CN106225761A - 一种监测变形缝两侧主体结构的三向变形的装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供的监测变形缝两侧主体结构的三向变形的装置，其用于监测变形缝两侧主体结构在竖向、第一水平方向及与第一水平方向垂直的第二水平方向的相对位移变化，其包括双轴倾角传感器、位移监测构件、第一支架、第二支架、位移监测支架、传感器安装板及连接轴；所述双轴倾角传感器安装在所述传感器安装板的上表面上；所述位移监测构件安装在所述位移监测支架上；所述第一支架和第二支架分别安装在所述变形缝两侧主体结构上，所述位移监测支架安装在所述第一支架和第二支架上；所述传感器安装板设置于所述连接轴上，所述连接轴与所述第一支架连接。其采用一只双轴倾角传感器和一只位移监测构件的方式，监测变形缝两侧主体结构的X、Y、Z三个方向的变形量，占用空间小，便于安装和维护。

Description

一种监测变形缝两侧主体结构的三向变形的装置

技术领域

本发明涉及一种监测变形缝两侧主体结构的三向变形的装置。

背景技术

由于大型建构筑物工程或地下隧道等工程在使用过程中，受到周边施工、自然降水、地震、爆炸等人为或自然因素的影响，地基土体会发生不同程度的不均匀沉降或土体迁移，工程的主体结构会发生整体或局部的沉降变形。为了结构安全，在工程设计和施工过程中，均会根据需要设置抗震缝、沉降缝、伸缩缝等类型的变形缝。在发生变形时，变形缝两侧的结构构件会在竖向和两个水平方向发生相对变位移化，即发生竖向错动(Z方向相对位移)、水平错动(X方向相对位移，即第一水平方向的位移变化)、水平间距变化(Y方向相对位移，即第二水平方向的位移变化)。目前对工程结构变形缝两侧主体结构变形的监测手段为：在水平方向和竖直方向各安装位移传感器或裂缝计，通过传感器直接测量两侧主体结构的相对变形。

目前，监测变形缝两侧主体结构的三向变形的装置为下述两种：①监测变形缝两侧主体结构竖向错动(Z方向相对位移)、水平错动(X方向相对位移)和间距变化(Y方向相对位移)时，要在变形缝处设置两支水平位移传感器，一支竖向位移传感器，并将传感器两端分别固定在变形缝两侧的结构上，捕捉变形缝两侧主体结构的相对位移量。②将三只位移传感器呈放射状安装于结构变形缝两侧，当结构发生变形时，通过三只传感器之间的角度和传感器监测到的数据进行计算，得出结构在三个方向上的变形量。

上述现有技术方案主要存在以下两点缺陷：(1)针对上述①的方案，由于现有传感器的安装支架都是固定在两侧主体结构上，在变形缝两侧主体结构发生相对错动时，传感器会发生系统误差，导致监测数据出错。以仅发生X方向错动为例，变形缝处设置的水平位移传感器会发生拉伸或收缩变形，监测到的数据是准确的X方向错动变形量，但同时，由于Y、Z两方向位移传感器的两个安装点之间的位置发生了变化，安装点之间的距离变大，位移传感器会出现拉伸变形，错误的显示结构在发生X向错动的同时存在Y向和Z向错动。同理，在仅发生Y向或Z向变形时，其他两方向的位移传感器也会显示发生了变形。而在发生两个或三个方向的变形时，传感器的数据会出现较大的误差，进而影响技术人员对结构检测数据的准确分析。(2)另外，上述现行技术方案①和②监测三个方向的变形需使用三个传感器分别对三个方向进行监测，三个传感器的数据采集需要占用采集仪上三个数据通道。同时监测装置占用空间也较大，安装后对空间的利用会造成一定的影响。

发明内容

为克服现有技术存在的上述技术问题，本发明提供了一种监测变形缝两侧主体结构的三向变形的装置，其采用一只双轴倾角传感器和一只位移监测构件的方式，监测变形缝两侧主体结构的X、Y、Z三个方向的变形量，解决了上述的现有技术的系统误差问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种监测变形缝两侧主体结构的三向变形的装置，其用于监测变形缝两侧主体结构在竖向、第一水平方向及与第一水平方向垂直的第二水平方向的位移变化，其包括双轴倾角传感器、位移监测构件、第一支架、第二支架、位移监测支架、传感器安装板及连接轴；

