CN102889875B - 一种隧道收敛变形监测用的传感系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种隧道收敛变形监测用的传感系统，包括倾角计、变位计和支架，所述支架包括测量安装臂、铰链套筒和安装基座，测量安装臂为直线形状，测量安装臂的一端和铰链套筒的一端套接，测量安装臂的另一端和铰链套筒的另一端分别和安装基座铰链连接，倾角计安装连接在测量安装臂上，变位计的一端和测量安装臂安装连接，变位计的另一端和铰链套筒的外壁安装连接；实现降低设备成本，监测占用隧道截面积小，能高精度的监测。

Description

一种隧道收敛变形监测用的传感系统
技术领域
本发明涉及一种收敛变形监测装置，特别是涉及一种隧道收敛变形监测用的传感系统。
背景技术
随着国家基础设施建设步伐的加快，地铁，铁路、公路隧道，城市过江隧道、输油管线、水利涵洞等大型基建工程安全监测需求日益增长。目前，世界上对桥隧工程的安全监测主采取隧道横截面法向的收敛变形监测，隧道横截面法向监测国内首选的方案是机械式钢尺收敛计法，钢尺收敛计是一种全机械结构的便携式人工观测仪器。结构原理是以mm分度的钢卷尺加百分表的线性叠加组合。测量原理是在隧道横断面周向衬砌上布置若干锚固点，以钢尺收敛计两端的机械挂钩连接两待测锚点。缺点是不能实现数据的自动化采集，只能原始地人工现场操作和读取数据，而人工读数的随机误差及重复精度较差，机械测量系统的分辨力不高，其结果是系统测量精度不够，同时对于通勤频率越来越高的隧道而言，这样的人工观测在工程建成后正式运行期间几乎不可能。此外，美国SINCO岩土公司于2000年初首先提出并实施的巴塞特（Bassett）隧道收敛监测系统，曾在中国少数重点隧道工程中应用，巴塞特（Bassett）收敛监测系统是在隧道衬砌上环向布设锚固点，并以这些锚固点作为监测参考点，在每两个相邻锚固点之间用一个长臂及一个短臂铰接形成一个三角形的相邻两边，再将长臂及短臂的两自由端对应锚固于衬砌上相邻的两锚固点上，并以此法连续环向链接下去，直至达到观测设计要求的单元数。该系统的实现，依据的是同时在长臂和短臂上分别安装了一支精度不同的倾斜传感器，短臂上的倾斜传感器可以感应到相邻两锚固点（测量参考点）间在弧形衬砌的切向的位置变化，长臂上的倾斜仪可以感应到锚固点在弧形衬砌法线方向的位置改变。这种监测系统的缺点是由于长臂和短臂的三角形结构采用造成隧道衬砌加厚进而影响隧道的通行面积，还由于该系统传感器及采集系统完全进口，造价昂贵，因此，此系统未能普及应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种隧道收敛变形监测用的传感系统，解决衬砌厚度高影响隧道通行横截面，及数据不能自动化采集影响通行和采集数据精度不高的问题。
为了实现上述目的，本发明提供一种隧道收敛变形监测用的传感系统，包括倾角计、变位计和支架，所述支架包括测量安装臂、铰链套筒和安装基座，测量安装臂为直线形状，测量安装臂的一端和铰链套筒的一端套接，测量安装臂的另一端和铰链套筒的另一端分别和安装基座铰链连接，倾角计安装连接在测量安装臂上，变位计的一端和测量安装臂安装连接，变位计的另一端和铰链套筒的外壁安装连接。
倾角计采用硅微式倾角计，变位计采用线性振弦式变位计。
还包括万向节，变位计与铰链套筒连接的一端通过万向节和铰链套筒的外壁连接。
万向节包括万向球和固定座，万向球活动卡合在固定座中，变位计与铰链套筒连接的一端和万向节的万向球连接，万向节的固定座和铰链套筒的外壁固定连接。
变位计与测量安装臂连接的一端通过设置的变位计安装座进行连接，倾角计通过设置的倾角计安装座和测量安装臂连接。
变位计安装座包括螺栓、锁紧螺钉、卡座和卡片，卡座和卡片通过螺栓夹握住测量安装臂，卡座上开有通孔，沿通孔径向开有锁紧通孔，锁紧螺钉穿过锁紧通孔固定变位计端，倾角计安装座包括安装板、锁紧螺钉和套管，安装板沿套管的轴向垂直焊接，套管套在测量安装臂上且套管的直径和测量安装臂的直径适配，套管的径向开有锁紧通孔，安装板上开有安装孔。
本发明的测量安装臂或若干测量安装臂通过若干安装基座和隧道壁连接固定，当发生水平和纵向隧道变形时，通过有信号输出功能的变位计和/或倾角计对隧道变形的数据检测，最终实现实时监测。
本发明的有益效果是降低成本，占用隧道截面积小，实现更高精度的监测。
附图说明
图1为本发明传感系统的原理结构示意图。
图2为本发明安装基座的结构示意图。
其中：1-变位计，2-倾角计，3-测量安装臂，4-安装基座，5-铰链套筒，6-固定座，7-万向球，8-倾角计安装座，9-变位计安装座。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。
实施例如图1所示，本实施例提供一种隧道收敛变形监测用的传感系统，或者也可以用于桥梁、道路和建筑等基础设施，包括倾角计2、变位计1、支架、万向节、变位计安装座9和倾角计安装座8，所述支架包括测量安装臂3、铰链套筒5和安装基座4，测量安装臂3为直线形状的圆管，铰链套筒5为带有铰链连接端的普通套筒结构和原理，测量安装臂3的一端作为铰链套筒5的内筒并和铰链套筒5的一端套接，测量安装臂3和铰链套筒5在受到轴向外力时可以相互相对位移，测量安装臂3的另一端、铰链套筒5的另一端分别和安装基座4铰链连接，安装基座4分别固定在隧道的隧道壁上的锚固点上，安装基座设置有铰链孔和安装孔，通过膨胀螺钉穿过安装孔和锚固点固定。
倾角计2采用MI600D硅微式倾角计，或者也可以采用别的型号的倾角计，通过倾角计安装座8和测量安装臂3固定连接，倾角计安装座8包括安装板、锁紧螺钉和套管，安装板沿套管的轴向垂直焊接，套管套在测量安装臂上且套管的直径和测量安装臂的直径适配，套管的径向开有锁紧通孔，安装板上开有安装孔，MI600D硅微式倾角计和安装板固定，当有测量安装臂有倾角变化时，进而测出隧道的倾斜变化。
变位计1采用VJ400-50振弦式变位计，或者也可以采用别的型号的线性变位计，通过变位计安装座9使VJ400-50振弦式变位计的一端和测量安装臂3安装连接，变位计安装座包括螺栓、锁紧螺钉、卡座和卡片，卡座和卡片通过螺栓夹握住测量安装臂，卡座上开有通孔，沿通孔径向开有锁紧通孔，锁紧螺钉穿过锁紧通孔固定穿入通孔的VJ400-50振弦式变位计的一端，VJ400-50振弦式变位计的另一端和铰链套筒5的外壁通过万向节安装连接，当测量安装臂3和铰链套筒5相对位移、变形时，振弦长度发生变化，进而测得隧道变形。
万向节包括万向球7和固定座6，万向球7活动卡合在固定座6中，变位计1与铰链套筒5连接的一端和万向节的万向球7连接，万向节的固定座6和铰链套筒5的外壁固定连接，万向节的设置可以方便VJ400-50振弦式变位计的位置和精度的调整。
本实施例的有益效果是取消了短臂的设置，降低成本，实现更高精度的监测，且传感系统占用隧道截面积小。

