置，使下测量杆8前端顶住滑动支座21同侧底端，同时观察水平器，调整角度使测试装置处于水平状态。
先用钢卷尺测量支座上端至下端平面的距离h1，然后输入到平板电脑中的支座高度参数选项中，并勾选，勾选后具体的计算过程为：先参照实施例1的方法计算h、dx/ds、γ，然采用h1对水平位移进行修正,修正后的水平位移为dx1或ds1，计算公式为h1·tanγ，即最终输出的剪切变形角γ采用装置实测值，最终输出的支座高度采用采用钢卷尺实测值h1，最终输出的水平位移采用修正后的水平位移dx1或ds1。
当环境温度不是25℃时，需要采用支座水平位移温差修正值对支座水平位移进行修正，再根据温差修正后支座水平位移进行支座剪切角和支座水平力的修正，输出得到温差修正后支座剪切角和温差修正后支座水平力。
S3.启动上水平测距仪3、下水平测距仪14和高度测距仪12，运行测试软件，测试结果见表2：
表2龙基塘大桥支座检测结果表
通过温度修正，将每次检测数据换算到常温状态，即统一的25℃，再进行数据对比，可分析和评估支座的受力和变形的变化情况，通过多年的检测数据可绘制功能退化对比曲线图，对其功能退化情况进行评估和预测。

Claims (6)

1.一种用于检测桥梁支座剪切变形的测试装置，其特征在于，包括：
上水平杆；
下水平杆，设置在上水平杆的正下方且与上水平杆平行；
间距调节机构，其分别与上水平杆和下水平杆连接且能调节上水平杆和下水平杆之间的竖向间距；
上测量杆，其设置在上水平杆的一侧或套在上水平杆***，前部可伸缩或可沿着上水平杆左右移动；
下测量杆，其设置在下水平杆的一侧或套在下水平杆***，设置在上测量杆下方且与上测量杆平行，前部可伸缩或可沿着下水平杆左右移动；
测距机构，其包括上水平测距仪、下水平测距仪、高度测距仪、三块反射片和数据采集终端，所述上水平测距仪设置在上水平杆前部，所述下水平测距仪设置在下水平杆前部，所述高度测距仪和其中一块所述反射片分别设置在上水平杆和下水平杆或下水平杆和上水平杆的中部，且所述高度测距仪位于所述反射片的正上方或正下方，另外两块反射片分别设置在上测量杆和下测量杆的前部；所述数据采集终端分别与上水平测距仪、下水平测距仪和高度测距仪连接；
所述上水平测距仪位于所述下水平测距仪的正上方；
设置在上测量杆的反射片与上测量杆前端点的距离等于设置在下测量杆的反射片与下测量杆前端点的距离；
所述间距调节机构包括竖向支承杆和高度锁定单元，所述竖向支承杆的上端与上水平杆连接，所述高度锁定单元与下水平杆连接，所述高度锁定单元能沿着竖向支承杆上下移动且能与竖向支撑杆固定；
所述间距调节机构还包括平衡杆和水平滑块；所述平衡杆有两根，通过销轴交叉连接，所述销轴能沿竖向支承杆上下移动；所述平衡杆的上端和下端均连接有水平滑块，所述上水平杆和所述下水平杆均设置有水平杆滑槽容纳水平滑块移动；所述水平杆滑槽中在水平滑块两外侧的位置设置有限位块；
所述上水平杆的水平杆滑槽中设置有弹簧，所述弹簧的外端与水平滑块的内端连接，内端与水平杆滑槽中部的固定块连接；
滑动支座安装在主梁和支座垫石之间，所述支座垫石位于帽梁上面，所述滑动支座，为顺应梁体变形会产生的纵向位移、横向位移和纵、横向转角的支座；在使用时，将测试装置卡在所述主梁和所述支座垫石之间，通过间距调整装置调整所述上测量杆上面贴于所述主梁底面，所述下测量杆下面贴于所述支座垫石顶面，同时将所述上测量杆的前端贴于所述滑动支座一侧顶端，通过向前拉伸所述上测量杆的前部或向前移动所述下测量杆，使所述下测量杆前端贴于所述滑动支座同侧底端；通过所述高度测距仪测量其与所述反射片之间的竖直距离以计算所述滑动支座高度，通过所述上水平测距仪和所述下水平测距仪测量其与反射片之间的水平距离以计算所述滑动支座的水平变位量，通过水平位移和支座高度计算剪切变形角γ。
2.根据权利要求1所述的用于检测桥梁支座剪切变形的测试装置，其特征在于，
所述高度测距仪集成有温度感应装置。
3.根据权利要求1所述的用于检测桥梁支座剪切变形的测试装置，其特征在于，
所述高度锁定单元包括连接在一起的固定夹和锁定夹，所述固定夹能匹配卡入下水平杆的中部并套在竖向支承杆***，所述锁定夹匹配套在竖向支承杆***，拧紧锁定夹使下水平杆与竖向支承杆固定。
4.根据权利要求1所述的用于检测桥梁支座剪切变形的测试装置，其特征在于，
还包括上水平器和下水平器，分别设置在上测量杆/上水平杆和下测量杆/下水平杆侧面，以调节上测量杆和下测量杆的水平状态。
5.如权利要求1～4任一项所述的用于检测桥梁支座剪切变形的测试装置在测试支座的支座剪切角、支座高度、支座水平位移以及对支座病害等级进行评定方面的应用。
6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于：
以下测量杆前端点作为参照点时，上水平测距仪测得上水平测距仪和在上测量杆前端的反射片的距离d1，下水平测距仪测得下水平测距仪和在下测量杆前端的反射片的距离d2，支座上表面相对于支座下表面的支座水平位移ds＝d1-d2；
当以上测量杆前端点作为参照点时，支座下表面相对于支座上表面的支座水平位移dx＝d2-d1；
则支座剪切变形角γ为：或/>
支座高度变化值△h＝h0-h,其中h0表示支座安装前高度，h为支座的有效高度，h＝h'+δ1+δ2，其中，h’为高度测距仪测量获得的其与反射片之间的距离；当高度方向测距的反射片设置在上测量杆时，δ1表示高度方向测距的反射片与上测量杆顶面的距离，δ2表示高度测距仪中心至下测量杆底面距离；当高度方向测距的反射片设置在下测量杆时，δ1表示高度方向测距的反射片与下测量杆底面的距离，δ2表示高度测距仪中心至上测量杆顶面距离。
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