CN109238374B - 大跨度铁路钢桥梁端伸缩装置的智能监测体系 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种大跨度铁路钢桥梁端伸缩装置的智能监测体系，包括环境影响变量监测子模块、主引桥梁端变位监测子模块、伸缩装置主体监测子模块、梁端行车状态监测子模块和轨检车梁端检测子模块。本发明实现了对梁端伸缩装置的智能监测，监测内容涵盖环境影响变量；主引桥梁端变位监测；伸缩装置纵、横向位移监测，竖向挠度与应变监测，视频监控；梁端行车状态监测；同时接入轨检车检测数据。本发明实现了对梁端伸缩装置工作状态的自动实时监测和评估，具有智能监测、数据分析评估和状态预测诊断功能，且涵盖了环境、结构静态和动态各项参数、行车状态的监测，为工务部门提供技术参考。
Description
技术领域
本发明涉及一种大跨度铁路钢桥梁端伸缩装置的智能监测体系。
背景技术
在列车活载、温度、风等耦合作用下，大跨度铁路钢桥梁端存在复杂的空间变位。为适应这种变位，确保高速列车通过梁端时的安全性和平稳性，梁端部位往往需要设置大位移伸缩装置和钢轨伸缩调节器。我国大跨度铁路钢桥普遍采用的梁端伸缩装置分为下承式和上承式两类。两类伸缩装置在结构构造、工作原理等方面均存在不同，下承式梁端伸缩装置采用支承梁下置的方式为轨枕提供竖向支承，支承梁通过位移箱与梁缝两侧的主、引桥联系，主要由位移箱、支承梁、固定钢枕、滑动钢枕、侧向导轨、连杆、承压支座、压紧支座、枕下铁垫板等部件组成，如图1所示；上承式伸缩装置采用支承梁上置的悬挑形式为轨枕提供竖向支承，其结构构造比较简单，主要由支承梁、滑动钢枕、剪刀叉连杆等部件组成。
由于梁端部位频繁往复位移，梁端区域成为大跨度铁路钢桥行车状态不良的重点区域，给铁路工务部门的养护维修带来诸多不便。由于梁端伸缩装置产品在设计、制造时未将运营期间的状态监测作为其功能模块，使其在日常运营过程中的工作状态不明确，无法做到及时的状态评估和性能预测，无法实现基于“状态修”的智能养修。
检索现有的与梁端伸缩装置智能监测相关的专利、文章及相关报道，均尚未出现将具备监测、评估和诊断功能作为伸缩装置产品功能之一的公开文本，大跨度铁路钢桥“智能梁端伸缩装置”在理念上具有先进性和创新性。而与梁端监测、评估相关的专利包括：专利号ZL201610011582.2“铁路单连杆梁端伸缩装置的变形监测及方法”，公开了一种铁路单连杆梁端伸缩装置的变形监测装置，包括视频传感器和后台服务器，通过在铁路单连杆梁端伸缩装置剪刀叉的每个铰接点外端面涂覆标识层，并由外侧的视频传感器识别标识层后传递视频信号，从而实现非接触式测量，可在非天窗时间对剪刀叉变形进行实时监测。专利号ZL201610011583.7“铁路双连杆梁端伸缩装置的变形监测装置及方法”，其监测原理与ZL201610011582.2专利完全相同，仅仅是剪刀叉连杆由单连杆型式变化为双连杆型式。以上两项专利均针对结构构造比较简单的上承式梁端伸缩装置，未涉及国产下承式梁端伸缩装置。且以上两项专利仅针对剪刀叉的变形进行监测，无法全面评估伸缩装置的工作状态，是其局限性所在。专利号ZL201019026007.X“基于梁端纵向位移的桥梁伸缩缝损伤诊断智能方法”，提出通过在桥梁上设置少量的传感器获得桥梁建成后的主梁纵向位移、温度和竖向加速度的长期监测数据，分步建立健康状态下主梁纵向位移与桥梁温度、竖向加速度的相关性模型，利用该相关性模型消除主梁温度、竖向加速度对纵向位移的影响，得到反映伸缩缝工作状态的“环境条件归一化”位移，通过处理未知状态监测数据，得到“环境条件归一化”位移，输入位移控制图后通过判断样本点是否超出控制线确定伸缩缝是否存在损伤，从而实现对伸缩缝损伤的智能识别。