CN102353350B - 一种结构物相对于路基的水平位移测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种结构物相对于路基的水平位移测量装置，其组成是：位移传感器固定于结构物测试点上，位移传感器的端部伸缩拉杆与基准杆的近端连接，基准杆的远端锚固于路基面上；温度校正位移传感器固定于基准杆远端以远附近的路基面上，温度校正位移传感器的端部伸缩拉杆与温度校正杆的近端连接，温度校正杆的远端锚固于路基面上；基准杆与温度校正杆的长度、规格、材质完全相同，位移传感器与温度校正位移传感器的型号、量程、精度完全相同，温度校正位移传感器测试值实现了对位移传感器测试值的校正。该测量装置的测量误差小、精度高、安装容易，可用于铁路和公路建设与运营中的结构物位移测试。

Description

一种结构物相对于路基的水平位移测量装置

技术领域

本发明涉及岩土工程结构物位移测量装置，具体涉及一种结构物相对于路基的水平位移测量装置。

背景技术

路基工程是铁路与公路工程的重要组成部分，为满足不同功能要求，需在路基的特定位置建造不同形式的结构物，如桥台、涵洞、挡土墙、抗滑桩等。在铁路与公路的建设和营运过程中，路基特定位置的结构物承受荷载作用以及环境因素影响，会产生位移。当结构物相对于路基的水平位移超过控制限值时，将严重劣化路基及结构物的长期使用功能。为掌握结构物的位移发展，预测结构物相对于路基的水平位移变化趋势，以便及时采取工程措施，避免重大事故发生，有必要对结构物相对于路基的水平位移进行测量。现有的用于挡土墙、桥台、抗滑桩等结构物相对于路基的水平位移测量装置，常见的有测斜仪，其测试原理是根据埋设于结构物及地基稳定土层中的测斜管轴线与铅垂线之间的夹角变化，从而获得结构物的水平位移值，其测试误差因累积效应而较大，30m测斜管长度范围内的系统误差可达8mm，测试精度不能满足无砟轨道高速铁路的建设和运营过程中对结构物位移精确测试的要求，尤其是不能满足高速铁路无砟轨道端刺结构水平位移控制值为3mm的要求。另外，采用测斜仪测试时还需现场人工作业才能完成数据采集，不易实现自动监测，由于很多工程结构物所处的位置和环境特殊，如海拔高、温度低、空气稀薄以及不易到达结构物的测点位置等，给位移测试及数据采集带来了很大困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构物相对于路基的水平位移测量装置。该测量装置的测量精度高、误差小、安装容易，能满足铁路与公路工程的建设和运营过程中对结构物位移精确测量的要求。

本发明实现其发明目的所采用的技术方案是：一种结构物相对于路基的水平位移测量装置，其组成是：

位移传感器固定于结构物测试点上，位移传感器的端部伸缩拉杆与基准杆的近端连接，基准杆的远端锚固于路基上；

温度校正位移传感器固定于基准杆远端以远附近的路基上，温度校正位移传感器的端部伸缩拉杆与温度校正杆的近端连接，温度校正杆的远端锚固于路基上；

所述的基准杆与温度校正杆的长度、规格、材质完全相同，位移传感器与温度校正位移传感器的型号、量程、精度完全相同。

本发明的工作原理是：

由于位移传感器和基准杆分别固定于结构物和远离结构物影响范围外的路基上，位移传感器测量的位移值包括结构物相对于路基的水平位移、基准杆受温度影响的伸缩值及其它因素引起的误差值；温度校正位移传感器和温度校正杆均固定于远离结构物影响范围外的路基上，温度校正位移传感器测量的位移值只包括温度校正杆受温度影响的伸缩值及其它因素引起的误差值。由于温度校正杆和基准杆的长度、规格、材质完全相同，温度校正位移传感器与位移传感器的型号、量程、精度完全相同，将位移传感器测量的位移值减去温度校正位移传感器测量的位移值，即可消除基准杆受温度等因素引起的误差，从而得到更准确的结构物相对于路基的水平位移值。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

一、通过采用温度校正杆和温度校正位移传感器的同步测试，进行位移传感器测试值的校正，消除了温度变化导致基准杆伸缩等因素引起的位移测试误差，其测试结果准确，误差小，能满足铁路与公路工程的建设和运营过程中对结构物位移精确测量的要求。

