CN107664494A - 一种晃动状态下准确测量结构物沉降的检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及沉降测量设备技术领域，公开了一种适用于在晃动或振动的非稳定状态下的结构物使用静力水准仪测量相对沉降装置。由于在浮子及连接杆之间采用万向连接，浮子可万向旋转，消除了液面晃动造成的连接杆受力以及测量装置的信号输出，解决了现有各类静力水准仪在诸如海洋环境中的石油平台、大气环境中的桥梁等外界有风、浪等干扰下使用时造成的沉降测量误差问题。使用时，将若干台静力水准仪进行组合，相互之间用通液管和通气管连接，组成测量系统，其中一台作为基准，利用静压测量原理和连通器原理，测出各待测部位与基准部位的高度差。
Description
技术领域
本发明涉及结构物沉降测量技术领域，特别涉及一种适用于长期处在晃动或振动的非稳定状态下的结构物沉降测量的静力水准装置，如对海洋平台、桥梁等沉降的测量。
背景技术
静力水准仪由钵体、浮子、连接杆以及信号采集传输模块等组成。当钵体内的液位发生变化，其安装在液位上面的浮子带动连接杆上（下）移动，与连接杆相连的信号采集传输模块能够将连接杆的上下移动值转换成电或光等可记录的信号，从而实现对监测点沉降的测量。结构物沉降测量一般使用多个静力水准仪，各水准仪之间通过通液管和通气管进行联通。通过测量基准点处的静力水准仪与安装在待测结构物上的静力水准仪之间的相对高程差进行沉降测量。主要用于大型建筑物如大坝、高层建筑、桥梁、核电站、水利枢纽工程岩体等各测点间非均匀沉降的测量。目前的各类静力水准仪中的浮子与连接杆都是刚性连接，在诸如海洋环境中的石油平台、大气环境中的桥梁等外界有风、浪等干扰使用时，随着被测结构物的左右晃动，钵体内的液体也会晃动，从而带动浮子和连接杆上下移动或左右晃动，造成测量装置产生额外的位移信号，并非实际的沉降信号，造成测量误差。因此，如何保证在外界环境影响下准确测量结构物的沉降就成为沉降测量技术的关键。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种加入万向连接的静力水准测量装置，可在外界持续晃动或振动干扰的情况下，实现对结构物沉降数据的准确测量。
本发明通过如下所述技术方案来实现上述目的。
一种适用于在晃动或振动的非稳定状态下的结构物的沉降测量装置，它包括：钵体（11）、由金属壳浮筒（7）和质量块（8）组成的浮子（14）、球铰（6）、连接杆（5）、固定孔板（13）、包括传感器在内的信号采集传输模块（1）、信号传输线（2）、通液管接口（10）两个、通气管接口（4）两个、信号传输线接口（3）、连通液（9）。
浮子（14）与连接杆（5）用包括球铰（6）在内的各种有效万向节实现万向连接，该万向节仅限制浮子（14）的三个位置自由度，释放其三个角度自由度，为保证测量精度，万向连接的装置选用间隙误差很小的精密产品。
在浮子（14）上端设置连接杆（5）与上方的包括传感器在内的信号采集传输模块（1）相连。
在钵体（11）内部设置了一个固定孔板（13），中间钻孔（12），连接杆（5）穿过固定孔板（13）上的孔（12）保证其垂直对中的位置，孔（12）与连接杆（5）间隙配合。
（7）外径和钵体（11）内径接近，使得扁平的金属壳浮筒（7）周围与钵体（11）内壁只间隔较小的距离。
浮子（14）包括金属壳浮筒（7）和质量块（8），根据工程应用需要，在金属壳浮筒（7）中固定一定数量的质量块（8），便于得到设计要求的浮子（14）整体的密度。
每个静力水准仪都与两个拾振器相互配合使用，即除了在结构物垂直方向上安装一个静力水准仪之外，在其横截面水平方向垂直安装两个拾振器，用于测量X方向和Y方向的摆幅和频率，通过信号解调软件关联处理静力水准仪信号和拾振器的信号，识别在结构物稳定时及其晃动或振动时两信号间的规律。
附图说明
图1为本发明设计的静力水准仪结构示意图。
图2为其中球铰连接的结构示意图。
附图标记说明：1-包括传感器在内的信号采集传输模块，2-信号传输线，3-信号传输线接口，4-通气管接口，5-连接杆，6-球铰，7-金属壳浮筒，8-质量块，9-连通液，10-通液管接口，11-钵体，12-固定孔板中间的孔，13-固定孔板，14-浮子。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述。
