CN104034248A - 一种预警桥梁整体倾覆的实时无线监测设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种预警桥梁整体倾覆的实时无线监测设备，包括箱体、滑动变阻器、固定保护电阻、带有信号发射器件的电压测量仪、电源、梁侧面固定板、主梁限位板及位移竖杆，箱体通过桥墩连接螺栓固定在桥墩上，滑动变阻器、固定保护电阻及带有信号发射器件的电压测量仪设置在箱体内，滑动变阻器、固定保护电阻及电源串联形成回路，带有信号发射器件的电压测量仪并联在滑动变阻器的两端，梁侧面固定板通过梁侧面固定螺栓固定在主梁上，主梁限位板与梁侧面固定板折弯相连，位移竖杆一端连接在主梁限位板上，另一端与滑动变阻器的滑动端连接。与现有技术相比，本发明能够将桥梁主梁和支座间的相对竖向位移实时通过无线信号发送出去。

Description

一种预警桥梁整体倾覆的实时无线监测设备

技术领域

本发明涉及一种监测设备，尤其是涉及一种预警桥梁整体倾覆的实时无线监测设备。

背景技术

在桥梁的使用过程中，为了避免桥梁倾覆造成财产损失及生命危害，一般对桥梁的结构进行改进或加固来避免桥梁倾覆。例如中国专利CN103205927A公布了一种桥梁抗倾覆桥墩支承机构，解决了现有技术中独柱墩桥采用单点支承梁容易导致支撑座脱空，甚至发生倾覆事故的问题。中国专利CN103452053A公布了一种独柱墩桥梁的抗倾覆加固装置，包括有独柱桥墩，在所述独柱桥墩的上端设置加宽结构，在所述加宽结构的顶端设置有支座。该发明提供的一种独柱墩桥梁的抗倾覆加固装置，在桥下空间受限或条件不允许情况下，通过对连续箱梁某中间独柱墩宽增设钢盖梁，钢盖梁上改设双支座，通过双支座的设置，对直线桥减小了偏载影响，对于弯、斜桥可有效的改善了扭转矩，改善了桥梁装置受力，降低了安全隐患。

如同上面两篇专利所述，目前为了避免桥梁倾覆，主要从结构改进方面进行研究，而缺少对桥梁倾覆的预警或监测研究。以往由于桥梁一侧负荷过于集中而使结构横向受力不平衡，导致桥梁梁体向一侧发生倾覆，为了解决以上问题，需要研制一种预警桥梁整体倾覆的实时无线监测设备，以便及时发现危险桥梁并及时进行处理。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种预警桥梁整体倾覆的实时无线监测设备，实时告知管理部门及时处理可能发生或将要发生倾覆的危险桥梁，并及时对其进行维修加固处理，以达到预警和防止桥梁整体倾覆的目的。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种预警桥梁整体倾覆的实时无线监测设备，包括箱体、滑动变阻器、固定保护电阻、带有信号发射器件的电压测量仪、电源、梁侧面固定板、主梁限位板及位移竖杆，所述的箱体通过桥墩连接螺栓固定在桥墩上，所述的滑动变阻器、固定保护电阻及带有信号发射器件的电压测量仪设置在箱体内，所述的滑动变阻器、固定保护电阻及电源串联形成回路，所述的带有信号发射器件的电压测量仪并联在滑动变阻器的两端，所述的梁侧面固定板通过梁侧面固定螺栓固定在主梁上，所述的主梁限位板与梁侧面固定板折弯相连，所述的位移竖杆一端连接在主梁限位板上，另一端经滑动变阻器连接线后与滑动变阻器的滑动端连接；

位移竖杆随着主梁的移动而带动滑动变阻器的滑动端滑动，改变滑动变阻器的电阻，带有信号发射器件的电压测量仪实时监测滑动变阻器两端的电压，并将电压信号发送出去。

所述的电源包括太阳能电池板与蓄电池，所述的蓄电池连接在太阳能电池板的背侧，所述的蓄电池通过连接转盘与连接杆一端连接，连接杆另一端固定在垫板上，垫板通过垫板桥墩连接螺栓固定在桥墩上。

