CN103983220A - 一种地基雷达连续监测桥梁变形系统及方法 - Google Patents

一种地基雷达连续监测桥梁变形系统及方法 Download PDF

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胡伍生
金旭辉
王昊卿
陈凯
华远峰
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Abstract

本发明属于桥梁监测领域，具体涉及一种地基雷达连续监测桥梁变形的系统及方法，该系统包括：固定于地基的混凝土墩(3)，与混凝土墩(3)连接的固定支座(2)、与固定支座(2)连接的地基雷达仪器(1)，该地基雷达仪器(1)用于对桥梁(4)进行干涉策测量；所述地基雷达仪器(1)、固定支座(2)和混凝土墩(3)位于桥梁(4)和地基之间。本发明解决了现有仪器只能单次监测桥梁变形的问题；同时解决了仪器设计基准稳定性问题；连续监测方法使操作员不需将仪器长期安置就能能够对监测目标长期连续监测；该系统结构简单，调试方便，可实现对桥梁健康状况连续的、精确的监测。

Description

一种地基雷达连续监测桥梁变形系统及方法
技术领域
本发明涉及一种地基雷达连续监测桥梁变形的系统及方法，适用于监测桥梁及其他工程结构。
背景技术
地基雷达微波测量仪，主要应用于桥梁及建筑物的变形监测。
目前地基雷达仪器普遍架设在活动支架上，在桥梁监测时，选择视线良好易于测量处架设仪器，进行变形测量。其通过微波干涉测量，通过比较反射信号的相位差来确定变形量。在桥梁变形观测中，可以测得该时段内桥梁的形变。仪器本身不同与全站仪等装置，其不存在“中心”，由于安置的变动性，仅凭借活动支架无法精确保证IBIS-S仪器安置在同一个位置。而每次架设地点和方位都不相同，仪器所测数据只能作为单次的分析，不能形成对比，也就无法确定前后两期监测目标的变形量，故不能对桥梁进行长期的变形分析。
发明内容
技术问题：针对现有技术的不足，本发明提供一种地基雷达连续监测桥梁变形系统及方法，实现不同期次的桥梁监测数据的连接，从而连续监测分析桥梁的变形。
发明内容：为解决上述技术问题，本发明提供了一种地基雷达连续监测桥梁变形的系统，该系统包括：固定于地基的混凝土墩，与混凝土墩连接的固定支座、与固定支座连接的地基雷达仪器，该地基雷达仪器用于对桥梁进行干涉策测量；所述地基雷达仪器、固定支座和混凝土墩位于桥梁和地基之间。
优选的，固定支座包括支撑杆、升降筒、角度板、连接口；
支撑杆固定连接在混凝土墩中，升降筒两侧固定连接在支撑杆上，角度板下表面连接在升降筒上，角度板上表面通过连接口与地基雷达仪器活动连接，地基雷达仪器利用微波干涉测量桥梁的形变状况，按预设周期监测，实现桥梁的连续监测。
本发明还提供了一种地基雷达连续监测桥梁变形的方法，该方法包括如下步骤：
在监测桥梁的下方修建混凝土墩，将固定支座的支撑杆凝固在混凝土墩中，地基雷达仪器通过螺丝安置在固定支座的角度板上，调整角度板和升降筒使得地基雷达仪器面向需要测量的桥梁底侧；
角度板和升降筒保持该方位在随后的测量中始终不变；地基雷达仪器以微波干涉的方式对桥梁底侧按照一定频率通过比较反射信号的相位差来确定两个采样之间的变形，测量一段时间后，设为一周期，形成该时段的桥梁变形数据，拆除地基雷达仪器其他装置不动；
在二周期测量时，将地基雷达仪器安置在原位置，打开第一周期测量时的数据，衔接第一周期的数据，测量一段时间，该时段测量称为二周期；
前一周期的最后一个采样数据和相邻周期的第一个采样数据的形成相位差，这样各个周期将连接起来，共同形成了桥梁的连续监测变形曲线，监测了桥梁的变形。
有益效果：本发明解决现有地基雷达在监测桥梁中必须长期不间断测量的问题，固定支座的设计使得仪器有了稳定的安置位置，仪器在每期的监测中都处于相同的方位和姿态，保证了微波干涉测量路径的相同，通过差分数据即可得到不同时间段之间桥梁的变形量，这样，仪器每次只需测量很少一段时间，按周期对桥梁监测，即可达到将仪器长期安置测量的效果，提高的仪器的使用效率，减少了外部测量时间，节省人力资源。整个系统安装方便快捷，易于调节。
附图说明
图1为本发明的地基雷达仪器、固定支座测量系统的安装示意图。
图2为固定支座的结构示意图。
基雷达仪器1、固定支座2、混凝土墩3、桥梁4、桥墩5、支撑杆6、升降筒7、角度板9、连接口8。
具体实施方式
下面结合附图及实施方式对本发明专利作进一步详细的说明：
本发明解决现有地基雷达在监测桥梁中必须长期不间断测量的问题，固定支座的设计使得仪器有了稳定的安置位置，仪器在每期的监测中都处于相同的方位和姿态，保证了微波干涉测量路径的相同，通过差分数据即可得到不同时间段之间桥梁的变形量，这样，仪器每次只需测量很少一段时间，按周期对桥梁监测，即可达到将仪器长期安置测量的效果，提高的仪器的使用效率，减少了外部测量时间，节省人力资源。整个系统安装方便快捷，易于调节。