该专利主要提出的是基于监测数据来判断伸缩缝损伤的方法，涉及的监测量为桥梁主梁的温度、竖向加速度和纵向位移，并非针对伸缩装置本身。专利号ZL201520748818.1“桥梁大位移伸缩缝结构监测系统”通过安装光源靶标、摄像机实现伸缩缝位移变化和梁端位移变化的监测，通过安装温湿度传感器实现对结构温湿度的监测；通过安装拾振器监测伸缩缝结构振动；摄像机接于网络交换机，网络交换机接于现场采集站，现场采集站通过无线网络接于服务器，温湿度传感器与拾振器均接于采集仪，采集仪接于串口服务器，串口服务器接于网络交换机。从而通过光电技术及传感网络监测伸缩缝位移变化、结构温湿度及振动等伸缩缝结构动力特性。该专利主要针对的是公路模数式大位移伸缩缝的监测，与铁路梁端伸缩装置和钢轨伸缩调节器存在较大区别。
综上所述，既有的大跨度铁路钢桥梁端伸缩装置及监测系统存在以下问题和缺点：
(1)大跨度铁路钢桥的健康监测系统未将梁端伸缩装置的监测纳入到其系统功能之中，且伸缩装置也缺少独立的监测系统，导致铁路钢桥梁端区域的空间变位特征不明确，伸缩装置的日常病害无法做到提前预防，产生病害以后无法给出合理对策，工务养修部门无法及时获取针对性的技术建议，做出合理决策，使得伸缩装置无法得到有效、及时的养护维修。
(2)现有专利多针对公路模数式大位移伸缩缝的监测及评估方法，与铁路相关的监测专利技术仅针对简单的上承式梁端伸缩装置的单一状态参数，如仅涉及到剪刀叉变形的监测，从而导致监测不全面、评估也难以充分。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种大跨度铁路钢桥梁端伸缩装置的智能监测体系，通过在现有梁端伸缩装置产品中增加监测功能，实现对梁端伸缩装置工作状态的自动实时监测和评估，具有智能监测、数据分析评估和状态预测诊断功能，且涵盖了环境、结构静态和动态各项参数、行车状态的监测，为工务部门提供技术参考，具有明显的先进性。
本发明所述智能监测体系具有的基本技术特征是：(1)对梁端区域风速和风向、环境温湿度和结构温度的实时监测和传输；(2)对梁端伸缩装置区域的监测，主要监测内容包括主引桥纵向相对位移、主引桥横向相对位移、主引桥转角、滑动钢枕间距位移、滑动钢枕歪斜度、伸缩装置应变、伸缩装置竖向变形、调节器伸缩量、梁温、轨温等；(3)对轨道部位的监测，主要包括在梁端区域安装的连续轮轨力测试系统以及日常轨检车检测系统，共同形成对轨道几何状态、行车状态的监测。通过在梁端区域安装连续轮轨力测试系统，监测列车运行速度、轮重、列车脱轨系数、轮轴横向力等行车状态参数；通过日常轨检车的检测数据，实现对轨道几何状态的分析和评价。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种大跨度铁路钢桥梁端伸缩装置的智能监测体系，包括：
环境影响变量监测子模块，由温湿度仪和风向风速仪集成，固定在桥梁边墩墩台或墩台护栏上；
主引桥梁端变位监测子模块，用于监测主引桥梁端纵向位移、主引桥梁端横向位移和梁端竖向转角；其中所述主引桥梁端纵向位移的测量采用磁致伸缩位移传感器，所述磁致伸缩位移传感器的一端固定在墩台上，另一端通过专用卡具安装在主梁梁底，所述磁致伸缩位移传感器的不锈钢测杆与所述专用卡具之间可纵向滑动；所述主引桥梁端横向位移的测量采用激光位移传感器，所述激光位移传感器通过安装架固定在所述墩台上，在梁端支座的底部还固定有激光透射面板，所述激光透射面板与梁端支座的底部同步运动；所述梁端竖向转角的测量采用倾角仪测量，所述倾角仪固定在主梁梁底中部的下表面；