所述的蓄电池的正负电极引出的直流电压输出导线穿过连接杆内部后，伸入到箱体内与箱体输入导线相连，箱体输入导线与滑动变阻器及固定保护电阻串联成回路。具体电路结构为：固定保护电阻一端为A点，固定保护电阻另一端、滑动变阻器一端以及带有信号发射器件的电压测量仪的一端三者连接于结点B，结点B还通过滑动变阻器连接线连接到滑动变阻器滑动端，滑动变阻器另一端、蓄电池负极以及带有信号发射器件的电压测量仪的另一端三者连接于结点C，直流电压输出导线的两根导线分别由蓄电池的正极和负极连接出来后穿装在连接杆内，然后由连接杆引出后分别与两根箱体输入导线相连接，输入箱体内的这两根箱体输入导线分别连接在箱体内的安装盒内的固定保护电阻一端的A点和带有信号发射器件的电压测量仪另一端的C点。

所述的固定保护电阻与带有信号发射器件的电压测量仪放置在安装盒内，所述的安装盒固定在箱体内。

所述的箱体由四块箱体侧板、底板和顶板组合焊接而成，所述的箱体侧板外侧面上分别设有加强筋。

所述的滑动变阻器竖直地固定连接在箱体内壁上，所述的位移竖杆竖直连接在滑动变阻器的滑动端。

所述的梁侧面固定板与主梁限位板两者折弯相连成一体的夹角小于等于90°。

本发明的预警桥梁整体倾覆的实时无线监测设备应用原理说明如下：

桥梁结构在运营过程中由于极端荷载等因素的作用，使主梁截面发生转动，导致桥梁支座、盖梁桥墩等构件受到破坏，上部结构掉落，桥梁整体丧失工作能力。桥梁倾覆的直接诱因是使上部梁体产生扭转的极端作用，桥梁结构失效的控制因素是构件的强度被破坏。桥梁结构整体倾覆破坏的过程，根据不同的结构形式和荷载特点而各有差异，但倾覆破坏发生时首先是梁体和支座桥墩之间会产生相互脱离，因此，可以通过对梁体和支座桥墩之间的相对变位来判断结构是否发生倾覆以及是否有发生倾覆的危险。

当主梁发生转动时，固定在主梁侧壁上的主梁限位板跟随主梁发生移动，与之相接触的位移竖杆在内部弹簧的作用下，位移竖杆上端随着主梁限位板的移动而发生相同的竖向位移，连接在位移竖杆下端的滑动变阻器滑动端也发生相同的竖向位移，滑动变阻器滑动端的移动，使得接入到本实时无线监测设备电路中的滑动变阻器的电阻值发生变化，电阻值的变化与主梁的竖向位移值成正比。由于蓄电池输出稳定的电压，滑动变阻器接入在电路中的电阻的变化导致滑动变阻器两端电压的变化，并联在滑动变阻器两端的电压测量仪测量采集到的滑动变阻器两端的电压信号后，通过电压测量仪所带有的信号发射器件就可发出无线监测信号，因此，根据滑动变阻器的电压信号即可得到主梁的竖向位移，进而可以判断桥梁结构是否有发生整体倾覆的危险。

与现有技术相比，本发明的优点在于，能够将桥梁主梁和支座间的相对竖向位移实时通过无线信号告知桥梁管理养护部门，使桥梁管理养护者能及时发现并处理可能发生倾覆的桥梁或者已经发生倾覆事故的桥梁。