所述双轴倾角传感器安装在所述传感器安装板的上表面上，用于监测所述变形缝两侧主体结构在第一水平方向及竖向方向的相对位移变化；

所述位移监测构件安装在所述位移监测支架上，用于监测所述变形缝两侧主体结构在第二水平方向的相对位移变化；

所述第一支架和第二支架分别安装在所述变形缝两侧主体结构上，所述位移监测支架安装在所述第一支架和第二支架上；

所述传感器安装板设置于所述连接轴上，所述连接轴与所述第一支架连接。

在上述技术方案的基础上，本发明还可做如下改进。

进一步，所述第一支架包括第一水平杆，所述第一水平杆的第一端设置有安装轴，所述安装轴未与所述第一水平杆连接的一端与所述连接轴连接。

进一步，所述第一水平杆的第二端安装在所述变形缝两侧中的第一侧的主体结构上。

进一步，所述第一支架还包括第一竖直杆，所述第一竖直杆与所述第一水平杆垂直，所述第一竖直杆的第一端与所述第一水平杆连接；所述第一竖直杆的第二端安装在所述变形缝两侧中的第一侧的主体结构上。

进一步，所述安装轴上沿其径向方向设置有用于安装第一限位销的第一销孔。

进一步，所述第一水平杆上沿与其延伸方向垂直的方向设置有用于安装所述位移监测支架的通孔。

进一步，所述第二支架包括第二水平杆，所述第二水平杆上沿与其延伸方向垂直的方向间隔设置有两个用于安装梯形键的键槽和一个用于安装所述位移监测支架的安装槽，所述安装槽位于两个所述键槽的同一侧；所述梯形键的两条平行边竖立于所述键槽中，且所述梯形键的任一个平行边的长度大于所述键槽的深度。

进一步，所述第二水平杆的一端安装在所述变形缝两侧中的第二侧的主体结构上。

进一步，所述第二支架还包括第二竖直杆，所述第二竖直杆与所述第二水平杆垂直，且所述第二竖直杆的第一端与所述第二水平杆连接；所述第二竖直杆的第二端安装在所述变形缝两侧中的第二侧的主体结构上。

进一步，所述位移监测构件为裂缝计或位移传感器。

进一步，所述位移监测支架包括平行设置的第一竖杆和第二竖杆，所述位移监测构件设置于所述第一竖杆和所述第二竖杆上，且与所述第一竖杆和第二竖杆垂直；所述第一竖杆远离所述位移监测构件的一端设置在所述通孔中，且所述第一竖杆与所述第一水平杆可以产生竖向方向上的相对位移和第一水平方向上的相对位移且无相互影响，所述第二竖杆远离所述位移监测构件的一端安装在所述安装槽中。

进一步，所述连接轴包括金属杆、金属套筒及设置在所述金属套筒外壁上的金属条板；所述金属杆的第一端处沿与其延伸方向垂直的方向设置有与所述安装轴相配合的安装孔，以使得所述安装轴安装在所述安装孔中；所述金属杆上沿与其延伸方向垂直的方向设置有用于安装第二限位销的第二销孔及用于安装第三限位销的第三销孔；所述金属杆的第二端穿过所述金属套筒，并通过所述第二限位销和所述第三限位销限定所述金属套筒的位置；所述金属条板的平面与所述金属套筒的轴线平行，且所述金属条板设置于所述传感器安装板的下表面上。

进一步，所述传感器安装板的一边缘处间隔设置有两个用于安装螺栓的螺孔，且安装于两个所述螺孔中的螺栓分别与两个所述梯形键一一对应，且所述螺栓的底端与所述梯形键的斜面接触。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：(1)本发明采用双轴倾角传感器可同时监测第一水平方向及竖向方向的位移变化，占用空间小，便于安装和维护；(2)本发明的双轴倾角传感器和位移监测构件与变形缝两侧主体结构的连接均是间接的、非固定式的连接，当变形缝两侧主体结构发生相对位移时，不会对双轴倾角传感器和位移监测构件产生硬性拉扯，从而可避免由于缺乏变形能力而造成监测数据的系统性误差；(3)本发明提供了两种结构的第一支架和两种结构的第二支架，可分别用于安装在变形缝两侧主体结构的水平面上或竖直面上。

