[發明專利]豎桿式橋梁撓度監測系統

無效

• 申請號: 200710040750.1
• 申請日: 2007-05-17
• 公開（公告）號: CN101050993A
• 公開（公告）日: 2007-10-10
• 發明（設計）人: 王藝霖;方從啟;劉西拉
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01M5/00
• 分類號: G01M5/00
• 代理公司: 上海交達專利事務所
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

技術領域

本發明涉及的是一種檢測技術領域的系統，特別是一種豎桿式橋梁撓度監測系統。

背景技術

橋梁的撓度是指橋梁上某一橫截面處的形心在垂直于軸的方向發生的縱向線位移的大小。撓度是評價橋梁安全性的重要參數之一，它與橋梁的承載能力及抵御地震等破壞性荷載的能力密切相關，而且過大的撓度會直接影響橋面行車的速度和舒適性。因此對撓度的監測是橋梁健康監測中的重要部分。

對橋梁撓度進行監測所需要達到的主要功能有：(1)監測橋梁上某橫截面處發生的撓度值，并獲得撓度沿橋梁橫向分布的規律。由于橋梁上有無數多個連續分布的點，對每個點的撓度都進行監測是不可能的，也沒有必要，所以一般是在橋梁上選取若干個點來獲取撓度數據，這些被選取的點就稱為測點。橋梁上預期撓度最大的點和主梁兩端邊緣處的點一般都應被選為測點，除此之外橋梁長度方向上的任意點都可作為測點，由測量者根據情況自由選定。然后根據這些測點在橋梁上的相對位置和撓度值，進行數據擬合后得到撓度橫向分布的規律。(2)將監測到的撓度數據與橋梁相關規范中規定的撓度允許值進行對比，及時發現實測撓度達到最大允許值的情況。目前現有的橋梁撓度監測技術已有多種。

經對現有技術文獻的檢索發現，楊建春，陳偉民在《傳感器與微系統》，2006年，第25卷第9期，1～3頁發表的“橋梁結構撓度自動監測技術的現狀與發展”一文中對現有技術做了介紹，其存在一定的缺陷：在監測成本和效果之間沒能做到很好的平衡，新出現的技術有使監測成本不斷增高的趨勢，采集到的數據卻出現大量冗余，造成了財力物力的浪費。

發明內容

本發明的發明目的在于克服現有技術之不足，提供一種豎桿式橋梁撓度監測系統。為新型的撓度監測技術，可以簡便有效地進行撓度監測，控制數據的冗余，豐富了現有橋梁撓度監測技術。

本發明是通過以下技術方案實現的，本發明包括計算機，測點處機構；測點處機構與計算機之間通過導線相連。所述的測點處機構，是指：布置于橋梁上預期撓度最大的測點處的第一類豎桿，布置于主梁邊緣處的測點處的第二類豎桿，布置于剩余測點處的第三類豎桿，還包括布置于第二類豎桿以及第三類豎桿內的數字式位移傳感器。

所述的第一類豎桿，其中間桿豎直向下，兩個豎向邊桿分布在左右兩邊。豎向中間桿和豎向邊桿之間由水平橫桿連接。

所述的第一類豎桿，其形狀如“山”字。

所述的第二類豎桿，為豎向布置的開口空心桿，內部固結布置有數字式位移傳感器。

所述的第二類豎桿，其截面形狀是：圓形，矩形，多邊形任一種。

所述的第三類豎桿，其形狀呈雙條竿狀，包括豎向的開口空心桿和實心曲形桿兩部分。實心曲形桿又包括水平橫桿和豎向邊桿兩部分。在開口空心桿內部固結布置有數字式位移傳感器。

所述第三類豎桿的開口空心桿，其截面形狀是：圓形，矩形，多邊形任一種。

所述的測點處機構的豎桿，其第一類豎桿、第二類豎桿、第三類豎桿它們之間的連接關系是：第一類豎桿的豎向邊桿伸入相鄰的第三類豎桿的開口空心桿內，與開口空心桿內部的數字式位移傳感器的感應部件之間相接觸，第一類豎桿的水平橫桿的上表面與所述開口空心桿的下端面在豎直方向上緊密接觸；每個第三類豎桿的豎向邊桿伸入相鄰豎桿(第三類豎桿或第二類豎桿)的開口空心桿內，與開口空心桿內部的數字式位移傳感器的感應部件之間同樣相接觸，其水平橫桿的上表面同樣與開口空心桿的下端面在豎直方向上緊密接觸。這樣，各第二類豎桿和第三類豎桿的開口空心桿在豎直方向剛好完全包容內部的豎向邊桿。三類豎桿之所以如此進行設計和連接，出發點和功能在于：當橋梁發生下撓時，以上豎桿會隨所在測點發生下降，其豎向下降量可認為等同于所在測點處的撓度。由于各相鄰測點處出現的撓度值是不同的，因此各相鄰豎桿的下降幅度不同。按照前述的豎桿間連接關系，在撓度出現前，各第二類豎桿和第三類豎桿的開口空心桿在豎直方向是剛好完全包容了內部的豎向邊桿的，而撓度出現后，相鄰吊桿下降幅度的差異將導致豎向邊桿相對于所在的開口空心桿會發生一定的豎向相對位移，這一相對位移值就反映出了相鄰測點處撓度值的差異。由于位移傳感器本身固結在開口空心桿內，豎向邊桿與位移傳感器的感應部件是相接觸的，所以位移感應部件將采集到這一相對位移值。為下一步獲取各測點的撓度值提供了基礎。

所述的數字式位移傳感器：固結于開口空心桿內，數字式位移傳感器的感應部位與豎向邊桿相接觸，且數字式位移傳感器的信號輸出端與計算機相連接。

本發明的基本工作過程和原理：