CN112362025A - 一种大跨径桥梁施工监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大跨径桥梁施工监测装置，该装置包括：两个固定杆，分别设于两个固定杆上的两个测量杆；螺杆和驱动结构，驱动结构用于带动第一固定杆升降以调节第一固定杆和第二固定杆之间的距离；弹簧组和拉力传感器，拉力传感器设于弹簧组上，拉力传感器用于监测弹簧组的拉力值。本发明通过错位监测法，可以直接获得桥梁的相对沉降变形量，不依赖于将地面作为基准，因此获得沉降变形量的准确度较高；其中，本发明可以快速确定桥梁是否有沉降、桥梁的沉降范围、沉降最严重位置，还可以准确测量桥梁的沉降为下坡区还是上坡区，以及可以准确测量桥梁顶面相对沉降量和桥梁底面相对沉降量，且测量全面，可靠性高。

Description

一种大跨径桥梁施工监测装置

技术领域

本发明涉及桥梁检测装置技术领域，更具体的涉及一种大跨径桥梁施工监测装置。

背景技术

随着我国交通事业的迅猛发展，大跨度桥梁正在被越来越多地建造和规划着，为了保证桥梁结构施工的安全、达到成桥的设计目标、提高施工质量而进行的桥梁施工监测已成为桥梁施工技术的重要组成部分。其中，大跨度桥梁通常为直线型桥梁，且桥梁发生沉降时，常见情况是桥梁顶部和底部近似同步、同幅度沉降。

桥梁在施工时和完成后，均可能出现不同的变形量，现有的监测装置在监测桥梁的沉降变形时，通常是现场采集数据，监测结束后对采集的数据进行后处理分析，然后确定沉降变形的沉降情况，这种情况由于后期处理数据获得的沉降情况有延迟，因此不适用于现场需要快速获知桥梁是否有沉降、桥梁的沉降范围、一个沉降区内桥梁沉降最严重位置的情况。

发明内容

本发明实施例提供一种大跨径桥梁施工监测装置，用以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明实施例提供一种大跨径桥梁施工监测装置，包括：两个固定杆，包括：第一固定杆、和位于所述第一固定杆上方的第二固定杆；

两个测量杆，包括：设于所述第一固定杆一端的第一测量杆、和设于远离所述第一测量杆的所述第二固定杆一端的第二测量杆；所述第一测量杆和所述第二测量杆分别置于桥梁的底面和顶面；

距离调节装置，包括：螺杆和驱动结构；所述螺杆的一端固定于所述第一固定杆上，所述螺杆的另一端螺穿出所述第二固定杆、并与所述驱动结构连接；所述驱动结构，用于带动第一固定杆升降以调节所述第一固定杆和所述第二固定杆之间的距离；及

沉降监测装置，包括：弹簧组和拉力传感器；所述弹簧组的一端设于与所述第一测量杆位置对应的所述第一固定杆一端，所述弹簧组的另一端设于与所述第二测量杆位置对应的所述第二固定杆一端；所述拉力传感器设于所述弹簧组上，用于监测所述弹簧组的拉力值；

其中，当拉力值与预设拉力值不相等时，桥梁有相对沉降；当拉力值与预设拉力值第一次相等时，桥梁无相对沉降；当拉力值与预设拉力值第二次相等时，桥梁相对沉降最大，当拉力值与预设拉力值第三次相等时，桥梁相对沉降结束。

进一步地，与所述第一测量杆位置对应的所述第一固定杆一端设有第一连接柱，与所述第二测量杆位置对应的所述第二固定杆一端设有第二连接柱，所述第一连接柱和所述第二连接柱之间设有所述弹簧组。