附图说明

图1、2为本发明提供的监测变形缝两侧主体结构的三向变形的装置的结构示意图；

图3至5为本发明提供的第一支架的结构示意图；

图6至8为本发明提供的第二支架的结构示意图；

图9为本发明提供的位移监测支架的结构示意图；

图10为本发明提供的连接轴的结构示意图；

图11为本发明提供的安装有双轴倾角传感器的传感器安装板的结构示意图。

附图说明：

1-变形缝两侧主体结构，1-1-变形缝，2-双轴倾角传感器，3-位移监测构件，4-第一支架，4-1-第一水平杆，4-2-第一竖直杆，5-第二支架，5-1-第二水平杆，5-2-第二竖直杆，6-位移监测支架，7-传感器安装板，8-连接轴，9-安装轴，10-第一销孔，11-通孔，12-键槽，13-安装槽，14-第一竖杆，15-第二竖杆，16-金属杆，17-金属套筒，18-金属条板，19-安装孔，20-第二销孔，21-第三销孔，22-梯形键。

具体实施方式

如图1、2所示，本发明提供的监测变形缝两侧主体结构的三向变形的装置，其用于监测变形缝两侧主体结构1在竖向、第一水平方向及与第一水平方向垂直的第二水平方向的位移变化，其包括双轴倾角传感器2、位移监测构件3、第一支架4、第二支架5、位移监测支架6、传感器安装板7及连接轴8；所述双轴倾角传感器2安装在所述传感器安装板7的上表面上，用于监测所述变形缝两侧主体结构1在第一水平方向及竖向方向的位移变化；所述位移监测构件3安装在所述位移监测支架6上，用于监测所述变形缝两侧主体结构在第二水平方向的位移变化；所述第一支架4和第二支架5分别安装在所述变形缝两侧主体结构1上，所述位移监测支架6安装在所述第一支架4和第二支架5上；所述传感器安装板7设置于所述连接轴8上，所述连接轴8与所述第一支架4连接。

如图2所示，图中1-1所示为变形缝，1所示为变形缝两侧主体结构。其中的位移监测构件3可为位移传感器或裂缝计，优选地，选用裂缝计作为位移监测构件3，裂缝计为伸缩式结构，其可监测变形缝两侧主体结构1间距变化量，精度不低于0.1mm，量程不小于30mm。其中的双轴倾角传感器2同时监测两个水平正交方向的角度变化，精度应不低于0.05°，量程不小于10°。

需要说明的是，结合背景技术的描述，其中的第一水平方向即为X方向，第二水平方向即为Y方向，竖向方向即为Z方向。其中的位移监测构件可监测变形缝两侧主体结构在Y方向的位移变化，即变形缝两侧主体结构的水平间距的变化；其中的双轴倾角传感器即可监测变形缝两侧主体结构在X方向的位移变化，即变形缝两侧主体结构发生水平错动的位移，还可监测变形缝两侧主体结构在Z方向的位移变化，即变形缝两侧主体结构在高度方向上发生的位移错动。

如图3所示，该第一支架4为“一”字形，其材质为不锈钢，第一支架4的直径约为10mm，即该第一支架4包括第一水平杆4-1，所述第一水平杆4-1的第一端设置有安装轴9，所述安装轴9未与所述第一水平杆4-1连接的一端与所述连接轴8连接；第一水平杆4-1的第二端安装在所述变形缝两侧中的第一侧的主体结构上，如柱、墙或板上。其中的安装轴9的轴表面平整光滑，并进行抛光处理，也可进行其他降低摩擦系数的技术处理。当安装表面为竖向时可采用该“一”字形的第一支架4。