本发明所提供的地基雷达连续监测桥梁变形系统采用基于相对位置稳定的固定支座安装仪器，利用该稳定支座在每一期仪器测量时都有相同的测量路径原理监测桥梁的变形，将每一期的变形数据连接起来，形成连续观测。与现有技术的主要区别在于，地基雷达连续监测桥梁变形方法，采用支座固定安装的方式，不需不间断一直架设仪器测量，每一期监测，只需将仪器安置的该固定支座上，进行一段时间测量，对各期的测量数据连接，形成对桥梁的长期连续观测。
参见图1－2，本发明提供的地基雷达连续监测桥梁变形的系统，该系统包括：固定于地基的混凝土墩3，与混凝土墩3连接的固定支座2、与固定支座2连接的地基雷达仪器1，该地基雷达仪器1用于对桥梁4进行干涉策测量；所述地基雷达仪器1、固定支座2和混凝土墩3位于桥梁4和地基之间。
固定支座2包括支撑杆6、升降筒7、角度板9、连接口8；
支撑杆6固定连接在混凝土墩3中，升降筒7两侧固定连接在支撑杆6上，角度板9下表面连接在升降筒7上，角度板9上表面通过连接口8与地基雷达仪器1活动连接，地基雷达仪器1利用微波干涉测量桥梁的形变状况，按预设周期监测，实现桥梁的连续监测。
本发明还提供了一种地基雷达连续监测桥梁变形的方法，在监测桥梁的下方寻找合适位置修建混凝土墩3，将固定支座2的支撑杆6凝固在混凝土墩3中，地基雷达仪器1通过螺丝安置在固定支座2的角度板9上，调整角度板9和升降筒7使得地基雷达仪器1面向需要测量的桥梁底侧；
角度板9和升降筒7保持该方位在随后的测量中始终不变；建立项目文件，地基雷达仪器1以微波干涉的方式对桥梁底侧按照一定频率通过比较反射信号的相位差来确定两个采样之间的变形，测量一段时间后，设为一周期，将形成该时段的桥梁变形曲线，拆除地基雷达仪器1其他装置不动；在二周期测量时，将地基雷达仪器1安置在原位置，打开第一周期测量时的项目文件，衔接第一周期的数据，测量一段时间，该时段测量称为二周期，后续其他周期测量同样如此；
各个周期的数据都在同一个项目文件中，前一周期的最后一个采样数据和相邻周期的第一个采样数据的形成相位差，这样各个周期将连接起来，共同形成了桥梁的连续监测变形曲线。
实施例
如图1所示，地基雷达连续监测桥梁变形系统包括与地基雷达仪器1连接的固定支座2，固定支座2下端连接混凝土墩3，地基雷达仪器1对桥梁4干涉测量。
在本实施例中，固定支座2主要由支撑杆6、升降筒7、角度板9、连接口8组成。固定支座2的支撑杆6使用混凝土浇筑的方式固定连接在混凝土墩3中，混凝土墩3保证在设计基准下满足稳定性和抗震要求，为测量系统提供可靠的稳定平台。固定支座的角度版9与地基雷达仪器1底座通过卡口螺丝相连，实现仪器的自由拆装，方便快捷。地基雷达仪器1利用微波干涉测量桥梁的形变状况，按一定周期监测，实现桥梁的连续监测。
本实例中，地基雷达1的每期监测数据在同一个测量基准下，所测形变可以相互连接，对各期的变形数据进行分析，辨认所监测数据特性变化和趋势，并得出结论，评估桥梁的健康状况。
本发明解决了现有仪器只能单次监测桥梁变形的问题；同时解决了仪器设计基准稳定性问题；连续监测方法使操作员不需将仪器长期安置就能能够对监测目标长期连续监测；该系统结构简单，调试方便，可实现对桥梁健康状况连续的、精确的监测。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种地基雷达连续监测桥梁变形的系统，其特征在于，该系统包括：固定于地基的混凝土墩(3)，与混凝土墩(3)连接的固定支座(2)、与固定支座(2)连接的地基雷达仪器(1)，该地基雷达仪器(1)用于对桥梁(4)进行干涉策测量；所述地基雷达仪器(1)、固定支座(2)和混凝土墩(3)位于桥梁(4)和地基之间。
2.根据权利要求1所述的地基雷达连续监测桥梁变形系统，其特征在于，固定支座(2)包括支撑杆(6)、升降筒(7)、角度板(9)、连接口(8)；
支撑杆(6)固定连接在混凝土墩(3)中，升降筒(7)两侧固定连接在支撑杆(6)上，角度板(9)下表面连接在升降筒(7)上，角度板(9)上表面通过连接口(8)与地基雷达仪器(1)活动连接，地基雷达仪器(1)利用微波干涉测量桥梁的形变状况，按预设周期监测，实现桥梁的连续监测。
3.一种地基雷达连续监测桥梁变形的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
在监测桥梁的下方修建混凝土墩(3)，将固定支座(2)的支撑杆(6)凝固在混凝土墩(3)中，地基雷达仪器(1)通过螺丝安置在固定支座(2)的角度板(9)上，调整角度板(9)和升降筒(7)使得地基雷达仪器(1)面向需要测量的桥梁底侧；
角度板(9)和升降筒(7)保持该方位在随后的测量中始终不变；地基雷达仪器(1)以微波干涉的方式对桥梁底侧按照一定频率通过比较反射信号的相位差来确定两个采样之间的变形，测量一段时间后，设为一周期，形成该时段的桥梁变形数据，拆除地基雷达仪器(1)其他装置不动；
在二周期测量时，将地基雷达仪器(1)安置在原位置，打开第一周期测量时的数据，衔接第一周期的数据，测量一段时间，该时段测量称为二周期；
前一周期的最后一个采样数据和相邻周期的第一个采样数据的形成相位差，这样各个周期将连接起来，共同形成了桥梁的连续监测变形曲线，监测了桥梁的变形。
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