进一步地，所述第一连接柱侧壁上设有板条，所述第二连接柱底部设有第一激光测距仪；

所述第一激光测距仪，用于获取所述板条与所述第一激光测距仪之间的高度值；

其中，当高度值小于桥梁厚度时，监测位置位于沉降区的先高后低侧；当高度值大于桥梁厚度时，监测位置位于沉降区的先低后高侧。

进一步地，所述第二固定杆上设有第一电动推杆，所述第一电动推杆固定部的侧壁上连接有所述第二测量杆；

所述第一电动推杆杆部顶端连接有竖杆，所述竖杆顶端连接有横杆，所述横杆的自由端设有压力传感器层，且所述横杆的长度与所述第一测量杆和所述第二测量杆之间的距离相等。

进一步地，所述竖杆顶端为第一螺纹杆部，所述横杆的一端设有第一螺纹筒，所述第一螺纹杆部螺接于所述第一螺纹筒内；

所述横杆的另一端设有第二螺纹杆部，所述第二螺纹杆部螺接于第二螺纹筒内，所述第二螺纹筒外壁上设有压力传感器层和第二激光测距装置。

进一步地，所述第一连接柱和所述第二连接柱之间设有伸缩筒，所述弹簧组位于所述伸缩筒内。

进一步地，所述第一测量杆或所述第二测量杆上布设有压力传感器。

进一步地，所述驱动结构，包括：设于所述螺杆顶部的第一锥齿轮，所述第一锥齿轮与第二锥齿轮啮合，所述第二锥齿轮通过连杆与旋转电机的转轴连接。

进一步地，本发明实施例提供的大跨径桥梁施工监测装置，还包括固定装置，所述固定装置包括：控制箱，所述控制箱的相对两侧均设有固定块和平衡块；

远离所述第二测量杆的所述第二固定杆端部、所述旋转电机的固定部分均固定于所述固定块上。

进一步地，所述控制箱的一侧固定有液压升降装置，所述液压升降装置的推动杆顶部设有第二电动推杆，所述第二电动推杆的杆部通过“L”型连杆与固定块连接，所述第二电动推杆，用于推动所述固定块在桥梁横向方向上运行。

本发明实施例提供一种大跨径桥梁施工监测装置，与现有技术相比，其有益效果如下：

本发明通过将第一测量杆置于桥梁顶面、将第二测量杆置于桥梁底面，且第一测量杆和第二测量杆不在同一竖直方向上，即以此错位监测法，并通过分析弹簧组之间的拉力数值，可以快速确定桥梁是否有沉降、桥梁的沉降范围、一个沉降区内桥梁沉降最严重位置。进一步地，通过第一激光测距仪监测第一激光测距仪和板条之间的距离，通过分析可以准确区分桥梁沉降处于下坡区还是上坡区。进一步地，通过横杆端部的压力传感器层和第二激光测距装置，可以准确获得桥梁顶面相对沉降量，其获得的是桥梁的相对沉降变形量，不依赖于将地面作为基准，因此获得沉降变形量的准确度较高，且由于大跨度桥梁是平直桥梁，主要考虑桥梁是否平直，因此桥梁的相对沉降变形量对桥梁监测更具有实际意义。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种大跨径桥梁施工监测装置的整体结构示意图；

图2为本发明实施例提供的螺杆活动结构示意图；

图3为本发明实施例提供的伸缩筒结构示意图；

图4为本发明实施例提供的固定装置结构示意图；

图5为本发明实施例提供的第一激光测距仪监测示意图；

图6为本发明实施例提供的沉降区一侧监测示意图；

图7为本发明实施例提供的沉降区另一侧监测示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

参见图1，本发明实施例提供一种大跨径桥梁施工监测装置，该装置具体包括：

两个固定杆，包括：第一固定杆1、和位于第一固定杆1上方的第二固定杆2；两个测量杆，包括：设于第一固定杆1一端的第一测量杆11、和设于远离第一测量杆11的第二固定杆2一端的第二测量杆21；第一测量杆11和第二测量杆21分别置于桥梁顶面和桥梁底面。上述结构构成桥梁的错位监测基础。

距离调节装置，包括：螺杆3和驱动结构；螺杆3的一端固定于第一固定杆1上，螺杆3的另一端螺穿出第二固定杆2、并与驱动结构连接；驱动结构，用于带动第一固定杆1升降以调节第一固定杆1和第二固定杆2之间的距离。即距离调节装置的作用是保证第一测量杆和第二测量杆可靠的贴置在桥梁的底面和顶面。