伸缩装置主体监测子模块，用于监测伸缩装置的纵向位移、横向位移、应变和竖向挠度；所述伸缩装置纵向位移的测量采用平行于钢轨设置的磁致伸缩位移传感器，所述磁致伸缩位移传感器一端固定在主桥端固定钢枕端部的下表面或侧面，另一端固定在滑动钢枕或引桥端固定钢枕端部下表面或侧面，所述磁致伸缩位移传感器随主桥可纵向滑动；所述伸缩装置横向位移的测量采用激光位移传感器，所述激光位移传感器分别安装在主、引桥伸缩装置位移箱处，测量主、引桥位移箱的相对横向位移；所述伸缩装置应变测量采用应变传感器，所述应变传感器分别固定在所述滑动钢枕跨中下表面、支承梁跨中下表面以及连杆中部和靠近节点部位；所述伸缩装置竖向挠度测量采用拉线位移计，所述拉线位移计分别固定在支承梁及滑动钢枕跨中，测量所述支承梁及滑动钢枕相对于墩台的相对位移；
梁端行车状态监测子模块，用于监测梁端区域轮轨垂向力和水平力的变化趋势以及脱轨系数、减载率和轮重；将滑动钢枕及与所述滑动钢枕相邻的固定钢枕上的枕下铁垫板更换为二维垫板传感器；在相对钢轨固定区的两轨枕支点中心处钢轨轨腰中性轴位置安装不打孔剪力传感器；分别在相对钢轨滑动区端部的两轨枕支点中心处钢轨轨腰中性轴位置及固定钢枕上方的钢轨轨腰中心轴位置安装打孔剪力传感器或点焊应变传感器；
轨检车梁端检测子模块，大桥运营期通过轨检车检测梁端轨道几何参数，将上述环境影响变量监测子模块、主引桥梁端变位监测子模块、伸缩装置主体监测子模块、梁端行车状态监测子模块和轨检车梁端检测子模块的数据接入梁端伸缩装置智能监测系统，通过统计分析，形成对梁端轨道状态的监测和评估。
进一步的，所述温湿度仪、风向风速仪、倾角仪、拉线位移计和各传感器的信号线缆均加装防护管后引至设在墩台上的仪表箱内。
进一步的，所述梁端行车状态监测子模块中打孔剪力传感器或点焊应变传感器之间的间距L大于所述二维垫板传感器的宽度且小于固定钢枕之间的间距。
进一步的，所述伸缩装置主体监测子模块中的磁致伸缩位移传感器在固定钢枕和滑动钢枕的两端均有设置，且在每端设置磁致伸缩位移传感器的数量根据滑动钢枕纵向位移测量点的数量确定。
进一步的，所述伸缩装置主体监测子模块中的激光位移传感器在主、引桥伸缩装置位移箱处分别设置有两个。
本发明的有益效果为：
(1)本发明实现了对梁端伸缩装置的智能监测。监测内容涵盖环境影响变量；主引桥梁端变位监测；伸缩装置纵、横向位移监测，竖向挠度与应变监测，视频监控；梁端行车状态监测；同时接入轨检车检测数据。其中，梁端行车状态监测模块可以实现梁端区域内轮轨力的连续监测，从而可以准确反映列车在梁端区域通过时的行车状态。轨检车梁端检测子模块通过与环境影响变量监测子模块、主引桥梁端变位监测子模块、伸缩装置主体监测子模块和梁端行车状态监测子模块四大模块融合，共同构成“环境-桥梁-伸缩装置-钢轨-行车状态”的智能梁端伸缩装置监测系统。轨检车梁端检测子模块中所用轨检车，是目前工务部门普遍采用的检查轨道几何状态的装备。上述五大模块监测数据的融合，即构成大跨度铁路钢桥梁端伸缩装置智能监测体系。集成所有模块数据后可实现梁端区域工作状态的实时监测和评估，可为我国大跨度铁路钢桥核心关键技术提供支撑。
(2)所述智能监测体系的实时监测和评估可以为工务部门提供有关梁端伸缩装置工作状态的准确数据，可有效指导伸缩装置的养护维修工作，实现基于“状态修”的养护维护目标。
附图说明
图1为下承式梁端伸缩装置的结构示意图；