静力水准仪的浮子（14）与连接杆（5）采用万向球铰（6）连接。下面以固定型球笼式万向节为例进行说明，万向节一端与（7）刚性连接，另一端与连接杆（5）刚性连接，万向节发挥作用，释放浮子（14）三个角度自由度。
在浮子（14）上端设置连接杆（5）与上部数据采集传输模块（1）的传感器相连。
数据采集模块（1）内的传感器可根据现场工程实际情况选用多种传感器，如电学传感器、光学传感器等。
在钵体（11）中部设置一个固定孔板（13），中间钻孔（12），连接杆（5）通过其上的孔（12）保证其垂直对中的位置，孔（12）与连接杆（5）间隙配合。
金属壳浮筒（5）截面外径和钵体（11）内径接近，使得扁平的浮子（14）周围与钵体（11）内壁只间隔较小的距离。
浮子（14）的材料选用大密度的材料，或者使用金属壳浮筒（5），制造时在其中固定更多的质量块（8），即可增大整体浮子的密度，实现对浮子（14）及液面晃动的抑制。
连通液（9）选用较高粘度的液体，或在连通液（9）中加入适量粘稠剂，抑制液面因外界干扰而产生的晃动。在作业环境有低温状况出现时亦需使用防冻液，防止连通液凝固。
每个静力水准仪都与两个拾振器相互配合使用，即除了在结构物垂直方向上安装一个静力水准仪之外，在其横截面水平方向垂直安装两个拾振器，用于监测X方向和Y方向的摆幅和频率。先在多种复杂天气条件下监测出静力水准仪液面晃动信号与结构物水平晃动信号的关系规律，输入到信号解调处理的软件中。然后在实际监测时，同时监测静力水准仪与拾振器的信号，根据已知的规律利用软件编程过滤掉结构物晃动的信号，通过软件界面只显示出结构物相对沉降的信号。
将若干台该静力水准仪进行组合，相互之间用通液管和通气管连通，组成测量系统，整个静力水准测量系统采用全密封设计，避免外界干扰。
尽管上面结合附图对本发明的具体实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权力要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种适用于在晃动或振动的非稳定状态下的结构物的沉降测量装置，其特征在于，它包括：钵体（11）、由金属壳浮筒（7）和质量块（8）组成的浮子（14）、球铰（6）、连接杆（5）、固定孔板（13）、包括传感器在内的信号采集传输模块（1）、信号传输线（2）、通液管接口（10）两个、通气管接口（4）两个、信号传输线接口（3）、连通液（9）。
2.依据权利要求1所述的一种适用于在晃动或振动的非稳定状态下的结构物的沉降测量装置，其特征还在于，浮子（14）与连接杆（5）用包括球铰（6）在内的各种有效万向节实现万向连接，该万向节仅限制浮子（14）的三个位置自由度，释放其三个角度自由度，为保证测量精度，万向连接的装置选用间隙误差很小的精密产品。
3.依据权利要求1所述的一种适用于在晃动或振动的非稳定状态下的结构物的沉降测量装置，其特征还在于，在浮子（14）上端设置连接杆（5）与上方的包括传感器在内的信号采集传输模块（1）相连。
4.依据权利要求1所述的一种适用于在晃动或振动的非稳定状态下的结构物的沉降测量装置，其特征还在于，在钵体（11）内部设置了一个固定孔板（13），中间钻孔（12），连接杆（5）穿过固定孔板（13）上的孔（12）保证其垂直对中的位置，孔（12）与连接杆（5）间隙配合。
5.依据权利要求1所述的一种适用于在晃动或振动的非稳定状态下的结构物的沉降测量装置，其特征还在于，金属壳浮筒（7）外径和钵体（11）内径接近，使得扁平的金属壳浮筒（7）周围与钵体（11）内壁只间隔较小的距离。
6.依据权利要求1所述的一种适用于在晃动或振动的非稳定状态下的结构物的沉降测量装置，其特征还在于，浮子（14）包括金属壳浮筒（7）和质量块（8），根据工程应用需要，在金属壳浮筒（7）中固定一定数量的质量块（8），便于得到设计要求的浮子（14）整体的密度。
7.依据权利要求1所述的一种适用于在晃动或振动的非稳定状态下的结构物的沉降测量装置，其特征还在于，每个静力水准仪都与两个拾振器相互配合使用，即除了在结构物垂直方向上安装一个静力水准仪之外，在其横截面水平方向垂直安装两个拾振器，用于测量X方向和Y方向的摆幅和频率，通过信号解调软件关联处理静力水准仪信号和拾振器的信号，识别在结构物稳定时及其晃动或振动时两信号间的规律。
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