[實用新型]一種新型雙鋼片橋梁位移監測裝置

有效

• 申請號: 201921650310.2
• 申請日: 2019-09-30
• 公開（公告）號: CN210268537U
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發明（設計）人: 唐煜;徐敏;胡啟軍;何樂平;張成勇;劉學霸
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型涉及橋梁監測工程中用的一種新型雙鋼片橋梁位移監測裝置，系統主要由鉸接接頭、彈簧U型鋼片、光纜、鋼板、滑輪組、光纖跳線、滑輪軌道、光纖解調儀組成。所述光纜粘貼于兩個上下排列的彈簧U型鋼片上，光纜用光纖跳線連接。上方彈簧U型鋼片兩側用鉸接接頭連接于梁體和鋼板之間，鋼板固定于擋塊上；下方彈簧U型鋼片一側固定于鋼板，另一側連接滑輪組，滑輪軌道固定在梁側面且與滑輪組相同高度。光纖解調儀內部光源發出的探測光入射到監測區域的光纜上并監測后向瑞麗散射光強度，可構成后向瑞麗散射光的強度與彈簧U型鋼片位移的經驗公式，根據光的強度變化以監測橋梁位移。本實用新型靈敏度高、成本低，可實現遠距離監測橋梁位移。

技術領域：

本實用新型涉及橋梁監測工程使用的一種新型雙鋼片橋梁位移監測裝置。

背景技術：

目前城市高架橋日益增加，對橋梁安全越來越重視。車輛高速的行駛會對橋梁梁體產生位移，使得梁與橋臺的位移發生改變，會影響車輛行駛的穩定性、舒適性。因此需要對橋梁梁體位移進行長期的動態監測，進行實時監控。傳統梁體位移監測方法可采用GPS、極坐標精密量距、導線測量、水準測量，但是傳統監測裝置可能會耗費大量的人力物力財力，不經濟。隨著社會的發展，需要更精確、更快、更經濟的監測裝置。目前仍然沒有監測裝置使之得到很好的效果，而且也需要注重成本及耐久性。總而言之，目前的監測裝置并不理想，弊大于利，難以在工程中普及。

發明內容

本實用新型目的是為了彌補橋梁監測工程中監測裝置的不足，提出了一種新型雙鋼片橋梁位移監測裝置，該裝置抗干擾能力強、靈敏度高、穩定性好，可實現遠距離監測橋梁安全狀況。本實用新型采用的技術方案是：

本實用新型一種新型雙鋼片橋梁位移監測裝置，系統主要由光纜、彈簧U型鋼片、鉸接接頭、光纖跳線、滑輪組、滑輪軌道、鋼板、光纖解調儀組成。所述光纜粘貼于上下并列的兩個彈簧U型鋼片上，光纜之間用光纖跳線連接，將上方彈簧U型鋼片的一側用鉸接接頭連接在鋼板上，鋼板固定在擋塊上，另一側利用鉸接接頭連接梁的側面；下方彈簧U型鋼片的一側固定在鋼板上，另一側連接滑輪組且在梁體側面相同高度位置處設置滑輪軌道，使滑輪組能夠在滑輪軌道內工作，彈簧U型鋼片上光纜通過光纖跳線連接至光纖解調儀，且遠程監控彈簧U型鋼片上光纜的后向瑞麗散射光強度的變化。在彈簧U型鋼片上施加一個已知力F，光纖解調儀內部的光源發出的探測光入射到監測區域的光纜上，且所述光纖解調儀用于解調光纜產生的后向瑞麗散射光的強度信號，輸出解調數據即該力所產生的后向瑞麗散射光的強度。已知力和彈簧U型鋼片的彈性系數，則可計算出彈簧U型鋼片產生的位移。綜上所述，可以構成后向瑞麗散射光的強度與彈簧U型鋼片位移的關系。進一步，在監測時可以根據監測區域彈簧U型鋼片上光纜的后向瑞麗散射光的強度變化得到該彈簧U型鋼片產生的位移，即可計算出梁體待測點的位移。