如图4、5所示，该第一支架4为“Г”形或“T”形，即该第一支架4包括第一水平杆4-1和第一竖直杆4-2，所述第一竖直杆4-2的第一端与所述第一水平杆4-1连接；所述第一竖直杆的4-2第二端安装在所述变形缝两侧中的第一侧的主体结构上，如柱、墙或板上；所述第一水平杆4-1的第一端设置有安装轴9，所述安装轴9未与所述第一水平杆4-1连接的一端与所述连接轴8连接。其中的安装轴9的轴表面平整光滑，并进行抛光处理，也可进行其他降低摩擦系数的技术处理。当安装表面为水平面时可采用该“Г”形或“T”形的第一支架4。

为便于连接轴8与设置于第一支架4上的安装轴9的连接，其中的安装轴9上沿其径向方向设置有用于安装第一限位销的第一销孔10，通过该第一限位销可将连接轴8限定在安装轴9的一定位置上，便于连接轴8的安装。为便于位移监测支架安装于该第一支架4上，还可在第一水平杆4-1上沿与其延伸方向垂直的方向设置有用于安装所述位移监测支架的通孔11。

如图6所示，该第二支架5为“一”字形，直径可为20mm，即该第二支架5包括第二水平杆5-1，所述第二水平杆5-1上沿与其延伸方向垂直的方向间隔设置有两个用于安装梯形键22的键槽12和一个用于安装所述位移监测支架的安装槽13，所述安装槽13位于两个所述键槽12的同一侧；所述梯形键22的两条平行边竖立于所述键槽12中，且所述梯形键22的任一个平行边的长度大于所述键槽12的深度。该第二水平杆5-1的一端安装在所述变形缝两侧中的第二侧的主体结构上，如柱、墙或板上。

如图7、8所示，该第二支架5为“Г”形或“T”形，即该第一支架5包括第二水平杆5-1和第二竖直杆5-2，所述第二竖直杆5-2与所述第二水平杆5-1垂直，且所述第二竖直杆5-2的第一端与所述第二水平杆5-1连接；所述第二竖直杆5-2的第二端安装在所述变形缝两侧中的第二侧的主体结构上；所述第二水平杆5-1上沿与其延伸方向垂直的方向间隔设置有两个用于安装梯形键22的键槽12和一个用于安装所述位移监测支架的安装槽13，所述安装槽13位于两个所述键槽12的同一侧。其中的两个键槽12的尺寸满足牢固安装梯形键的要求，且槽内各面平整，例如键槽深度可至少为3mm，长度可为25mm，宽度可至少为10mm。梯形键22与键槽12相适配，该梯形键22可为不锈钢材质，形状为直角梯形，梯形的腰，即梯形的两条非平行边的夹角为10°-15°，键厚度可不小于10mm，梯形的底，即梯形的两平行边的长度可至少为5mm，且均大于或等于第二支架5上键槽12的深度，梯形键22安装时，将梯形键22的两条平行边竖立安装于键槽12中，梯形键斜面平整光滑，并进行抛光处理，也可进行其他降低摩擦系数的技术处理。其中的安装槽13距离两键槽中间点为60mm至70mm，该安装槽13可为边长为6mm的方槽或长方槽，深度可为15mm，便于安装位移监测支架。

再者，如图9所示，其中的位移监测支架包括平行设置的第一竖杆14和第二竖杆15，所述位移监测构件3设置于所述第一竖杆14和所述第二竖杆15上，且与所述第一竖杆14和第二竖杆15垂直；优选地，采用裂缝计作为位移监测构件，将裂缝计的其中一端与第一竖杆14的第一端连接，将裂缝计的另一端与第二竖杆15的第一端连接，所述第一竖杆14的第一端与第二竖杆15的第一端处于同一水平线上；所述第一竖杆14的第二端，即所述第一竖杆14远离所述位移监测构件3的一端安装在所述通孔11中；所述第二竖杆15的第二端，即所述第二竖杆15远离所述位移监测构件3的一端安装在所述安装槽13中。其中的第一竖杆14为直径可为3mm的圆杆，长度可为35mm，表面进行抛光处理，也可进行其他降低摩擦系数的技术处理，安装时将此杆穿进第一水平杆4-1的通孔11内，优选地可位于通孔11的中间位置，可使得第一竖杆14与所述第一水平杆4-1产生Z方向上的相对位移和X方向上的相对位移，其中的第二竖杆15为方形金属杆，长度可为40mm，截面尺寸和第二支架5上的安装槽13相配合，可牢固安装在第二支架5上。

