[發(fā)明專利]一種組合式多點(diǎn)撓度計及其測量撓度的方法

無效

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• 申請日: 2011-07-20
• 公開（公告）號: CN102322827A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 舒小娟;沈明燕;肖洋;陳杰東
• 申請（專利權(quán)）人: 舒小娟
• 主分類號: G01B13/24
• 分類號: G01B13/24;G01M5/00
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種可用于測量橋梁荷載試驗時結(jié)構(gòu)的豎向撓度的新型組合式多點(diǎn)豎向撓度計及其測量撓度的方法。

背景技術(shù)

目前，橋梁荷載試驗中有一項重要內(nèi)容就是結(jié)構(gòu)在荷載作用下的變形(撓度)測量，反映結(jié)構(gòu)的剛度特性。橋梁進(jìn)行撓度測試有以下方法：

1.水準(zhǔn)儀法或全站儀法。其原理是在結(jié)構(gòu)體上預(yù)先布置若干固定測點(diǎn)，將其中一點(diǎn)置于結(jié)構(gòu)的某不動點(diǎn)或另置一點(diǎn)在結(jié)構(gòu)外的不變形點(diǎn)上，然后根據(jù)水準(zhǔn)測量原理，在每次加載后用塔尺測量各點(diǎn)的標(biāo)高變化值，用于推算結(jié)構(gòu)在荷載作用下的撓度。優(yōu)點(diǎn)是可以進(jìn)行多點(diǎn)測量，不需要在橋下安裝基座等，設(shè)備攜帶量少，費(fèi)用較低。缺點(diǎn)是測量精度低，一般只能精確到mm(測微計聯(lián)合精度可提高到0.1mm)，且測量可視度與精度受環(huán)境溫度、濕度的影響、儀器水平的影響，測量結(jié)果還受到立尺點(diǎn)的精確性影響。點(diǎn)多時測試速度慢，對于精度要求高的結(jié)構(gòu)不適用。

2.接觸式位移計法：接觸式位移計如百分表(千分表)、拉線位移計，滑線變阻式位移計。位移計測量位移精度很高準(zhǔn)，可以達(dá)到0.01-0.001mm。儀器設(shè)備體積亦小，攜帶方便，費(fèi)用底。各種接觸式位移計測量原理不同，但測量方式相似，主要是量測測點(diǎn)和固定參考點(diǎn)之間的距離的變化。用于橋梁撓度測量，則需要在橋梁結(jié)構(gòu)上選擇一測點(diǎn)，并在橋梁測點(diǎn)正下方地面上布置一個固定參考點(diǎn)，測量兩點(diǎn)的相對位移即是測點(diǎn)的撓度值。但是有些橋梁是跨水跨線結(jié)構(gòu)物，為位移計搭建支架耗費(fèi)金錢和時間，甚至不可能。因此此類位移計不能很好的適應(yīng)于跨水橋梁結(jié)構(gòu)的撓度高精度測量。

3.非接觸式激光位移計，是一種帶信號處理器的光電裝置，它利用投影原理非接觸測量物體尺寸或者一個物體長度。測量方法是將位移計固定在某一不變的參考基點(diǎn)上，然后將激光束射向結(jié)構(gòu)某特定測點(diǎn)，量測這兩點(diǎn)之間的相對光束距離的變化，有些激光位移計可讀數(shù)為仰角和距離的變化(如激光斷面儀)，這樣可測出兩個方向的位移變化量。測量精度高，可達(dá)0.01mm，且操作方便。然而這種測量方法在跨河橋下仍不可用，在其他位置采用斜測方法，則加載前后激光所照射到的測點(diǎn)不能確保是同一位置，微小的測點(diǎn)不平整就可能引起很大的誤差，不能實(shí)現(xiàn)高精度測量。

4.連通液位計法。其測量原理是根據(jù)連通管水位保持在同一水平面上，根據(jù)變形前后水位的變化推求結(jié)構(gòu)撓度。測量操作是將若干連通管的其中個置于不會下?lián)系膮⒖键c(diǎn)上，其余各管布置在橋面測點(diǎn)上。這一測量技術(shù)具有不受多方位變形以及橋梁現(xiàn)場的高塵、高濕和濃霧影響，能實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)撓度檢測，適用范圍廣，性價比高等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是系統(tǒng)體積較大，搬運(yùn)擺設(shè)較為麻煩。而若采用實(shí)地購置軟管用于拼接連通管以減輕設(shè)備攜帶量，現(xiàn)場拼接又常常難以保證水密性，出現(xiàn)漏水對讀數(shù)影響極大，有時需要耗費(fèi)很多時間來解決這一問題。普通的連通管采用mm刻度計數(shù)，采用人工讀取液位法，會受到豎立管的垂直度、水的表面張力產(chǎn)生的弧面和讀數(shù)員的主管視線差的影響，故其精度較差，不適用變形小、精度要求高的結(jié)構(gòu)變形測量。也有高精度的連通液位計，如長沙金碼開發(fā)的連通液位沉降計，是一種電感調(diào)頻類智能型位移傳感器，由精密液位計、液位罐和連通管組成，靈敏度可達(dá)0.01mm，并且可以實(shí)現(xiàn)沉降長期監(jiān)測和自動化測量。其缺點(diǎn)是若用于多點(diǎn)測量，則系統(tǒng)體積大而且重(采用金屬質(zhì)罐體和管)，不便于攜帶，費(fèi)用高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所解決的技術(shù)問題在于提供一種組合式多點(diǎn)撓度計及其測量撓度的方法，它能整合連通管和接觸式位移計兩者各自的優(yōu)點(diǎn)，是一種能夠?qū)崿F(xiàn)橋梁結(jié)構(gòu)多點(diǎn)撓度測量的實(shí)用儀器，且具備拼裝方便、水密性好、精度較高，維護(hù)費(fèi)用較低等優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明所解決的技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種組合式多點(diǎn)撓度計，測量撓度的基本原理與連通管測量撓度的原理一致，但測量液位的變化不采用價格較高的精密液位計，而采用相對低廉的高靈敏度彈性變形計。具體包括：可任意拼裝的若干個的相互連通的軟式水管、硬質(zhì)豎立三通水管。其中，每個硬水管上部都固定有一個可以拆卸的特制蓋，用于固定彈性變形計，所述特制蓋頂固定的彈性變形計，下端懸吊一斷面尺寸不變，長度合適，浮力適中的浮子，具體要求以能保證浮子一半位于液面之上為準(zhǔn)，同時，在硬質(zhì)豎立三通水管安裝有水準(zhǔn)泡，以保證測管布點(diǎn)時的水平，軟水管端與硬水管三通接頭段有易接拼且水密性可靠的接頭連接。

本發(fā)明的另一個方面是將連通管的拼接進(jìn)行改良，使設(shè)備便于攜帶易于拼裝和接長，且確保其水密性。將硬質(zhì)水管下端設(shè)計成三通管接頭形式，便于和軟質(zhì)水管連接，各段軟質(zhì)水管也設(shè)計成帶接頭形式，可以相互間接長或與硬質(zhì)水管下的管接頭方便的拼接。接頭形式為卡式，連接迅速快捷。