Claims (4)

1.一种隧道收敛变形监测用的传感系统，包括倾角计、变位计和支架，其特征在于：所述支架包括测量安装臂、铰链套筒和安装基座，测量安装臂为直线形状，测量安装臂的一端和铰链套筒的一端套接，测量安装臂的另一端和铰链套筒的另一端分别和安装基座铰链连接，倾角计安装连接在测量安装臂上，变位计的一端和测量安装臂安装连接，变位计的另一端和铰链套筒的外壁安装连接；
倾角计采用硅微式倾角计，变位计采用线性振弦式变位计；
还包括万向节，变位计与铰链套筒连接的一端通过万向节和铰链套筒的外壁连接。
2.根据权利要求1所述的一种隧道收敛变形监测用的传感系统，其特征在于：万向节包括万向球和固定座，万向球活动卡合在固定座中，变位计与铰链套筒连接的一端和万向节的万向球连接，万向节的固定座和铰链套筒的外壁固定连接。
3.根据权利要求2所述的一种隧道收敛变形监测用的传感系统，其特征在于：变位计与测量安装臂连接的一端通过设置的变位计安装座进行连接，倾角计通过设置的倾角计安装座和测量安装臂连接。
4.根据权利要求3所述的一种隧道收敛变形监测用的传感系统，其特征在于：变位计安装座包括螺栓、锁紧螺钉、卡座和卡片，卡座和卡片通过螺栓夹握住测量安装臂，卡座上开有通孔，沿通孔径向开有锁紧通孔，锁紧螺钉穿过锁紧通孔固定变位计的一端，倾角计安装座包括安装板、锁紧螺钉和套管，安装板沿套管的轴向垂直焊接，套管套在测量安装臂上且套管的直径和测量安装臂的直径适配，套管的径向开有锁紧通孔，安装板上开有安装孔。
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