当变形缝两侧主体结构在X方向发生位移变化时，第一支架4随主体结构在X方向上移动，因第一竖杆14安装在第一支架4的通孔中，使得第一水平杆4-1与第一竖杆14在X方向发生相对移动，在第一支架4因变形缝两侧主体结构在X方向产生位移变化而移动时，第一竖杆14则不会移动，因此设置于第一竖杆14和第二竖杆15上的位移监测构件则不会被拉伸或缩短，从而可避免位移监测构件的监测结果不准确的问题。同理，当变形缝两侧主体结构在Z方向发生位移变化时，第一支架4随主体结构在Z方向上移动，因第一竖杆14安装在第一支架4的通孔中，使得第一水平杆4-1与第一竖杆14在Z方向上发生相对移动，在第一支架4因变形缝两侧主体结构在Z方向产生位移变化而移动时，第一竖杆14则不会移动，因此设置于第一竖杆14和第二竖杆15上的位移监测构件则不会被拉伸或缩短，从而可避免位移监测构件的监测结果不准确的问题。

如图10所示，其中的连接轴8包括金属杆16、金属套筒17及设置在所述金属套筒17外壁上的金属条板18；所述金属杆16的第一端处设置有与所述安装轴8相配合的安装孔19，以使得所述安装轴8安装在所述安装孔19中；所述金属杆16上沿与其延伸方向垂直的方向设置有用于安装第二限位销的第二销孔20及用于安装第三限位销的第三销孔21；所述金属杆16的第二端穿过所述金属套筒17，并通过所述第二限位销和所述第三限位销限定所述金属套筒17的位置；所述金属条板18的平面与所述金属套筒17的轴线平行，且所述金属条板18设置于所述传感器安装板7的下表面上。其中的金属杆16直径可为10mm，长度可为50mm至80mm，表面进行抛光处理，也可进行其他降低摩擦系数的技术处理，金属杆16上设置可拧进固定的第二限位销和第三限位销；金属杆16的第一端处设置有与所述安装轴9相配合的安装孔19，孔内壁平整并进行抛光处理，也可进行其他降低摩擦系数的技术处理，孔径与第一支架4上的安装轴9的外径相配合，可使得金属杆16绕安装轴9转动，通过第一支架4上的第一限位销限定在第一支架4上；金属杆16第二端穿入金属套筒17，可由金属杆16上的第二限位销和第三限位销限定金属套筒17的位置，金属套筒17的内径与金属杆16的直径相配合，壁厚可为2mm至3mm，长度可为20mm，内壁进行抛光处理，可使得金属套筒17与金属杆16之间在Y方向上可产生相对移动；金属套筒17上金属条板18的尺寸可为10mm×(40mm至50mm)×2mm，焊接在金属套筒17上，表面平直，无变形现象，且金属条板18的平面与金属套筒17的轴线平行，并将该该金属条板18设置于所述传感器安装板7的下表面上。

如图11所示，传感器安装板7的一边缘处间隔设置有两个用于安装螺栓的螺孔，且安装于两个所述螺孔中的螺栓分别与两个所述梯形键22一一对应，且所述螺栓的底端与所述梯形键22的斜面接触。优选地，该传感器安装板7为铝材质，长方形，短边与双轴倾角传感器2的尺寸相同，长边比双轴倾角传感器2尺寸可大15mm至20mm，板厚可为2mm至3mm。双轴倾角传感器2可通过另外的螺栓安装或可靠的胶粘剂粘贴在传感器安装板7上，传感器安装板7的一侧短边，例如可距边缘5mm处钻两个螺纹孔，孔径可为5mm至8mm，该两个螺纹孔中分别安装螺栓，其中的螺栓公称直径与传感器安装板7上螺纹孔内径相配合，螺栓用螺母安装在传感器安装板7上，长度可为20mm，与螺栓配合使用的螺母厚度不超过3mm，外径不大于10mm，螺栓两端边缘做圆角处理，并进行抛光处理，也可进行其他降低摩擦系数的技术处理。

