CN105571563B - 一种桥墩沉降测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种桥墩沉降测量装置，包括导轨、固定安装在导轨前端的固定板、固定安装在导轨中部的主板以及活动安装在导轨后端可沿导轨轴线滑动的镜架，固定板上设有光检测器，主板上设有激光器、分光镜和第一反射镜，镜架上设有第二反射镜，所述激光器、分光镜、第一反射镜、第二反射镜和光检测器构成迈克尔逊干涉仪；镜架通过连接柱与桥墩钢筋笼纵向钢筋相连。本发明的桥墩沉降测量装置，通过迈克尔逊干涉仪对桥墩钢筋笼纵向钢筋进行实时测量，可测量微米甚至纳米的沉降距离，实现精准检测桥墩沉降距离的目的。

Description

一种桥墩沉降测量装置

技术领域

本发明属于桥墩微量沉降检测技术领域，具体涉及一种桥墩沉降测量装置。

背景技术

随着经济发展和城市化进程的加快，城市之间出现了越来越多的高速铁路(以下简称“高铁”)，高铁在我国的兴起，在客观上提出了如何保证高铁施工和使用过程中的安全问题。如果地表受力不均匀，在不均匀沉降达到极限指标以上时，就会危及高铁的安全运营，发生桥墩倾斜甚至桥梁倒塌等灾害，直接影响到国家财产和人民生命安全。

桥墩的稳定性直接关系到桥梁结构的安全，桥墩沉降是现在桥梁中比较多见的病害，只要沉降量不大或沉降趋于稳定，对于静定结构梁桥一般不会产生比较严重的破坏。但对于超静定结构桥墩，基础的不均匀沉降会在桥墩中产生比较大的应力，进而使墩柱产生裂缝或破坏，影响桥梁的正常使用及安全性。为了确保高铁的安全使用，必须对桥墩进行监测，以确定其形变状态。由于高铁桥墩形变主要表现在沉降上，所以对高铁桥墩沉降进行监测是十分必要的。

迈克尔逊干涉仪是光学干涉仪较常见的一种，其原理是：一束入射光线被分为两束由平面镜反射从而产生干涉现象，形成干涉图样。两束光的不同光程可以通过调节干涉臂的长度来改变介质来实现，主要用于长度和折射率的测量。

发明内容

本发明的目的是解决上述问题，提供一种基于迈克尔逊干涉仪的桥墩沉降测量装置。

本发明的技术方案是：一种桥墩沉降测量装置，包括导轨、固定安装在导轨前端的固定板、固定安装在导轨中部的主板以及活动安装在导轨后端可沿导轨轴线滑动的镜架，固定板上设有光检测器，主板上设有激光器、分光镜和第一反射镜，镜架上设有第二反射镜，所述激光器、分光镜、第一反射镜、第二反射镜和光检测器构成迈克尔逊干涉仪；所述镜架通过连接柱与桥墩钢筋笼纵向钢筋相连。

优选地，所述光检测器与采集单元相连，采集单元与处理单元相连，所述处理单元用于处理采集单元收集的数据。

优选地，所述连接柱与桥墩钢筋笼纵向钢筋一一对应。

优选地，所述连接柱与桥墩钢筋笼纵向钢筋相连处位于同一水平面。

优选地，所述导轨的数量为二，且平行分布。

优选地，所述镜架通过滑块与导轨活动连接。

本发明的有益效果是：本发明所提供的桥墩沉降测量装置，通过迈克尔逊干涉法来检测微小位移，达到精准检测桥墩沉降距离的目的；以往的迈克尔逊干涉仪都要对激光进行扩束，这让读数极为不便，而此方法激光不经过扩束，使读数过程大为简化，光检测器得到测量结果，提供了精度保障；通过迈克尔逊干涉仪来测量沉降距离，最后通过采集单元将测得的数据输入处理单元中处理，可实现对沉降距离的全自动测量，与现有产品相比较，具有测量精度高，自动化程度高，操作简便等优点，并且能够做到实时测量。

附图说明

图1是本发明桥墩沉降测量装置的结构示意图；

图2是本发明连接柱与桥墩钢筋笼纵向钢筋的连接示意图。

附图标记说明：1、导轨；2、固定板；3、主板；4、镜架；5、光检测器；6、激光器；7、分光镜；8、第一反射镜；9、第二反射镜。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明：

如图1和图2所示，本发明的桥墩沉降测量装置，包括导轨1、固定板2、主板3和镜架4，导轨1的数量为二，且平行分布；固定板2固定安装在导轨1前端，固定板2上设有光检测器5；主板3固定安装在导轨1中部，主板3上设有激光器6、分光镜7和第一反射镜8；镜架4通过滑块活动安装在导轨1后端，并可沿导轨1轴线滑动，镜架4上设有第二反射镜9；上述激光器6、分光镜7、第一反射镜8、第二反射镜9和光检测器5构成迈克尔逊干涉仪；镜架4通过连接柱与桥墩钢筋笼纵向钢筋相连。连接柱与桥墩钢筋笼纵向钢筋一一对应，且连接柱与桥墩钢筋笼纵向钢筋相连处位于同一水平面。