图2为环境影响变量监测子模块安装结构示意图；
图3a为主引桥梁端变位监测子模块中磁致伸缩位移传感器的安装结构示意图；
图3b为主引桥梁端纵向位移监测系统安装示意图；
图4为主引桥梁端横向位移监测系统安装示意图；
图5a为伸缩装置主体监测子模块中磁致伸缩位移传感器的安装结构示意图；
图5b为伸缩装置主体监测子模块中应变传感器的安装结构示意图；
图5c、5d和5e分别为应变传感器在滑动钢枕、连杆和支承梁截面的布置示意图；
图5f为伸缩装置主体监测子模块中竖向挠度位移计的安装结构示意图；
图6为梁端行车状态监测子模块安装结构示意图；
图7为本发明所述大跨度铁路钢桥梁端伸缩装置的智能监测体系整体架构示意图；
其中，1-位移箱，2-固定钢枕，3-滑动钢枕，4-连杆，5-钢轨，6-支承梁，7-承压支座，8-压紧支座，13-传感器支架，14-磁环支架，15-磁环，16-测杆支架，17-固定板条，18-锁紧螺母，19-专用螺钉，20-专用垫圈，21-螺钉，22-螺母，23-墩台，24-梁端下支座板，25-梁端上支座板，26-专用卡具，27-不锈钢测杆，28-主桥梁端，29-引桥梁端，30-激光透射面板，31-激光位移传感器，32-磁致伸缩位移传感器，33-固定卡，34-应变传感器，35-拉线位移计，36-相对钢轨滑动区，37-相对钢轨固定区，38-枕下铁垫板，39-二维垫板传感器，40-不打孔剪力传感器，41-打孔剪力传感器或点焊应变传感器。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一种大跨度铁路钢桥梁端伸缩装置的智能监测体系，如图7所示，包括：
环境影响变量监测子模块，如图2所示，由温湿度仪和风向风速仪集成，通过膨胀螺栓固定在桥梁边墩墩台上或通过专用卡具固定在墩台护栏上；
主引桥梁端变位监测子模块，用于监测主引桥梁端纵向位移、主引桥梁端横向位移和梁端竖向转角，其中梁端纵向位移为主引桥的主梁端部沿桥轴向的位移，梁端横向位移为主引桥的主梁端部沿与桥轴向垂直的水平方向位移；所述主引桥梁端纵向位移的测量采用磁致伸缩位移传感器，如图3a和3b所示，所述磁致伸缩位移传感器的一端通过膨胀螺栓将传感器支架13固定在墩台23上，另一端通过专用卡具26安装在主梁梁底，所述磁致伸缩位移传感器的不锈钢测杆27与所述专用卡具26之间可纵向滑动；所述主引桥梁端横向位移的测量采用激光位移传感器31，如图4所示，所述激光位移传感器31通过膨胀螺栓将安装架固定在所述墩台23上，在梁端支座的底部还固定有激光透射面板30，所述激光透射面板30与梁端支座的底部同步运动，实现梁端支座横向位移的非接触测量，从而也保证横向位移的测量不受纵向位移的影响；所述梁端竖向转角的测量采用倾角仪测量，所述倾角仪的安装底板通过卡具或胶粘方式固定在主梁梁底中部的下表面；
伸缩装置主体监测子模块，用于监测伸缩装置的纵向位移、横向位移、应变和竖向挠度，其中伸缩装置的纵向位移、横向位移的方向分别与主引桥梁端纵向位移、横向位移的方向相同；所述伸缩装置纵向位移的测量采用磁致伸缩位移传感器，如图5a所示，所述磁致伸缩位移传感器一端固定在主桥端固定钢枕端部的下表面或侧面，另一端固定在滑动钢枕或引桥端固定钢枕端部下表面或侧面，所述磁致伸缩位移传感器可随主桥纵向滑动。所述伸缩装置主体监测子模块中的磁致伸缩位移传感器在固定钢枕和滑动钢枕的两端均有设置，且在每端设置磁致伸缩位移传感器的数量根据滑动钢枕纵向位移测量点的数量确定。