CN108917568B - 支撑结构的收敛监测装置及监测方法 - Google Patents

支撑结构的收敛监测装置及监测方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及支撑结构的收敛监测装置及监测方法，该监测装置包括基板和杠杆，所述杠杆转动地铰接于基板的一表面上，杠杆上悬挂有重锤，杠杆位于重锤悬挂点和杠杆的铰接点之间的部分固定有测线；测线固定点的上方设有第一转向机构，用于实现测线在平行于基板的平面内的转向；还包括第二转向机构，用于实现测线在垂直于基板的平面内的转向；及测量仪，用于测量杠杆位置变化情况；测量仪在杠杆上的测量点和重锤悬挂点位于测线固定点的同一侧；其中，测线从测线固定点开始延伸并依次通过第一转向机构和第二转向机构转向后，沿远离基板的方向伸出。本发明的监测装置监测结果可信度强，测量精确度高；原理简单、操作简便、整体效果良好，易于实施。

Description

支撑结构的收敛监测装置及监测方法
技术领域
本发明涉及支撑结构的收敛监测装置及监测方法，尤其涉及基坑支撑结构的收敛监测装置及监测方法，适用于工程监测中收敛监测。
背景技术
在现有技术条件下，基坑支撑普遍采用混凝土梁支撑和钢支撑结构，以确保基坑支护桩（墙）的变形控制在规范规定的范围之内，通常采用应变计和轴力计监测梁和钢的应力变化情况，采用测斜仪或测绘方法监测支护桩（墙）水平等支撑结构的位移。由于支撑结构是刚性结构，其变形微小，应变计和轴力计测量相对精度较高，但支护桩（墙）位移（收敛）监测手段精度相对较低，不能进行有效相互验证/正确进行资料分析和处理，有必要采用一种更高精度的监测手段进行支撑结构的收敛监测。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种支撑结构的收敛监测装置及监测方法，以提升监测精度。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
支撑结构的收敛监测装置，包括基板和杠杆，所述杠杆转动地铰接于基板的一表面上，杠杆上悬挂有重锤，杠杆位于重锤悬挂点和杠杆的铰接点之间的部分固定有测线；测线固定点的上方设有第一转向机构，用于实现测线在平行于基板的平面内的转向；
还包括第二转向机构，用于实现测线在垂直于基板的平面内的转向；及
测量仪，用于测量杠杆位置变化情况；
测量仪在杠杆上的测量点和重锤悬挂点位于测线固定点的同一侧；
其中，测线从测线固定点开始延伸并依次通过第一转向机构和第二转向机构转向后，沿远离基板的方向伸出。
通过第一转向机构和第二转向机构设置，可对测线在与基板平行的平面内的转向以及测线在与基板垂直的平面内的转向，第一转向机构设置于测线固定点上方，使得测线对杠杆的作用力方向向上，另外，通过第二转向机构的设置，使得测线沿远离基板的方向伸出，可保证待监测支撑结构间变形情况最大程度无损地通过测线反映到杠杆上，提升监测结果可信度。一般情况下，重锤可给杠杆施以恒定作用力，测线也给杠杆施加恒定作用力，杠杆处于受力平衡状态，根据牛顿第三定律，测线会受到杠杆施加的反向作用力。监测时，测线的伸出端固定于待监测支撑结构上，支撑结构出现收敛变形时，测线的受力状态发生变化，杠杆会以铰接点为中心转动，由于测量仪的测量点至铰接点的距离大于测线固定点到铰接点的距离，故测量仪测得的形变量大于实际的形变量，有利于降低测量误差，提升测量精度，
进一步地，测线处于拉伸状态时，测线位于第一转向机构和第二转向机构之间的部分与竖直方向平行，如此，可降低测线与转向机构之间摩擦力对监测结果的影响。
进一步地，所述第一转向机构包括第一滑轮和第二滑轮，第一滑轮和第二滑轮均平行于基板设置，第一滑轮和第二滑轮均转动地固定于基板上。
进一步地，所述第一滑轮和第二滑轮的外径相同，且两者的中心轴线位于同一水平面上。
进一步地，所述第二转向机构包括与基板垂直的定位滑轮，所述定位滑轮转动地固定于基板上。
如此，两种转向机构主要依靠定滑轮进行转向，在改变的力的方向时，力的大小不变，有利于变形量的准确传递与体现。
进一步地，重锤悬挂点到杠杆铰接点之间的距离与测线固定点到杠杆铰接点之间的距离之比为1.5-4:1。
进一步地，所述测量仪为长度测量仪。
进一步地，所述测量仪为千分表或百分表。安装到位后，千分表或百分表的针尖顶在杠杆上，优选地，此时，千分表或百分表处于量程的中间状态。
进一步地，所述基板上设有安装座，所述测量仪通过安装座固定于基板上。
优选地，测线采用膨胀系数极低的丝线。
进一步地，所述测线包括因瓦钢丝。
进一步地，所述测线通过线夹固定于杠杆上。
基于同一发明构思，本发明还提供一种支撑结构的收敛监测方法，将如上所述的监测装置固定于两个待监测支撑结构之一的侧表面上，安装到位后，将测线的伸出端固定于另一待监测支撑结构的侧表面上，进行收敛监测。
进一步地，测线位于测线伸出端与第二转向机构之间的部分与基板垂直，如此，可将两待监测支撑结构之间的收敛变形直接通过监测装置体现。
进一步地，可采用PVC或金属材质的测线保护管对位于监测装置外的测线进行保护，降低外界因素干扰。
作为本发明的一种实施方式，测线经定位滑轮转向向上，并经第二滑轮转向向左，然后经第一滑轮转向向下，并固定于杠杆上，在杠杆上相应位置加挂重锤，固定测线时，尽量使杠杆的初始状态为水平，在安装座上安置千分表或百分表，使其针尖顶在杠杆上，并使千分表或百分表处于量程中间状态，至此，收敛监测装置的装配完成，当支撑结构发生收敛变形时，可以在千分表或百分表上读取出相关数据，再根据杠杆部分的几何结构计算获得实际收敛值。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
（1）本发明的监测装置通过将收敛变形进行无损放大后测量，监测结果可信度强，测量精确度高；
（2）本发明的监测装置原理简单、操作简便、整体效果良好，易于实施；
（3）本发明的监测装置易于加工，装置保护到位，不易受外界干扰。
附图说明
图1是一种基坑支撑结构的收敛监测装置的装配图。
图2是一种监测装置的结构示意图。
图中，1—端点；2—测线；3—测线保护管；4—保护管固定件；5—监测装置；6—基板；7—测线定位孔；8—定位滑轮；9—第一滑轮；10—重锤；11—杠杆；12—安装座；13—测量仪；14—线夹；15—安装孔；16—第二滑轮；17—U型钢板。
具体实施方式
以下将结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。
如图1和图2所示，某轨道交通工程站点基坑支撑结构为钢筋混凝土支撑梁，支护结构为钢筋混凝土支护墙，跨度为20m，测线为Φ1.5mm不锈钢因瓦丝、测线保护管采用Φ25mmPVC管，PVC管卡作为保护固定件4将PVC管固定在钢筋混凝土支撑梁上、将测线穿过保护管，一端点在支护墙中打入膨胀螺栓，将测线绑在膨胀螺栓并坚固，这时测线一端是固定的，且测线在支撑梁上处于被保护状态。
基板采用300mm×400mm钢板，4角加工Φ10mm圆形安装孔用于将监测装置安装在支护墙上，Φ40mm定位滑轮轮轴平行于基板可转动地置于U型钢板中，U型钢板前侧设置挡板，挡板中有Φ2.0mm定位孔，Φ40mm的第一滑轮和第二滑轮的轮轴垂直安装在基板上，杠杆采用长200mm 的20mm×20mm方钢加工，一端点为水平向转轴圆孔，并与转轴配套，转轴垂直安装于基板上，并在离转轴圆孔中心50mm和150mm 竖向钻Φ2.0mm孔，近孔用于测线并采用线夹坚固，远孔用于吊重锤，百分表采用钢板安装在基板上，顶针所处位置离滑轮轮轴100mm，重锤圆钢加工，重量为10kg。
根据杠杆原理，测线实际所受恒力为重锤种量的3倍，即30kg；通过百分表测得的收敛变形值，相比实际变形值，放大2倍，故实际收敛变形值应以百分表上测得值除以2。
综上，本发明利用重锤通过滑轮给钢丝施加恒力，保证每一次测量时，测线的受力状态是一致的，同时以杠杆放大原理将变形量放大并采用千分表（百分表）测量，达到精密测量收敛值的目的。测量原理简单，加工简便，精度高并便于实施。
上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (8)