由于桥墩修筑首先要把编制焊接好的钢筋笼装入打好的基桩孔中，本发明的桥墩沉降测量装置选择在此时安装，具体步骤为，每个钢筋笼纵向钢筋(c1，c2…cn)的底端与连接柱(b1，b2…bn)相连，各连接柱与镜架4相连处(即图中a1，a2…an的共同连接点)，将连接好的桥墩沉降测量装置放入钢筋笼圆心处置于地下，光检测器5与采集单元相连，采集单元与处理单元相连，处理单元用于处理采集单元收集的数据，计算出桥墩钢筋笼纵向钢筋的沉降距离，数据采集单元和数据处理单元可放置在桥墩外部。

如图2所示，在本实施例中，桥墩钢筋笼纵向钢筋的数量为六，依次标记为：c1、c2、c3、c4、c5和c6，其对应的连接柱分别为：b1、b2、b3、b4、b5和b6，其中c1与b1相连，c2与b2相连，c3与b3相连，c4与b4相连，c5与b5相连，c6与b6相连，它们的连接处分别为：a1、a2、a3、a4、a5和a6，其中a1、a2、a3、a4、a5和a6位于同一水平面。

以下对上述桥墩沉降测量装置的工作过程作进一步的详细描述，以表示其工作原理：

打开激光器6，使激光器6射出的激光束经分光镜7变成两束光，这两束光满足相干条件，分别经第一反射镜8和第二反射镜9交汇在光检测器5上形成亮点，调节装置使最亮点居中；当桥墩发生沉降时，镜架4和第二反射镜9的移动使干涉光发生变化，从而第一反射镜8和第二反射镜9交汇在光检测器5上形成的亮点的强度发生明暗的变化，在上述过程中，光检测器5通过光的干涉波形得到干涉波形图中经过波峰(或波谷)的个数ΔN，处理单元根据以下公式可计算出桥墩的沉降距离ΔL：

ΔL＝ΔN*λ/2，

其中，λ为入射激光的波长，λ的大小仅与激光器6的选择有关。

本发明的桥墩沉降测量装置，通过迈克尔逊干涉仪对桥墩钢筋笼纵向钢筋进行实时测量，可测量微米甚至纳米的沉降距离，实现精准检测桥墩沉降距离的目的。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种桥墩沉降测量装置，其特征在于：包括导轨(1)、固定安装在导轨(1)前端的固定板(2)、固定安装在导轨(1)中部的主板(3)以及活动安装在导轨(1)后端可沿导轨(1)轴线滑动的镜架(4)，固定板(2)上设有光检测器(5)，主板(3)上设有激光器(6)、分光镜(7)和第一反射镜(8)，镜架(4)上设有第二反射镜(9)，所述激光器(6)、分光镜(7)、第一反射镜(8)、第二反射镜(9)和光检测器(5)构成迈克尔逊干涉仪；所述光检测器(5)与采集单元相连，采集单元与处理单元相连，处理单元用于处理采集单元收集的数据；所述镜架(4)通过连接柱与桥墩钢筋笼纵向钢筋相连；连接柱与桥墩钢筋笼纵向钢筋一一对应，且连接柱与桥墩钢筋笼纵向钢筋相连处位于同一水平面；

桥墩沉降测量装置安装步骤为，每个钢筋笼纵向钢筋的底端与连接柱相连，各连接柱与镜架(4)相连处设为监测位点，将连接好的桥墩沉降测量装置放入钢筋笼圆心处置于地下，光检测器5与采集单元相连，采集单元与处理单元相连，处理单元用于处理采集单元收集的数据，计算出桥墩钢筋笼纵向钢筋的沉降距离，数据采集单元和数据处理单元放置在桥墩外部；

打开激光器(6)，使激光器(6)射出的激光束经分光镜(7)变成两束光，这两束光满足相干条件，分别经第一反射镜(8)和第二反射镜(9)交汇在光检测器(5)上形成亮点；当桥墩发生沉降时，镜架(4)和第二反射镜(9)的移动使干涉光发生变化，从而第一反射镜(8)和第二反射镜(9)交汇在光检测器(5)上形成的亮点的强度发生明暗的变化，在上述过程中，光检测器(5)通过光的干涉波形得到干涉波形图中经过波峰或波谷的个数ΔN，处理单元根据以下公式计算出桥墩的沉降距离ΔL：

ΔL＝ΔN*λ/2，

其中，λ为入射激光的波长，λ的大小仅与激光器(6)的选择有关；所述光检测器(5)与采集单元相连，采集单元与处理单元相连，所述处理单元用于处理采集单元收集的数据。

2.根据权利要求1所述的桥墩沉降测量装置，其特征在于：所述导轨(1)的数量为二，且平行分布。

3.根据权利要求1所述的桥墩沉降测量装置，其特征在于：所述镜架(4)通过滑块与导轨(1)活动连接。