[發明專利]一種橋梁撓度-轉角一體化測量方法

有效

• 申請號: 201210508879.1
• 申請日: 2012-12-03
• 公開（公告）號: CN102967263A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 汪正興;王翔;王波;方華兵;荊國強;劉鵬飛;高陽;柴小鵬;潘立泉;李榮慶;趙建
• 申請（專利權）人: 中鐵大橋局集團武漢橋梁科學研究院有限公司;中鐵大橋局集團有限公司
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02;G01B11/26;G01M5/00
• 代理公司: 北京捷誠信通專利事務所(普通合伙) 11221
• 代理人: 魏殿紳;龐炳良

技術領域

本發明涉及橋梁檢測及監測技術領域，具體說是一種橋梁撓度-轉角一體化測量方法。尤指橋梁撓度-轉角（撓度及轉角）一體化動態測量方法。

背景技術

撓度是橋梁結構在強度、剛度、穩定性三大關鍵問題上都非常關注的重要參數，直接反映橋梁結構在運營狀態中是否超出危險范圍，所以，在評估一座橋梁的安全狀況時，撓度至關重要。在撓度測量的需求下，國內外研究人員發展了許多撓度測量方法，激光測量就是其中一種。激光的準直性高，不易發散，可以實現遠程測量，不少研究者開發了基于激光光斑識別的橋梁結構位移測試系統。但激光帶來的一個問題就是它對轉角的敏感，不管激光發射器是固定在橋梁結構上還是固定在遠離結構的靜止參考點上，激光發射器即使有一個微弱的轉動，經過距離放大后也會帶來很大的誤差。

專利號為ZL200510020375.5，授權號為CN1297798C公開的“二維、大量程激光撓度/位移測量方法及裝置”提出了一種固定激光的可變阻尼鉸鏈結構，使橋梁發生轉角時激光依然保持固定姿態，只有橋梁有撓度時激光發射器才上下移動。在橋梁進行荷載試驗的靜態或準靜態過程中，這種激光固定方式可以實現對轉角的回避，準確測量出撓度。但是，橋梁運營期會長期承受各類車輛沖擊，長期處于一個動平衡，鉸鏈的上擺桿會受到來自橋梁的沖擊，而上下擺桿和球鉸組成的系統是一個自由狀態，這樣的話上擺桿受到來自橋梁的沖擊力后激光自身就會產生一個隨機振動，導致測量失效。

專利號為ZL0810070076.6，授權號為CN101339003B公開的“大結構水平二維位移自動測量裝置及方法”提出了利用重力作用將激光器用繩子懸吊來回避激光發射器對轉角的敏感，這種方式可以對拉索體系的橋塔在水平面內的二維位移實現靜態測量，但無法測量橋梁撓度。該方法同樣是使激光處于一個自由狀態，橋塔的動態位移難以傳遞。

專利號為ZL200920126826.7、專利號為ZL200920126829.0和專利號為ZL201020226330.X公開的內容也是利用激光測撓度，所采用辦法是用彈簧連接或懸掛等方式來回避激光對轉角的敏感。這種方式也是只能滿足靜態測量。

隨著檢測技術要求的不斷提高，為進行一些頻譜分析或損傷識別，科研及檢測單位往往更加關注橋梁的動態參數。橋梁運營期在線檢測或長期動態監測都需要對其撓度進行動態測量。總結上面現有專利技術，激光撓度測量最大的問題是直線激光對轉角的敏感，而改進后的激光固定結構可以回避轉角的影響但又難以實現動態測量。

發明內容

針對現有技術中存在的缺陷，本發明的目的在于提供一種橋梁撓度-轉角一體化測量方法，將激光發射器對稱布置（對稱反向布置）在待測結構撓度測點處，解決了激光轉角帶來誤差的問題，而且在一個測點同時測得了撓度和轉角，激光發射器和待測部位固定連接，沒有自由度，圖像采集設備按固定頻率采集激光光斑圖像時可以進行動態測量。

為達到以上目的，本發明采取的技術方案是：

一種橋梁撓度-轉角一體化測量方法，其特征在于，包括以下步驟：

在橋梁待測結構撓度測點處固定設置信號發射設備A，所述信號發射設備A包括：兩個激光發射器2，兩個激光發射器2通過夾持器1對稱反向設置，通過夾持器1固定在橋梁待測部位，調整夾持器1確保兩個激光發射器2的光路成一條直線沿橋梁縱向反向發射；

在橋梁兩岸靜止參考點各固定一套用于采集激光光斑的信號采集設備B，所述信號采集設備B包括：護罩4，其前端設有接收屏3，其后端設有作為圖像采集設備的攝像機5，其下部設有支架6，調節支架6使信號發射設備A發出的激光能被接收屏3接收；

將兩臺信號采集設備B和計算機C連接且由計算機C同時控制；

計算機C按照某個固定頻率同步采集并存儲兩臺信號采集設備B采集的激光光斑圖像數據，進行激光光斑位移的計算處理。

在上述技術方案的基礎上，所述接收屏3由半透明毛玻璃制作。

在上述技術方案的基礎上，攝像機5的鏡頭的中心線和接收屏3保持垂直。

在上述技術方案的基礎上，所述激光光斑位移的計算處理包括以下步驟：

設橋梁在撓度測點同時發生了撓度w和轉角θ，經過計算機C處理，第一臺信號采集設備B測得光斑豎向移動距離是y₁，第二臺信號采集設備B測得光斑豎向移動距離是y₁，撓度測點離第一臺信號采集設備B的距離是l₁，離第二臺信號采集設備B的距離是l₂，

則按下面的關系求得撓度w和轉角的值θ：