附图说明

图1为预警桥梁整体倾覆的实时无线监测设备的整体结构示意图；

图2为预警桥梁整体倾覆的实时无线监测设备的分解结构示意图；

图3为预警桥梁整体倾覆的实时无线监测设备电路原理图；

图4为预警桥梁整体倾覆的实时无线监测设备安装结构示意图；

图5为图4中D处放大结构示意图。

图中标号：1为太阳能电池板，2为蓄电池，3为连接转盘，4为连接杆，5为垫板，6为垫板桥墩连接螺栓，7为直流电压输出导线，8为主梁限位板，9为梁侧面固定板，10为梁侧面固定螺栓，11为位移竖杆，12为箱体，13为滑动变阻器，14为箱体输入导线，15为滑动变阻器连接线，16为安装盒，17为固定保护电阻，18为带有信号发射器件的电压测量仪，19为箱体侧板，20为桥墩连接螺栓，21为加强筋，22为主梁，23为桥墩，24为桥梁支座。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

一种预警桥梁整体倾覆的实时无线监测设备，如图1、图2所示，包括箱体12、滑动变阻器13、固定保护电阻17、带有信号发射器件的电压测量仪18、电源、梁侧面固定板9、主梁限位板8及位移竖杆11，箱体12通过桥墩连接螺栓20固定在桥墩23上，滑动变阻器13、固定保护电阻17及带有信号发射器件的电压测量仪18设置在箱体12内，固定保护电阻17与带有信号发射器件的电压测量仪18放置在安装盒16内，安装盒16固定在箱体12内。滑动变阻器13、固定保护电阻17及电源串联形成回路，带有信号发射器件的电压测量仪18并联在滑动变阻器13的两端，梁侧面固定板9通过梁侧面固定螺栓10固定在主梁22上，主梁限位板8与梁侧面固定板9折弯相连，位移竖杆11一端连接在主梁限位板8上，另一端经滑动变阻器连接线15后与滑动变阻器13的滑动端连接；位移竖杆11随着主梁22的移动而带动滑动变阻器13的滑动端滑动，改变滑动变阻器13的电阻，带有信号发射器件的电压测量仪18实时监测滑动变阻器13两端的电压，并将电压信号发送出去。电源包括太阳能电池板1与蓄电池2，蓄电池2连接在太阳能电池板1的背侧，蓄电池2通过连接转盘3与连接杆4一端连接，连接杆4另一端固定在垫板5上，垫板5通过垫板桥墩连接螺栓6固定在桥墩23上。

箱体12由四块箱体侧板19、底板和顶板组合焊接而成，箱体侧板19外侧面上分别设有加强筋21。滑动变阻器13竖直地固定连接在箱体12内壁上，位移竖杆11竖直连接在滑动变阻器13的滑动端。

梁侧面固定板9与主梁限位板8两者折弯相连成一体的夹角小于等于90°。

如图3所示，蓄电池2的正负电极引出的直流电压输出导线7穿过连接杆4内部后，伸入到箱体12内与箱体输入导线14相连，箱体输入导线14与滑动变阻器13及固定保护电阻17串联成回路。具体电路结构为：固定保护电阻17一端为A点，固定保护电阻17另一端、滑动变阻器13一端以及带有信号发射器件的电压测量仪18的一端三者连接于结点B，结点B还通过滑动变阻器连接线15连接到滑动变阻器13滑动端，滑动变阻器13另一端、蓄电池2负极以及带有信号发射器件的电压测量仪18的另一端三者连接于结点C，直流电压输出导线7的两根导线分别由蓄电池2的正极和负极连接出来后穿装在连接杆4内，然后由连接杆4引出后分别与两根箱体输入导线14相连接，输入箱体12内的这两根箱体输入导线14分别连接在箱体12内的安装盒16内的固定保护电阻17一端的A点和带有信号发射器件的电压测量仪18另一端的C点。

参见图4、图5，示意在主梁22上面，一侧有载重汽车行驶而另一侧只有小汽车行驶时，主梁22上面承受不均匀的荷载，使主梁22上部梁体可能产生扭转，这是桥梁倾覆的直接诱因。在桥梁22和桥墩23之间安装有桥梁支座24。梁侧面固定板9通过一些梁侧面固定螺栓10贴合地安装固定在主梁22外侧壁上，梁侧面固定板9与主梁限位板8两者折弯相连成一体的夹角不大于90°。连接转盘3可以带动太阳能电池板1和蓄电池2两者一起转动。