在安装该传感器安装板7时，使得两个螺纹孔中的螺栓的底部与第二支架5上的两个键槽12的斜面接触，且保证两个螺栓的底部处于同一水平线上。当变形缝两侧主体结构在X方向发生位移变化时，第一支架4与第二支架5在X方向上随之发生位移变化，使得传感器安装板7与设置于第二支架5上的梯形键22在X方向上发生相对位移，从而改变了传感器安装板7上的两个螺栓与两个梯形键22斜面的接触点，呈现出其中一个接触点低，另一个接触点高的现象，导致了位于传感器安装板7上的双轴倾角传感器2绕连接轴轴线转动，从而可根据该双轴倾角传感器2的转动角度计算变形缝两侧主体结构在X方向上的位移变化。

当变形缝两侧主体结构在Z方向发生位移变化时，第一支架4与第二支架5在Z方向上随之发生位移变化，因传感器安装板一方面通过梯形键22与第二支架5接触，又通过连接轴8与第一支架4接触，导致了传感器安装板7发生倾斜，使得传感器安装板7上的双轴倾角传感器2绕X方向转动，同时，双轴倾角传感器2绕X方向转动带动金属套筒17及金属杆16一起绕X方向转动，即，使得金属杆16绕与之相连接的安装轴9转动，从而可根据该双轴倾角传感器2绕X方向的转动角度计算变形缝两侧主体结构在Z方向上的位移变化。

当变形缝两侧主体结构在Y方向上产生位移时，第一支架4与第二支架5在Y方向上随之发生位移，使得位于第一支架4和第二支架5上的位移监测构件3发生拉伸或收缩，从而可根据位移监测构件3的拉伸或收缩长度得到变形缝两侧主体结构在Y方向上产生位移。同时，变形缝两侧主体结构在Y方向上产生位移时，与第一水平杆4-1上的安装轴9连接的金属杆16则随着第一支架的移动而发生Y方向的位移，使得金属杆16与金属套筒17在Y方向上发生相对位移，此时，金属套筒17则保持不动，保证了设置于金属套筒17上的双轴倾角传感器2不会发生转动，避免了当变形缝两侧主体结构在Y方向上产生位移时对双轴倾角传感器2的影响。

另外，需要说明的是，在安装上述监测变形缝两侧主体结构的三向变形的装置时，除上述描述内容之外，还需满足以下条件：将双轴倾角传感器安装在传感器安装板上，使双轴倾角传感器的两个角度监测方向分别与传感器安装板的长边和宽边平行；传感器安装板7的两个长边的对称轴与所述连接轴8的中心轴处于同一竖向平面上，且相互平行；传感器安装板7上的两个螺栓的底端分别与对应的梯形键22的斜面中点接触，并调整传感器安装板7上的螺栓在传感器安装板7下的长度，使得金属杆16处于水平状态，设置于所述第一水平杆4-1的第一端的所述安装轴9的中点与设置于所述第二水平杆5-1上的两个键槽12间的中点应处于同一水平面；设置于所述第二水平杆5-1上的两个键槽12中的两个所述梯形键22的斜面向上，且两个所述梯形键22的斜面中点与所述连接轴8的中心轴线处于同一水平面上。

安装完成之后，可进行数据采集，根据双轴倾角传感器转动的角度及位移监测构件的拉伸或缩短位移，计算变形缝两侧主体结构在X方向、Y方向及Z方向上的位移。设定第一水平杆4-1和第二水平杆5-1的横截面中心之间的水平间距为L，连接轴8轴心与螺栓-梯形键的接触点的水平距离为梯形键斜面与水平面夹角为Ψ，变形缝两侧主体结构1在竖向上，即Z方向上的错动变形量为a，变形缝两侧主体结构1在第一水平方向上，即X方向上的错动变形量为b，变形缝两侧主体结构1在第二水平方向上，即Y方向上的间距变化量为c，双轴倾角传感器2沿第一水平方向转动的角度变化量为α，沿第二水平方向转动角度变化量为β，位移监测构件3，如裂缝计的伸长或缩短的变化量为d。