本实施例中，滑动钢枕3间相对位移测量采用磁致伸缩位移传感器，每个磁致伸缩位移传感器设置有2个磁环15，单侧使用两个磁致伸缩位移传感器完成5根轨枕4个间距的测量(以3根滑动钢枕3为例)，其中一个磁致伸缩位移传感器一端固定在主桥端固定钢枕端部的下表面上，另一端固定在引桥端不动钢枕另一端的端部下表面上且可纵向滑动，两个磁环15分别固定在前两个滑动钢枕端部下表面上；另一个磁致伸缩位移传感器一端固定在引桥端固定钢枕的下表面上，另一端固定在主桥端固定钢枕端部下表面上且可纵向滑动，两个磁环分别固定在后两个滑动钢枕上，从而实现轨枕间距位移、主引桥间位移的测量。所述伸缩装置横向位移的测量采用激光位移传感器，所述激光位移传感器分别安装在主、引桥伸缩装置位移箱处，测量支承梁相对于位移箱的相对横向位移；所述伸缩装置应变测量采用应变传感器34，如图5b～图5e所示，所述应变传感器分别固定在所述滑动钢枕跨中下表面、支承梁跨中下表面以及连杆中部和靠近节点部位；所述伸缩装置竖向挠度测量采用拉线位移计35，如图5f所示，所述拉线位移计分别固定在支承梁及滑动钢枕跨中，测量所述支承梁及滑动钢枕相对于墩台的相对位移；
梁端行车状态监测子模块，用于监测梁端区域轮轨垂向力和水平力的变化趋势以及脱轨系数、减载率和轮重；如图6所示，将滑动钢枕3及与所述滑动钢枕3相邻的固定钢枕2上的枕下铁垫板38更换为二维垫板传感器39，该二维垫板传感器除了具有铁垫板同等功能外，还具有轮轨垂向力、水平力测试功能；在相对钢轨固定区37的两轨枕支点中心处钢轨轨腰中性轴位置安装不打孔剪力传感器40并通过专用卡具固定；分别在相对钢轨滑动区36端部的两轨枕支点中心处钢轨轨腰中性轴位置及固定钢枕上方的钢轨轨腰中性轴位置安装打孔剪力传感器或点焊应变传感器41从而保证不影响梁端钢轨伸缩；
轨检车梁端检测子模块，大桥运营期通过轨检车检测梁端轨道几何参数，将上述环境影响变量监测子模块、主引桥梁端变位监测子模块、伸缩装置主体监测子模块、梁端行车状态监测子模块和轨检车梁端检测子模块的数据接入梁端伸缩装置智能监测系统，通过统计分析，形成对梁端轨道状态的监测和评估。
所述温湿度仪、风向风速仪、倾角仪、拉线位移计和各传感器的信号线缆均加装防护管后引至设在墩台上的仪表箱内。
如图6中所示，所述梁端行车状态监测子模块中打孔剪力传感器或点焊应变传感器之间的间距L大于所述二维垫板传感器的宽度且小于固定钢枕之间的间距。
所述伸缩装置主体监测子模块中的激光位移传感器在主、引桥伸缩装置位移箱处分别设置有两个。
本发明所述大跨度铁路钢桥梁端伸缩装置的智能监测体系是在开展大量的梁端变位分析和观测基础上，充分考虑不同型式大跨度铁路钢桥(拱桥、斜拉桥、悬索桥)的梁端变位特征提出的一类具有智能监测功能的梁端伸缩装置。在针对大跨度铁路钢桥开展梁端变位研究后发现，不同的桥梁结构型式和约束体系对应不同的梁端变位特征。以拱桥为例，往往在中间某墩设置纵向固定支座，对梁端纵向位移影响最大的是温度荷载；对斜拉桥和悬索桥，由于一般采用带纵向黏滞阻尼器的半漂浮体系，故梁端纵向位移主要受温度、纵向风、列车荷载和制动力的影响。同时，梁端纵向位移还需要考虑引桥的影响。梁端纵向位移是最为重要的伸缩装置设计参数之一。因此，需将其作为重点的监测内容，同时监测主引桥纵向位移，得出纵向相对位移；此外，伸缩装置滑动钢枕的纵向伸缩位移、相邻滑动钢枕的纵向位移差造成的轨枕歪斜度也同样属于纵向伸缩位移的监测范畴，其直接影响线路刚度，从而影响行车的平稳性。