二、结构物产生位移时会对相邻路基土体产生扰动，致使相邻路基土体产生附加应力和变形，如将与位移传感器的端部伸缩拉杆相连的基准件直接锚固于与结构物相邻的路基上，则基准件也会随路基土体一起发生位移，致使结构物的位移测量产生扰动误差。本发明将基准件改为基准杆，将基准杆的近端与位移传感器的端部伸缩拉杆相连，而远端锚固于远离结构物测试点的路基上；结构物产生水平位移时，不会对基准杆的锚固点产生扰动，从而消除了扰动误差，提高了测试精度。

三、本发明只需将测试装置安装于路基上，且固定在路基上的构件锚固时仅需几十厘米深的锚固坑即可，较之测斜仪需在结构物及地基稳定土层中埋设不小于几米或十几米的测斜管，其安装容易。

上述的基准杆和温度校正杆设置有侧向限位构件，可限制基准杆和温度校正杆的侧向移动或弯曲变形，进一步减小了测量误差。

上述的侧向限位构件之间的基准杆外套有PVC或PPR保护管、且该PVC或PPR保护管固定在路基上；

上述的侧向限位构件之间的温度校正杆上也外套有PVC或PPR保护管、该PVC或PPR保护管也固定在路基上。

这样，可避免外界因素直接撞击基准杆和温度校正杆引起杆件弯折等情况出现，进一步提高了测量装置的抗干扰能力。

上述的位移传感器端部伸缩拉杆与基准杆近端连接的具体结构是：基准杆的端部与螺杆的一端螺纹连接，螺杆的另一端与L型连接件的横边固定连接，位移传感器的端部伸缩拉杆穿过L型连接件的竖边槽口，且伸缩拉杆在槽口两侧的位置上设置有锁紧螺母。

上述的温度校正位移传感器端部伸缩拉杆与温度校正杆近端连接的具体结构是：温度校正杆的端部与螺杆的一端螺纹连接，螺杆的另一端与L型连接件的横边固定连接，温度校正位移传感器的端部伸缩拉杆穿过L型连接件的竖边槽口，且伸缩拉杆在槽口两侧的位置上设置有锁紧螺母。

以上的连接结构，使位移传感器和温度校正位移传感器的端部伸缩拉杆可在L型连接件竖边的槽口内进行三个方向的调节、定位、锁紧及拆卸，现场安装操作更为方便、快捷。

上述的基准杆长度不小于与路基接触处的结构物短边长度的2倍，可确保基准杆在路基上的锚固点不受因结构物水平位移对相邻路基土体扰动的影响。

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图。

图2为图1的局部A(位移传感器与基准杆连接结构)的放大示意图。

图3为图1的局部B(温度校正位移传感器与温度校正杆连接结构)的放大示意图。

图4为图1的I-I剖面放大图。

图5为图1的II-II剖面放大图。

图6为采用本发明实施例装置对一高速铁路无砟轨道端刺结构相对于路基的水平位移测试曲线，横坐标为测试时间，纵坐标为水平位移测试值。

具体实施方式

实施例

图1-3示出，本发明的一种具体实施方式是，一种结构物相对于路基的水平位移测量装置，其组成是：

位移传感器11固定于结构物的测试点R上，位移传感器11的端部伸缩拉杆与基准杆21的近端(靠近结构物测点R的一端，也即本发明的“远”、“近”参照物是结构物测试点R)连接，基准杆的远端锚固于路基02上；

温度校正位移传感器固定于基准杆21远端以远附近的路基02上，温度校正位移传感器的端部伸缩拉杆与温度校正杆22的近端连接，温度校正杆的远端锚固于路基02上。

实施时，也可将温度校正杆22的近端锚固于基准杆21远端以远附近的路基02表面，温度校正杆22的远端与固定在路基02上的温度校正位移传感器12连接。

本例的基准杆21与温度校正杆22的长度、规格、材质完全相同，位移传感器11与温度校正位移传感器的型号、量程、精度完全相同。

图1、图4示出，本例的基准杆21和温度校正杆22分别设置有侧向限位构件41、42。

图1、图5及图2、图3示出，本例的侧向限位构件之间的基准杆21外套有PVC或PPR保护管31、且该PVC或PPR保护管31固定在路基02上。侧向限位构件42之间的温度校正杆22上也外套有PVC或PPR保护管31、该PVC或PPR保护管32也固定在路基02上。

PVC或PPR保护管的固定可采用分别在保护管31、32外浇筑混凝土墩51、52的方法进行固定，也可采用砌筑砖墩、外套U型卡扣的方法进行固定。

图1、图2示出，本例的位移传感器11端部伸缩拉杆与基准杆21近端连接的具体结构是：基准杆21的端部与螺杆61的一端螺纹连接，螺杆61的另一端与L型连接件71的横边固定连接，位移传感器11的端部伸缩拉杆穿过L型连接件71的竖边槽口，且伸缩拉杆在槽口两侧的位置上设置有锁紧螺母81。