沉降监测装置，包括：弹簧组4和拉力传感器；弹簧组4的一端设于与第一测量杆11位置对应的第一固定杆1一端，弹簧组4的另一端设于与第二测量杆21位置对应的第二固定杆2一端；拉力传感器设于弹簧组4上，用于监测弹簧组4的拉力值。其中，当拉力值与预设拉力值不相等时，桥梁有相对沉降；当拉力值与预设拉力值第一次相等时，桥梁无相对沉降；当拉力值与预设拉力值第二次相等时，桥梁相对沉降最大，当拉力值与预设拉力值第三次相等时，桥梁相对沉降结束。需要说明的是，实际使用中，监测采样点之间的距离(即整个装置每次移动的距离)小于第一测量杆和第二测量杆之间的距离，因此，必然能够找到拉力值与预设拉力值第二次相等的时刻。

基于上述区别技术特征，本发明实施例还提供了一些限定技术特征：

本发明实施例中，弹簧组4的具体连接结构为：与第一测量杆11位置对应的第一固定杆1一端设有第一连接柱12，与第二测量杆21位置对应的第二固定杆2一端设有第二连接柱22，第一连接柱12和第二连接柱22之间设有弹簧组4。

其中，“位置对应”指的是第一测量杆11的纵向中心轴与第一连接柱12的纵向中心轴在一条直线上，同样地，第二测量杆21的纵向中心轴与第二连接柱22的纵向中心轴在一条直线上。

结合图5，为了自动确定监测位置位于沉降区的先高后低侧(右侧半沉降、右侧无沉降区)或先低后高侧(左侧半沉降区、左侧无沉降区)；本发明实施例中，在第一连接柱12侧壁上设有板条121，第二连接柱22底部设有第一激光测距仪221；第一激光测距仪221，用于获取板条121与第一激光测距仪221之间的高度值；其中，当高度值h1小于桥梁厚度h时，监测位置位于沉降区的先高后低侧；当高度值h2大于桥梁厚度h时，监测位置位于沉降区的先低后高侧。

还有，当高度值第一次等于桥梁厚度时，桥梁无相对沉降；当高度值第二次等于桥梁厚度时，桥梁相对沉降最大，当高度值第三次等于桥梁厚度时，桥梁相对沉降结束。与拉力值和预设拉力值相等时的桥梁相对沉降情况相同；不同地是，通过确定拉力值和预设拉力值相等，可以快速获得桥梁相对沉降情况；通过确定高度值与桥梁厚度相等，可以准确获得桥梁相对沉降情况。通常首选通过确定拉力值和预设拉力值相等，获得桥梁相对沉降情况。

现有的监测装置在监测桥梁的沉降变形时，通常以地面为基准点，将初始状态下桥梁与地面之间的距离作为基准距离，将监测时桥梁与地面之间的距离作为监测距离，进而将同一位置处基准距离与监测距离的差值作为桥梁沉降变形量。然而，在实际应用中，桥梁周围的地面可能不平整或桥梁周围的地面同时也发生一定的沉降变形，因此，以地面为基准点获得的桥梁沉降变形量，其准确度不高。

为了解决上述技术问题，结合图6，基于桥梁沉降分区结构的第一种监测情况为：当第一测量杆11、第二测量杆21同时位于沉降区的先高后低侧(右侧半沉降、右侧无沉降区)时，第一测量杆11和第二测量杆21所在桥梁顶面位置处的相对距离监测结构为：

在第二固定杆2上设有第一电动推杆23，第一电动推杆23固定部的侧壁上连接有第二测量杆21；第一电动推杆23杆部顶端连接有竖杆231，竖杆231顶端连接有横杆233，横杆233的自由端设有压力传感器层235(即压力传感器层包括适配于横杆的弧形弹性层，弹性层内布设有压力传感器)，且横杆233的长度与第一测量杆11和第二测量杆21之间的距离相等。需要说明的是，为了第一测量杆11和第二测量杆21的位置对应，从而设置了连接块13，其位置与第一电动推杆23的位置对应，具体参见图1。

实际使用时，首先，将横杆233从起始位置抬高至一定高度，记录第一高度数据；再将横杆233下降至压力传感器层235中的压力传感器获得的压力值为预设值时，停止横杆233下降，并记录第二高度数据；将第一高度数据和第二高度数据做差，其差值为第一测量杆11和第二测量杆21所在桥梁顶面位置处的相对距离L1。

为了解决上述技术问题，结合图7，基于桥梁沉降分区结构的第二种监测情况为：当第一测量杆11、第二测量杆21同时位于沉降区的先低后高侧(左侧半沉降、左侧无沉降区)时，第一测量杆11和第二测量杆21所在桥梁顶面位置处的相对距离监测结构为：