通过大量的现场调研后发现，伸缩装置受温度、风等影响使得主引桥横向存在变形差。风荷载和温度引起的横向位移具有不同的特征，风荷载引起梁端横向的整体位移，温度则通过钢梁的“热胀冷缩”使其产生横向变形。由于梁缝宽度较小，而梁端横向折角要求小于1‰rad，以梁缝最大宽度2500mm为例，则对应的最大允许横向位移差为2.5mm。对大跨度铁路钢桥而言一般通过在主梁中部布置横向固定支座(或在钢梁横向两侧布置横向抗风支座)限制风荷载引起的横向整体偏移；而温度引起的钢梁伸缩变形与引桥间的横向位移差则通过合理布设主引桥支座来考虑。由于梁缝宽度受伸缩影响是不断变化的，因而当明显升温时，此时梁缝宽度最小，对由温度引起的主引桥横向位移差的要求将更为严格。当横向位移差超限后，伸缩装置的连杆结构将出现弯曲或扭曲变形，导致线路出现几何状态不良病害；同时，列车通过该区域时将面对较大的横向折角，从而带来行车安全的影响。因此，本发明提出将主引桥横向位移差作为智能监测功能中关键内容之一，该监测内容同时可以反映主、引桥之间的横向折角。此外，大跨度铁路钢桥的梁端竖向转角也是重点监测内容，过大的竖向转角将引起梁端扣件的上拔或下压，影响轨道受力和几何状态。梁端伸缩装置的纵向、横向位移应成为监测关注重点，此外，还应监测列车通过时伸缩装置的竖向变形、关键截面的应变特征，还应考虑视频监控系统，以便可以实时通过图像观测的到伸缩装置工作状态。
在梁端设置伸缩装置的目的在于适应梁端伸缩、保证梁端的行车状态，对行车状态参数的实时监测也可以反映伸缩装置的工作状态。通过在梁端安装轮轨力连续测试系统，可以同时监测车速、轮重、减载率、脱轨系数、轮轴横向力等参数，从而对梁端行车状态进行评估，作为伸缩装置工作状态的技术评判标准之一。在大桥运营期间，结合线路轨检车数据，可对钢轨几何状态进行评判，作为养修的依据。
智能梁端伸缩装置融合环境监测数据、主引桥梁端变位监测数据、伸缩装置主体监测数据、行车状态监测数据和线路轨检车数据，形成一个完整的监测体系，通过对各监测子模块的数据采集、传输、融合、分析、评估，实现对梁端区域工作状态的合理评估和预测。将具有上述监测、评估和预测功能的梁端伸缩装置监测体系和各监测子模块具体的监测内容，作为本专利保护的具体内容之一。监测体系为针对国内大跨度铁路钢桥下承式梁端伸缩装置首次提出，具有创新性和先进性。
为实现以上具备监测功能的梁端伸缩装置产品，需要在伸缩装置区域设计系统安装方案。将这部分内容作为本专利保护的具体内容之二。
综上：
1、通过针对大跨度铁路钢桥开展的梁端变位分析和现场监测，总结得出了大跨度铁路钢桥梁端变位的基本特征和主要影响因素，由此提出智能大跨度铁路钢桥梁端伸缩装置的监测体系与监测子模块，特别是各子模块中的具体监测指标，是首次针对大跨度铁路钢桥的梁端部位和伸缩装置提出的，具有创新性和先进性，也是本发明的关键点和保护点。
2、针对智能大跨度铁路钢桥梁端伸缩装置监测功能实现开展的系统安装方案研究提出了针对环境影响变量监测子模块、主引桥梁端变位监测子模块、伸缩装置主体监测子模块、梁端行车状态监测子模块的系统安装方案，各子模块的系统安装方案是实现梁端伸缩装置产品监测功能的关键，也是本发明的关键点和保护点。
3、对梁端行车状态的监测实现了连续轮轨力的测试，而不同于以往仅能监测某个断面的行车状态，从而可以得出列车通过梁端范围时的轮轨垂向力、水平力变化趋势以及脱轨系数、减载率、轮重等动力学指标，实现对梁端行车状态的合理监测、评估。实现从轨检车得到的轨道几何状态指标与梁端行车状态指标的数据关联，结合对桥梁结构梁端部位和伸缩装置的监测，可全面实现桥梁-伸缩装置-钢轨-行车状态的完整数据链，为工务养修部门提供全面、系统指导。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (3)
