[發明專利]一種寒區水域靜冰壓力測量裝置及安裝方法

在審

• 申請號: 202210439172.3
• 申請日: 2022-04-25
• 公開（公告）號: CN114777972A
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 邱文亮;李寬;盧冠楠;姜萌;張錚;王騫;林立新
• 申請（專利權）人: 大連理工大學;中交路橋建設有限公司
• 主分類號: G01L1/26
• 分類號: G01L1/26;G01L5/00;F16M13/02
• 代理公司: 大連智高專利事務所(特殊普通合伙) 21235
• 代理人: 蓋小靜

本發明公開了一種寒區水域靜冰壓力測量裝置及安裝方法，其裝置包括固定在結構物上的支架，所述支架上安裝有吊索，所述吊索下方懸掛有壓力測量裝置，該壓力測量裝置通過信號采集儀與信號讀取設備相連。所述壓力測量裝置包括座板、座板上布置的若干壓力傳感器、固定在壓力傳感器上的承壓板、密封膠等；壓力測量裝置在水域結冰前安裝，水面結冰后，承壓板與冰層接觸，當冰層變形擠壓承壓板時，壓力傳感器可以測得靜冰壓力值。本裝置制作簡便、安裝方便、測量精度高、且能夠測量冰層壓力在厚度方向分布情況，為寒區水域結構物抗冰研究提供了一種有效的技術方案。

技術領域

本發明涉及水利工程監測技術領域，具體涉及一種寒區水域靜冰壓力測量裝置及安裝方法。

背景技術

在冬季，寒冷地區的河流、水庫、湖泊、海洋等水域水面會結冰，并形成較厚冰層，此時水域內部和周邊的橋梁、水塔、壩體、水閘、邊坡等結構物和冰層固結在一起。在氣溫、風、水位變化等因素影響下，冰層會發生較大變形，進而對與其接觸的結構物產生巨大的靜冰壓力，造成結構物發生較大位移或產生損傷甚至破壞，使其無法正常使用，危及結構物安全。寒區水域結構物的抗冰設計所采用的靜冰壓力是否準確決定著結構的安全性、經濟性以及正常運營，因此，開展寒區水域結構物所受靜冰壓力研究是非常必要的。

為獲得準確的靜冰壓力，需要對現場結構物所受靜冰壓力進行長期監測，目前現場采用的靜冰壓力測量裝置存在以下問題：(1)只能測量冰層整個厚度范圍的總壓力或某一局部壓力，不能測量冰層壓力隨厚度的分布情況；(2)采用振弦式土壓力計作為傳感器時，誤差較大，不能準確測量冰層長期靜冰壓力的變化；(3)監測設備安裝固定到結構物上，需要在水中操作，安裝工作復雜，難度大。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種寒區水域靜冰壓力測量裝置及安裝方法，其沿縱向設置了多個壓力傳感器，能夠測量結構物所受靜冰壓力沿冰層厚度方向的分布情況，并可以對冰層形成的全過程進行測量。

為實現上述目的，本發明的技術方案為：一種寒區水域靜冰壓力測量裝置，包括固定在結構物上的支架，所述支架上安裝有吊索，所述吊索下方懸掛有壓力測量裝置，該壓力測量裝置通過信號采集儀與信號讀取設備相連。

進一步的，所述壓力測量裝置包括座板、壓力傳感器、承壓板；所述座板縱向設有多組呈圓周分布且帶有螺紋的座板螺栓孔，每個壓力傳感器上設有無螺紋的傳感器通孔和有螺紋的傳感器螺栓孔，呈圓周分布的傳感器螺栓孔位于呈圓周分布的傳感器通孔內，座板螺栓穿過所述傳感器通孔將壓力傳感器固定于座板表面上；每個承壓板上設有呈圓周分布的不帶螺紋的承壓板通孔，承壓板螺栓穿過所述承壓板通孔將承壓板固定于壓力傳感器上，所述壓力傳感器與信號采集儀相連；在座板與承壓板之間填充有密封膠將壓力傳感器密封，與外界大氣隔絕。

進一步的，所述座板頂部焊接有吊耳，所述吊耳上設有用于連接吊索的圓孔。

進一步的，所述座板的縱向長度大于冰層的厚度；寬度大于壓力傳感器直徑，且滿足密封膠能夠可靠地將壓力傳感器包裹密封需要。

進一步的，所述座板沿縱向方向等間距布置多個相同的壓力傳感器，每個壓力傳感器上固定一個尺寸相同的承壓板。壓力傳感器的數量根據測量需要確定，數量愈多，傳感器尺寸越小，所測得的冰層壓力沿厚度方向的分布越準確。

更進一步的，相鄰兩個承壓板之間留有縫隙，所述縫隙中填充密封膠。

更進一步的，所述支架包括底板、耳板和錨栓；所述底板四周設有錨栓孔，錨栓通過所述錨栓孔將底板固定在結構物上，所述底板側面垂直焊接有耳板，在耳板上開有一圓孔。

作為更進一步的，所述吊索包括纜繩和彈簧，所述纜繩上端固定于支架上，纜繩下端與所述彈簧上端連接，彈簧下端連接在吊耳上；所述彈簧的最大允許伸長值大于水位降低造成的冰層下降高度。