1.支撑结构的收敛监测装置，其特征在于，包括基板(6)和杠杆(11)，所述杠杆(11)的一端转动地铰接于基板(6)的一表面上，杠杆(11)上悬挂有重锤(10)，杠杆位于重锤(10)悬挂点和杠杆的铰接点之间的部分固定有测线(2)；测线(2)固定点的上方设有第一转向机构，用于实现测线在平行于基板的平面内的转向；
还包括第二转向机构，用于实现测线在垂直于基板的平面内的转向；及
测量仪(13)，用于测量杠杆位置变化情况；
测量仪(13)在杠杆上的测量点和重锤(10)悬挂点位于测线固定点的同一侧；
其中，测线(2)从测线固定点开始延伸并依次通过第一转向机构和第二转向机构转向后，沿远离基板(6)的方向伸出；
所述第一转向机构包括第一滑轮(9)和第二滑轮(16)，第一滑轮(9)和第二滑轮(16)均平行于基板设置，第一滑轮(9)和第二滑轮(16)均转动地固定于基板上；
所述第二转向机构包括与基板垂直的定位滑轮，所述定位滑轮转动地固定于基板上。
2.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，测线处于拉伸状态时，测线位于第一转向机构和第二转向机构之间的部分与竖直方向平行。
3.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，重锤(10)悬挂点到杠杆铰接点之间的距离与测线(2)固定点到杠杆铰接点之间的距离之比为1.5-4:1。
4.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述测量仪(13)为千分表或百分表。
5.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述基板(6)上设有安装座(12)，所述测量仪(13)通过安装座(12)固定于基板上。
6.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述测线(2)包括因瓦钢丝。
7.支撑结构的收敛监测方法，其特征在于，将如权利要求1-6任一项所述的监测装置固定于两个待监测支撑结构之一的侧表面上，安装到位后，将测线(2)的伸出端固定于另一待监测支撑结构的侧表面上，进行收敛监测。
8.根据如权利要求7所述的监测方法，其特征在于，测线位于测线伸出端与第二转向机构之间的部分与基板垂直。
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