当变形缝两侧主体结构1仅在X方向上发生变化时，b与β的数学关系为：

当变形缝两侧主体结构1仅在Y方向上变化时：

a＝0，b＝0，c＝d

当变形缝两侧主体结构1仅发生Z向错动时：

a＝Ltgα，b＝0，c＝0；

当变形缝两侧主体结构1发生X、Y、Z三向变化时：

根据上述公式、双轴倾角传感器转动的角度及位移监测构件的拉伸或缩短位移可及时判断变形缝两侧主体结构的位移变化。

本发明提供的监测变形缝两侧主体结构的三向变形的装置，其采用双轴倾角传感器可同时监测第一水平方向及竖向方向的位移变化，占用空间小，便于安装和维护；另外，本发明的双轴倾角传感器和位移监测构件与变形缝两侧主体结构的连接均是间接的、非固定式的连接，当变形缝两侧主体结构发生相对位移时，不会对双轴倾角传感器和位移监测构件产生硬性拉扯，从而可避免由于缺乏变形能力而造成监测数据的系统性误差；再者，本发明提供了两种结构的第一支架和两种结构的第二支架，可分别用于安装在变形缝两侧主体结构的水平面上或竖直面上。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“顶”、“底”、”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，各零部件的具体尺寸仅仅是为了示例性说明，本领域技术人员根据本发明的教导可以选择适当的尺寸来实现本发明的装置。

以下给出了两个具体的实施例：

实施例1

测量墙的水平和竖直方向变形，安装表面为竖向，第一支架为“一”字形，直径为10mm；第二支架为“一”字形，直径为15mm，第二水平杆上的键槽深度为3mm，长度为25mm，宽度为10mm；梯形键斜面角度Ψ＝10°，第一水平杆和第二水平杆的横截面中心之间的水平间距L＝100mm，连接轴轴心与螺栓-梯形键的接触点的水平距离为a、b、c与α、β、d的对应值如表1所示。

表1

实施例2

测量墙的水平和竖直方向变形，安装表面为竖向，第一支架为“一”字形，直径为10mm；第二支架为“一”字形，直径为15mm，第二水平杆上的键槽深度为3mm，长度为25mm，宽度为10mm；梯形键斜面角度Ψ＝15°，第一水平杆和第二水平杆的横截面中心之间的水平间距L＝100mm，连接轴轴心与螺栓-梯形键接触点水平距离为a、b、c与α、β、d的对应值如表2所示。

a(mm)	α(°)	b(mm)	β(°)	c(mm)	d(mm)
						1.00	0.57	1.00	0.77	1.00	1.00
1.99	1.12	2.00	1.54	2.00	2.00
						3.00	1.67	3.01	2.32	3.00	3.00
4.00	2.20	3.99	3.09	4.00	4.00
						5.01	2.73	4.99	3.87	5.00	5.00
6.00	3.24	6.00	4.66	6.00	6.00
						7.01	3.75	7.00	5.45	7.00	7.00
7.99	4.23	8.01	6.25	8.00	8.00
						9.00	4.72	9.00	7.04	9.00	9.00
10.01	5.20	9.99	7.84	10.00	10.00

以上所述仅为本发明的较佳实施方式，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种监测变形缝两侧主体结构的三向变形的装置，其用于监测变形缝两侧主体结构在竖向、第一水平方向及与第一水平方向垂直的第二水平方向的相对位移变化，其特征在于，包括双轴倾角传感器、位移监测构件、第一支架、第二支架、位移监测支架、传感器安装板及连接轴；

所述双轴倾角传感器安装在所述传感器安装板的上表面上，用于监测所述变形缝两侧主体结构在第一水平方向及竖向方向的相对位移变化；

所述位移监测构件安装在所述位移监测支架上，用于监测所述变形缝两侧主体结构在第二水平方向的相对位移变化；

所述第一支架和第二支架分别安装在所述变形缝两侧主体结构上，所述位移监测支架安装在所述第一支架和第二支架上；

所述传感器安装板设置于所述连接轴上，所述连接轴与所述第一支架连接。

2.根据权利要求1所述的监测变形缝两侧主体结构的三向变形的装置，其特征在于，所述第一支架包括第一水平杆，所述第一水平杆的第一端设置有安装轴，所述安装轴未与所述第一水平杆连接的一端与所述连接轴连接。