1.一种大跨度铁路钢桥梁端伸缩装置的智能监测体系，其特征在于，包括：
环境影响变量监测子模块，由温湿度仪和风向风速仪集成，固定在桥梁边墩墩台或墩台护栏上；
主引桥梁端变位监测子模块，用于监测主引桥梁端纵向位移、主引桥梁端横向位移和梁端竖向转角；其中所述主引桥梁端纵向位移的测量采用磁致伸缩位移传感器，所述磁致伸缩位移传感器的一端固定在墩台（23）上，另一端通过专用卡具（26）安装在主梁梁底，所述磁致伸缩位移传感器的不锈钢测杆（27）与所述专用卡具（26）之间可纵向滑动；所述主引桥梁端横向位移的测量采用激光位移传感器（31），所述激光位移传感器（31）通过安装架固定在所述墩台（23）上，在梁端支座的底部还固定有激光透射面板（30），所述激光透射面板（30）与梁端支座的底部同步运动；所述梁端竖向转角的测量采用倾角仪测量，所述倾角仪固定在主梁梁底中部的下表面；
伸缩装置主体监测子模块，用于监测伸缩装置的纵向位移、横向位移、应变和竖向挠度；所述伸缩装置纵向位移的测量采用平行于钢轨设置的磁致伸缩位移传感器，所述磁致伸缩位移传感器一端固定在主桥端固定钢枕端部的下表面或侧面，另一端固定在滑动钢枕或引桥端固定钢枕端部下表面或侧面，所述磁致伸缩位移传感器随主桥可纵向滑动；所述伸缩装置主体监测子模块中的磁致伸缩位移传感器在固定钢枕和滑动钢枕的两端均有设置，且在每端设置磁致伸缩位移传感器的数量根据滑动钢枕纵向位移测量点的数量确定；所述伸缩装置横向位移的测量采用激光位移传感器，所述激光位移传感器分别安装在主、引桥伸缩装置位移箱处，测量主、引桥位移箱的相对横向位移；所述伸缩装置应变测量采用应变传感器（34），所述应变传感器分别固定在所述滑动钢枕跨中下表面、支承梁跨中下表面以及连杆中部和靠近节点部位；所述伸缩装置竖向挠度测量采用拉线位移计（35），所述拉线位移计分别固定在支承梁及滑动钢枕跨中，测量所述支承梁及滑动钢枕相对于墩台的相对位移；
梁端行车状态监测子模块，用于监测梁端区域轮轨垂向力和水平力的变化趋势以及脱轨系数、减载率和轮重；将滑动钢枕（3）及与所述滑动钢枕（3）相邻的固定钢枕（2）上的枕下铁垫板（38）更换为二维垫板传感器（39）；在相对钢轨固定区（37）的两轨枕支点中心处钢轨轨腰中性轴位置安装不打孔剪力传感器（40）；分别在相对钢轨滑动区（36）端部的两轨枕支点中心处钢轨轨腰中性轴位置及固定钢枕上方的钢轨轨腰中心轴位置安装打孔剪力传感器或点焊应变传感器（41）；
轨检车梁端检测子模块，大桥运营期通过轨检车检测梁端轨道几何参数，将上述环境影响变量监测子模块、主引桥梁端变位监测子模块、伸缩装置主体监测子模块、梁端行车状态监测子模块和轨检车梁端检测子模块的数据接入梁端伸缩装置智能监测系统，通过统计分析，形成对梁端轨道状态的监测和评估；
其中，所述温湿度仪、风向风速仪、倾角仪、拉线位移计和各传感器的信号线缆均加装防护管后引至设在墩台上的仪表箱内。
2.根据权利要求1所述的大跨度铁路钢桥梁端伸缩装置的智能监测体系，其特征在于，所述梁端行车状态监测子模块中打孔剪力传感器或点焊应变传感器之间的间距L大于所述二维垫板传感器的宽度且小于固定钢枕之间的间距。
3.根据权利要求1所述的大跨度铁路钢桥梁端伸缩装置的智能监测体系，其特征在于，所述伸缩装置主体监测子模块中的激光位移传感器在主、引桥伸缩装置位移箱处分别设置有两个。
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