图1、图3示出，本例的温度校正位移传感器12端部伸缩拉杆与温度校正杆22近端连接的具体结构是：温度校正杆22的端部与螺杆62的一端螺纹连接，螺杆62的另一端与L型连接件72的横边固定连接，温度校正位移传感器12的端部伸缩拉杆穿过L型连接件72的竖边槽口，且伸缩拉杆在槽口两侧的位置上设置有锁紧螺母82。

本例的基准杆长度L不小于与路基接触处的结构物01短边长度的2倍。

测试试验

采用以上的测量装置，对一高速铁路无砟轨道端刺结构的水平位移进行了测试。基准杆(温度校正杆)由长度L＝21m、外径33.5mm、壁厚4.25mm的镀锌钢管组成；位移传感器11与温度校正位移传感器12均为量程25mm的电测型位移计，精度等级为0.2％。具体测试数据如下表：

注：每次测试时间为当天凌晨两点三十分，校正后的端刺结构物相对于路基的水平位移值为负表示结构物挤压路基。

上表的两个月测试数据表明：位移传感器11测量的端刺结构相对于路基的水平位移最大值为5.15mm，温度校正位移传感器12的测试值为2.91mm，经过温度校正后的端刺结构相对于路基的水平位移最大值为2.24mm，校正前后的端刺结构物相对于路基的水平位移值误差达129.91％。

图6为根据上表测试数据绘制的端刺结构相对于路基的水平位移随时间变化曲线。图6中由‘■’串起的曲线为校正前的水平位移变化曲线，由‘◇’串起的曲线为校正后的水平位移变化曲线。图6清楚表明：校正前的水平位移测试值受温度等环境因素的影响，波动大，校正后的水平测试值波动小，可见本发明装置能够很好地消除温度等因素对测试结果的影响，从而得到更准确的端刺结构相对于路基的水平位移值。

Claims (5)

1.一种结构物相对于路基的水平位移测量装置，其组成是：

位移传感器(11)固定于结构物(01)的测试点R上，位移传感器(11)的端部伸缩拉杆与基准杆(21)的近端连接，基准杆(21)的远端锚固于路基(02)上；所述的基准杆(21)长度不小于与路基(02)接触处的结构物(01)短边长度的2倍；

温度校正位移传感器(12)固定于基准杆(21)远端以远附近的路基(02)上，温度校正位移传感器(12)的端部伸缩拉杆与温度校正杆(22)的近端连接，温度校正杆的远端锚固于路基(02)上；

所述的基准杆(21)与温度校正杆(22)的长度、规格、材质完全相同，位移传感器(11)与温度校正位移传感器(12)的型号、量程、精度完全相同。

2.根据权利要求1所述的一种结构物相对于路基的水平位移测量装置，其特征是：所述的基准杆(21)和温度校正杆(22)分别设置有第一侧向限位构件(41)、第二侧向限位构件(42)。

3.根据权利要求2所述的一种结构物相对于路基的水平位移测量装置，其特征是：

所述的第一侧向限位构件(41)之间的基准杆(21)外套有PVC或PPR保护管(31)、且该PVC或PPR保护管(31)固定在路基(02)上；

所述的第二侧向限位构件(42)之间的温度校正杆(22)上也外套有PVC或PPR保护管(31)、该PVC或PPR保护管(32)也固定在路基(02)上。

4.根据权利要求1所述的一种结构物相对于路基的水平位移测量装置，其特征是，所述的位移传感器(11)的端部伸缩拉杆与基准杆(21)近端连接的具体结构是：基准杆(21)的端部与螺杆(61)的一端通过螺纹连接，螺杆(61)的另一端与L型连接件(71)的横边固定连接，位移传感器(11)的端部伸缩拉杆穿过L型连接件(71)的竖边槽口，且伸缩拉杆在槽口两侧的位置上设置有锁紧螺母(81)。

5.根据权利要求1所述的一种结构物相对于路基的水平位移测量装置，其特征是：所述的温度校正位移传感器(12)的端部伸缩拉杆与温度校正杆(22)近端连接的具体结构是：温度校正杆(22)的端部与螺杆(62)的一端通过螺纹连接，螺杆(62)的另一端与L型连接件(72)的横边固定连接，温度校正位移传感器(12)的端部伸缩拉杆穿过L型连接件的竖边槽口，且伸缩拉杆在槽口两侧的位置上设置有锁紧螺母(82)。

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