3.根据权利要求2所述的监测变形缝两侧主体结构的三向变形的装置，其特征在于，所述第一水平杆的第二端安装在所述变形缝两侧中的第一侧的主体结构上。

4.根据权利要求2所述的监测变形缝两侧主体结构的三向变形的装置，其特征在于，所述第一支架还包括第一竖直杆，所述第一竖直杆与所述第一水平杆垂直，所述第一竖直杆的第一端与所述第一水平杆连接；所述第一竖直杆的第二端安装在所述变形缝两侧中的第一侧的主体结构上。

5.根据权利要求3或4所述的监测变形缝两侧主体结构的三向变形的装置，其特征在于，所述安装轴上沿其径向方向设置有用于安装第一限位销的第一销孔。

6.根据权利要求5所述的监测变形缝两侧主体结构的三向变形的装置，其特征在于，所述第一水平杆上沿与其延伸方向垂直的方向设置有用于安装所述位移监测支架的通孔。

7.根据权利要求6所述的监测变形缝两侧主体结构的三向变形的装置，其特征在于，所述第二支架包括第二水平杆，所述第二水平杆上沿其轴向方向间隔设置有两个用于安装梯形键的键槽和一个用于安装所述位移监测支架的安装槽，所述安装槽位于两个所述键槽的同一侧；所述梯形键的两条平行边竖立于所述键槽中，且所述梯形键的任一个平行边的长度大于所述键槽的深度。

8.根据权利要求7所述的监测变形缝两侧主体结构的三向变形的装置，其特征在于，所述第二水平杆的一端安装在所述变形缝两侧中的第二侧的主体结构上。

9.根据权利要求7所述的监测变形缝两侧主体结构的三向变形的装置，其特征在于，所述第二支架还包括第二竖直杆，所述第二竖直杆与所述第二水平杆垂直，且所述第二竖直杆的第一端与所述第二水平杆连接；所述第二竖直杆的第二端安装在所述变形缝两侧中的第二侧的主体结构上。

10.根据权利要求8或9所述的监测变形缝两侧主体结构的三向变形的装置，其特征在于，所述位移监测构件为裂缝计或位移传感器。

11.根据权利要求10所述的监测变形缝两侧主体结构的三向变形的装置，其特征在于，所述位移监测支架包括平行设置的第一竖杆和第二竖杆，所述位移监测构件设置于所述第一竖杆和所述第二竖杆上，且与所述第一竖杆和第二竖杆垂直；所述第一竖杆远离所述位移监测构件的一端设置在所述通孔中，且所述第一竖杆与所述第一水平杆可以产生竖向方向上的相对位移和第一水平方向上的相对位移且无相互影响，所述第二竖杆远离所述位移监测构件的一端安装在所述安装槽中。

12.根据权利要求11所述的监测变形缝两侧主体结构的三向变形的装置，其特征在于，所述连接轴包括金属杆、金属套筒及设置在所述金属套筒外壁上的金属条板；

所述金属杆的第一端处沿与其延伸方向垂直的方向设置有与所述安装轴相配合的安装孔，以使得所述安装轴安装在所述安装孔中；

所述金属杆上沿与其延伸方向垂直的方向设置有用于安装第二限位销的第二销孔及用于安装第三限位销的第三销孔；

所述金属杆的第二端穿过所述金属套筒，并通过所述第二限位销和所述第三限位销限定所述金属套筒的位置；

所述金属条板的平面与所述金属套筒的轴线平行，且所述金属条板设置于所述传感器安装板的下表面上。

13.根据权利要求12所述的监测变形缝两侧主体结构的三向变形的装置，其特征在于，所述传感器安装板的一边缘处间隔设置有两个用于安装螺栓的螺孔，且安装于两个所述螺孔中的螺栓分别与两个所述梯形键一一对应，且所述螺栓的底端与所述梯形键的斜面接触。