[發明專利]磁懸浮式橋梁撓度測量裝置及其測量方法

有效

• 申請號: 201611039828.3
• 申請日: 2016-11-23
• 公開（公告）號: CN106525366B
• 公開（公告）日: 2018-10-16
• 發明（設計）人: 王龍林;劉世建;郝天之;黎力韜;邱波;羅月靜;吳昌霞;高建明;梁雁;徐趙東;林子安;余舟
• 申請（專利權）人: 廣西交通科學研究院
• 主分類號: G01M5/00
• 分類號: G01M5/00
• 代理公司: 廣西南寧公平知識產權代理有限公司 45104
• 代理人: 楊立華

本發明公開了一種磁懸浮式橋梁撓度測量裝置，主要由高精度微型直線電機、外套筒和可調節水平的安裝底座組成。該測量裝置基于磁懸浮原理，利用高精度微型直線電機為懸浮質量塊提供恒定豎向力，使質量塊懸浮的絕對高度保持不變，形成撓度測試當中的固定點，直線電機、外套筒和底座則隨著橋梁變形豎向移動，測量懸浮質量塊與外套筒相對豎向距離的變化，即可得到橋梁的撓度。將本發明用于橋梁撓度測試，無需設置外部固定點，即可精確測量出橋梁的絕對撓度；且可實現動態撓度測量，并廣泛適用于橋梁荷載試驗、健康監控等技術領域。據此，發明人還建立了相應測量方法。

技術領域

本發明屬于橋梁撓度測量技術領域，尤其涉及一種磁懸浮式橋梁撓度測量裝置及其測量方法。

背景技術

在當今土木工程行業中，撓度測量廣泛地應用于建筑、鐵路、橋梁、交通、大壩等結構上。結構的撓度測試是工程人員進行結構設計優化，了解結構受力狀態以及保證結構安全的一個重要環節。例如，在大跨度橋梁的施工過程以及營運過程的長期健康監測、橋梁荷載試驗當中，對關鍵截面的橋梁撓度進行監測和測量，是評價橋梁結構安全狀態的重要指標和依據。

常見的撓度測試方法有水準測量、位移計法、靜力水準法、雷達法等，這些方法均需要在橋外設置固定點，通過測量橋上測點相對于橋外固定點的高程或位移變化來得到橋梁的撓度。位移計法等接觸式測量方法精度高，測試便捷，但當橋梁跨越江、河、山澗等障礙物，或跨越城市道路時，由于不能布設固定支架，存在接觸式位移測量儀器(如位移計等)無法安裝的困難。非接觸式位移監測儀器(如靜力水準儀、雷達等)和水準測量方法，可實現絕大部分橋梁的撓度測試，但在長大橋梁的撓度測試當中，存在比較明顯的缺點：靜力水準儀方法存在現場安裝時間長、成本高、對大縱坡橋梁應用困難；而雷達方法在長大橋梁上的精度無法滿足、測試效率低；水準測量需要逐站傳遞高程，長大橋梁由于測點多，距離遠，一次水準測量時間相當長，人力成本高，同時人為因素影響大。為此，要精準、快速測試長大橋梁撓度變得十分困難，也是目前橋梁檢測工程領域的一大技術難題。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種磁懸浮式橋梁撓度測量裝置及其測量方法，以實現高精度、便捷地測量橋梁撓度，該裝置及方法廣泛適用于橋梁荷載試驗、健康監控等技術領域。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

磁懸浮式橋梁撓度測量裝置，主要由高精度微型直線電機、外套筒和可調節水平的安裝底座組成；高精度微型直線電機豎直向安裝于外套筒內，外套筒置于安裝底座上；高精度微型直線電機上安裝有懸浮質量塊，高精度微型直線電機頂部安裝有測距儀，高精度微型直線電機具有控制器并由控制器控制為懸浮質量塊提供等于其重力的恒定懸浮力。

高精度微型直線電機為電磁式圓筒直線電機，最大行程大于10cm，最大負載為懸浮質量塊重力的2倍以上。

安裝底座具有三個腳螺旋及一個圓水準泡。

控制器包含懸浮質量塊位置檢測反饋系統。

測距儀選用精度為0.01mm級的高精度測距儀，測量頻率大于10Hz。

高精度微型直線電機和測距儀由供電電池提供電源。

使用上述磁懸浮式橋梁撓度測量裝置的測量方法，包括以下步驟：

(1)在撓度測點對應的橋面位置，固定安裝磁懸浮式橋梁撓度測量裝置；

(2)通過調節安裝底座，使底座上表面處于水平狀態，而高精度微型直線電機處于垂直狀態；

(3)打開控制器電源，通過控制器將懸浮質量塊位置調節至高精度微型直線電機行程中部位置，保持懸浮力使懸浮質量塊處于靜止懸浮狀態，并設置高精度微型直線電機中推力保持該狀態不變，懸浮質量塊絕對高程H保持不變；

(4)測量此時懸浮質量塊相對于外套筒頂部的垂直距離L₁；