在第一种监测情况的在监测结构基础上，对其进行改进：竖杆231顶端为第一螺纹杆部，横杆233的一端设有第一螺纹筒232，第一螺纹杆部螺接于第一螺纹筒232内；横杆233的另一端设有第二螺纹杆部，第二螺纹杆部螺接于第二螺纹筒234内，第二螺纹筒234外壁上设有压力传感器层235和第二激光测距装置236。上述结构实现了横杆233的转动，其方便操作：将压力传感器层235和第二激光测距装置236的位置对调。

实际使用时，首先将第二激光测距装置236的探测方向转至朝下；然后将横杆233降至初始位置，此时第二激光测距装置236获得的距离为第一测量杆11和第二测量杆21所在桥梁顶面位置处的相对距离L2。

需要说明的是，由于大跨度桥梁的顶部和底部近似同步、同幅度沉降，因此桥梁顶面相对沉降量和桥梁低面相对沉降量相同。

结合图3，为了保证弹簧组4位置发生大幅度偏移；本发明实施例中，在第一连接柱12和第二连接柱22之间设有伸缩筒41，弹簧组4位于伸缩筒41内。

为了准确控制第一测量杆11和第二测量杆21对桥梁的夹持度；本发明实施例中，在第一测量杆11或第二测量杆21上布设有压力传感器。

结合图2，本发明实施例中的驱动结构，包括：设于螺杆3顶部的第一锥齿轮31，第一锥齿轮31与第二锥齿轮32啮合，第二锥齿轮32通过连杆33与旋转电机34的转轴连接。

结合图4，本发明实施例中，将测量部分固定于固定装置上，具体地，固定装置包括：控制箱5，控制箱5(其内设有控制器和电源等)的相对两侧均设有固定块51和平衡块52(保证固定伸块51、控制箱5、平衡块52的平衡状态)；远离第二测量杆21的第二固定杆2端部、旋转电机34的固定部分均固定于固定块51上。

实际使用中，将控制箱5置于待测桥梁范围的后方(桥梁纵向方向上)，且延伸块51位于桥梁侧向外部(桥梁横向方向上)。

进一步，为了便于实现测量部分的放置，本发明实施例中设置了上下升降结构和前后伸缩结构，具体地，在控制箱5的一侧固定有液压升降装置53，液压升降装置53的推动杆顶部设有第二电动推杆54，第二电动推杆54的杆部通过“L”型连杆55与固定块51连接，第二电动推杆54，用于推动固定块51在桥梁横向方向上运行。

实际使用时，首先通过第二电动推杆54将测量部分结构向桥梁外侧推动；再通过液压升降装置53调节高度，使第一测量杆和第二测量杆分别处于桥梁上方和下方；然后通过第二电动推杆54将测量部分结构推至桥梁顶面和底面。

本发明实施例工作原理：首先，将第一测量杆和第二测量杆置于桥梁顶面和底面，并通过距离调节装置将其贴紧夹持；然后，以小于第一测量杆和第二测量杆之间距离的移动距离，不断向前移动进行桥梁沉降监测：第一，可以快速确定桥梁是否有沉降、桥梁的沉降范围、沉降最严重位置，第二，可以准确测量桥梁的沉降为下坡区还是上坡区，第三可以准确测量桥梁顶面相对沉降量和桥梁底面相对沉降量。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种大跨径桥梁施工监测装置，其特征在于，包括：

两个固定杆，包括：第一固定杆(1)、和位于所述第一固定杆(1)上方的第二固定杆(2)；

两个测量杆，包括：设于所述第一固定杆(1)一端的第一测量杆(11)、和设于远离所述第一测量杆(11)的所述第二固定杆(2)一端的第二测量杆(21)；所述第一测量杆(11)和所述第二测量杆(21)分别置于桥梁的底面和顶面；

距离调节装置，包括：螺杆(3)和驱动结构；所述螺杆(3)的一端固定于所述第一固定杆(1)上，所述螺杆(3)的另一端螺穿出所述第二固定杆(2)、并与所述驱动结构连接；所述驱动结构，用于带动第一固定杆(1)升降以调节所述第一固定杆(1)和所述第二固定杆(2)之间的距离；及