本實用新型的優點：利用分布式光纖的傳感原理，彈簧U型鋼片的彈簧特性及滑輪組的優點，能夠實時監控橋梁的位移情況，成本較低、抗干擾能力強且靈敏度高。

附圖說明

圖1為雙彈簧U型鋼片結構示意圖。

圖2為雙彈簧U型鋼片安裝結構示意圖。

圖3為滑輪軌道安裝結構示意圖。

圖4為光纖解調儀監測系統結構示意圖。

圖中：1.鉸接接頭，2.彈簧U型鋼片，3.分布式光纖，4.鋼板，5.滑輪組，6.光纖跳線，7.梁體，8.無滑輪組彈簧U型鋼片，9.有滑輪組彈簧U型鋼片，10.擋塊，11.滑輪軌道，12.光纖解調儀。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型做進一步說明。

如圖1、圖3和圖4所示，本實用新型一種新型雙鋼片橋梁位移監測裝置，系統主要由鉸接接頭1、彈簧U型鋼片2、光纜3、鋼板4、滑輪組5、光纖跳線6、滑輪軌道11、光纖解調儀12組成。光纖解調儀12內部具有光源，該內部光源發出的探測光入射到監測區域內光纜3中，當梁體7受到外力并發生位移時，監測點的彈簧U型鋼片2因受力發生形變產生位移，此時這段光纜3的折射率發生變化，則測得的后向瑞利散射光的強度也會隨之變化。光纜3粘貼于彈簧U型鋼片2上，使之成為一個整體，在彈簧U型鋼片2上每施加一個力F，就會產生一個位移，光纖解調儀12就可以測得一個后向瑞麗散射光的強度，即可得到后向瑞麗散射光的變化強度與彈簧U型鋼片2位移之間的關系。光纜3粘貼于兩個上下并列的彈簧U型鋼片2上，光纜3之間用光纖跳線6連接，將上方彈簧U型鋼片2的一側用鉸接接頭1連接在鋼板4上，鋼板4固定在擋塊10上，另一側利用鉸接接頭1連接梁體7的側面；下方彈簧U型鋼片2的一側固定在鋼板4上，另一側連接滑輪組5且在梁體7側面相同高度位置處設置滑輪軌道11，使滑輪組5能夠在滑輪軌道11內工作，彈簧U型鋼片2上光纜3通過光纖跳線6連接至光纖解調儀12，且遠程監控彈簧U型鋼片2上光纜3的后向瑞麗散射光強度的變化以監測待測點的位移。當梁體7發生位移時，根據光纖解調儀12解調的后向瑞麗散射光強度可以得到無滑輪組彈簧U型鋼片8的位移值和有滑輪組彈簧U型鋼片9的位移值，無滑輪組彈簧U型鋼片8的位移值表示的是梁體7該點產生的總位移，有滑輪組彈簧U型鋼片9表示的是梁體7該點產生的橫橋向位移。若梁體7只產生橫橋向位移，那么無滑輪組彈簧U型鋼片8表示的位移值和有滑輪組彈簧U型鋼片9表示的位移值相等且表示梁體7產生的橫橋向位移；若梁體7只產生順橋向位移，那么無滑輪組彈簧U型鋼片8表示的位移值是梁體7該點產生的總位移，然而有滑輪組彈簧U型鋼片9表示的位移值為零，因為滑輪組5可以在滑輪軌道11內工作，則忽略了梁體7產生的順橋向位移，所以無滑輪組彈簧U型鋼片8表示的位移值就是梁體7該點的順橋向位移值的平方，開方即可得出梁體7該點的順橋向位移值；若梁體7同時產生順橋向和橫橋向位移時，那么無滑輪組彈簧U型鋼片8表示的位移值是梁體7該點產生的總位移，然而有滑輪組彈簧U型鋼片9表示的位移值為梁體7在橫橋向產生的位移值，根據計算能夠得出梁體7該點產生的具體位移。圖2為無滑輪組彈簧U型鋼片8和有滑輪組彈簧U型鋼片9的安裝結構示意圖。根據監測點的實際情況，將無滑輪組彈簧U型鋼片8和有滑輪組彈簧U型鋼片9固定于梁體7待測點，利用光纖跳線6遠程連接，則可以進行遠程監測梁體7的位移，實時跟蹤橋梁的健康狀況，保證橋梁的安全。