当主梁发生转动时，固定在主梁侧壁上的主梁限位板跟随主梁发生移动，与之相接触的位移竖杆在内部弹簧的作用下，位移竖杆上端随着主梁限位板的移动而发生相同的竖向位移，连接在位移竖杆下端的滑动变阻器滑动端也发生相同的竖向位移，滑动变阻器滑动端的移动，使得接入到本实时无线监测设备电路中的滑动变阻器的电阻值发生变化，电阻值的变化与主梁的竖向位移值成正比。由于蓄电池输出稳定的电压，滑动变阻器接入在电路中的电阻的变化导致滑动变阻器两端电压的变化，并联在滑动变阻器两端的电压测量仪测量采集到的滑动变阻器两端的电压信号后，通过电压测量仪所带有的信号发射器件就可发出无线监测信号，因此，根据滑动变阻器的电压信号即可得到主梁的竖向位移，进而可以判断桥梁结构是否有发生整体倾覆的危险。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种预警桥梁整体倾覆的实时无线监测设备，固定在主梁(22)与桥墩(23)上，其特征在于，监测设备包括箱体(12)、滑动变阻器(13)、固定保护电阻(17)、带有信号发射器件的电压测量仪(18)、电源、梁侧面固定板(9)、主梁限位板(8)及位移竖杆(11)，所述的箱体(12)固定在桥墩(23)上，所述的滑动变阻器(13)、固定保护电阻(17)及带有信号发射器件的电压测量仪(18)设置在箱体(12)内，所述的滑动变阻器(13)、固定保护电阻(17)及电源串联形成回路，所述的带有信号发射器件的电压测量仪(18)并联在滑动变阻器(13)的两端，所述的梁侧面固定板(9)固定在主梁(22)上，所述的主梁限位板(8)与梁侧面固定板(9)折弯相连，所述的位移竖杆(11)一端连接在主梁限位板(8)上，另一端与滑动变阻器(13)的滑动端连接；

位移竖杆(11)随着主梁(22)的移动而带动滑动变阻器(13)的滑动端滑动，改变滑动变阻器(13)的电阻，带有信号发射器件的电压测量仪(18)实时监测滑动变阻器(13)两端的电压，并将电压信号发送出去。

2.根据权利要求1所述的一种预警桥梁整体倾覆的实时无线监测设备，其特征在于，所述的电源包括太阳能电池板(1)与蓄电池(2)，所述的蓄电池(2)连接在太阳能电池板(1)的背侧，所述的蓄电池(2)通过连接转盘(3)与连接杆(4)一端连接，连接杆(4)另一端通过垫板(5)固定在桥墩(23)上。

3.根据权利要求2所述的一种预警桥梁整体倾覆的实时无线监测设备，其特征在于，所述的蓄电池(2)的正负电极引出的直流电压输出导线(7)穿过连接杆(4)内部后，伸入到箱体(12)内，与滑动变阻器(13)及固定保护电阻(17)串联成回路。

4.根据权利要求1所述的一种预警桥梁整体倾覆的实时无线监测设备，其特征在于，所述的固定保护电阻(17)与带有信号发射器件的电压测量仪(18)放置在安装盒(16)内，所述的安装盒(16)固定在箱体(12)内。

5.根据权利要求1所述的一种预警桥梁整体倾覆的实时无线监测设备，其特征在于，所述的箱体(12)由四块箱体侧板(19)围合而成，所述的箱体侧板(19)外侧面上分别设有加强筋(21)。

6.根据权利要求1所述的一种预警桥梁整体倾覆的实时无线监测设备，其特征在于，所述的滑动变阻器(13)竖直地固定连接在箱体(12)内壁上，所述的位移竖杆(11)竖直连接在滑动变阻器(13)的滑动端。

7.根据权利要求1所述的一种预警桥梁整体倾覆的实时无线监测设备，其特征在于，所述的梁侧面固定板(9)与主梁限位板(8)两者折弯相连成一体的夹角小于等于90°。