沉降监测装置，包括：弹簧组(4)和拉力传感器；所述弹簧组(4)的一端设于与所述第一测量杆(11)位置对应的所述第一固定杆(1)一端，所述弹簧组(4)的另一端设于与所述第二测量杆(21)位置对应的所述第二固定杆(2)一端；所述拉力传感器设于所述弹簧组(4)上，用于监测所述弹簧组(4)的拉力值；

其中，当拉力值与预设拉力值不相等时，桥梁有相对沉降；当拉力值与预设拉力值第一次相等时，桥梁无相对沉降，当拉力值与预设拉力值第二次相等时，所述第一测量杆(11)和所述第二测量杆(21)的中间位置为桥梁沉降区最深处，当拉力值与预设拉力值第三次相等时，一个桥梁沉降区监测结束；继续监测下一个桥梁沉降区。

2.如权利要求1所述的大跨径桥梁施工监测装置，其特征在于，与所述第一测量杆(11)位置对应的所述第一固定杆(1)一端设有第一连接柱(12)，与所述第二测量杆(21)位置对应的所述第二固定杆(2)一端设有第二连接柱(22)，所述第一连接柱(12)和所述第二连接柱(22)之间设有所述弹簧组(4)。

3.如权利要求2所述的大跨径桥梁施工监测装置，其特征在于，所述第一连接柱(12)侧壁上设有板条(121)，所述第二连接柱(22)底部设有第一激光测距仪(221)；

所述第一激光测距仪(221)，用于获取所述板条(121)与所述第一激光测距仪(221)之间的高度值；

其中，当高度值小于桥梁厚度时，所述第一测量杆(11)所处位置位于沉降区的先高后低侧；当高度值大于桥梁厚度时，所述第一测量杆(11)所处位置位于沉降区的先低后高侧。

4.如权利要求3所述的大跨径桥梁施工监测装置，其特征在于，所述第二固定杆(2)上设有第一电动推杆(23)，所述第一电动推杆(23)固定部的侧壁上连接有所述第二测量杆(21)；

所述第一电动推杆(23)杆部顶端连接有竖杆(231)，所述竖杆(231)顶端连接有横杆(233)，所述横杆(233)的自由端设有压力传感器层(235)，且所述横杆(233)的长度与所述第一测量杆(11)和所述第二测量杆(21)之间的距离相等。

5.如权利要求4所述的大跨径桥梁施工监测装置，其特征在于，所述竖杆(231)顶端为第一螺纹杆部，所述横杆(233)的一端设有第一螺纹筒(232)，所述第一螺纹杆部螺接于所述第一螺纹筒(232)内；

所述横杆(233)的另一端设有第二螺纹杆部，所述第二螺纹杆部螺接于第二螺纹筒(234)内，所述第二螺纹筒(234)外壁上设有压力传感器层(235)和第二激光测距装置(236)。

6.如权利要求2所述的大跨径桥梁施工监测装置，其特征在于，所述第一连接柱(12)和所述第二连接柱(22)之间设有伸缩筒(41)，所述弹簧组(4)位于所述伸缩筒(41)内。

7.如权利要求1所述的大跨径桥梁施工监测装置，其特征在于，所述第一测量杆(11)或所述第二测量杆(21)上布设有压力传感器。

8.如权利要求1所述的大跨径桥梁施工监测装置，其特征在于，所述驱动结构，包括：设于所述螺杆(3)顶部的第一锥齿轮(31)，所述第一锥齿轮(31)与第二锥齿轮(32)啮合，所述第二锥齿轮(32)通过连杆(33)与旋转电机(34)的转轴连接。

9.如权利要求8所述的大跨径桥梁施工监测装置，其特征在于，还包括固定装置，所述固定装置包括：控制箱(5)，所述控制箱(5)的相对两侧均设有固定块(51)和平衡块(52)；

远离所述第二测量杆(21)的所述第二固定杆(2)端部、所述旋转电机(34)的固定部分均固定于所述固定块(51)上。

10.如权利要求9所述的大跨径桥梁施工监测装置，其特征在于，所述控制箱(5)的一侧固定有液压升降装置(53)，所述液压升降装置(53)的推动杆顶部设有第二电动推杆(54)，所述第二电动推杆(54)的杆部通过“L”型连杆(55)与固定块(51)连接，所述第二电动推杆(54)，用于推动所述固定块(51)在桥梁横向方向上运行。

Images