CN110514125A - 一种双钢片桥梁位移监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及桥梁监测工程中的一种双钢片桥梁位移监测方法，该监测方法的系统主要由铰接接头、弹簧U型钢片、光缆、钢板、滑轮组、光纤跳线、滑轮轨道、光纤解调仪组成。所述光缆粘贴于两个上下排列的弹簧U型钢片上，光缆之间利用光纤跳线连接。所述光纤解调仪发出的探测光入射到光缆上并监测后向瑞丽散射光的强度,可构成后向瑞丽散射光的强度与弹簧U型钢片位移的经验公式。在监测时可以根据监测区域弹簧U型钢片上光缆的后向瑞丽散射光的强度变化得知该弹簧U型钢片产生的位移，即可计算出该待测点的位移。本发明采用分布式光纤传感技术，抗干扰能力强、灵敏度高、稳定性好、经济性等优势，可实现远距离监测桥梁安全状况。
Description
技术领域：
本发明涉及桥梁监测工程使用的一种双钢片桥梁位移监测方法。
背景技术：
目前城市高架桥日益增加，对桥梁安全越来越重视。车辆高速的行驶会对桥梁梁体产生位移，使得梁与桥台的位移发生改变，会影响车辆行驶的稳定性、舒适性。因此需要对桥梁梁体位移进行长期的动态监测，进行实时监控。传统梁体位移监测方法可采用GPS、极坐标精密量距、导线测量、水准测量，但是传统监测方法可能会耗费大量的人力物力财力，不经济。随着社会的发展，需要更精确、更快、更经济的办法。目前仍然没有方法使之得到很好的效果，而且也需要注重成本及耐久性。总而言之，目前的方法并不理想，弊大于利，难以在工程中普及。
发明内容
本发明目的是为了弥补工程中监测方法技术的不足，提出了一种双钢片桥梁位移监测方法，该方法抗干扰能力强、灵敏度高、稳定性好，可实现远距离监测桥梁安全状况。
本发明采用的技术方法是：
本发明一种双钢片桥梁位移监测方法，系统主要由光缆、弹簧U型钢片、铰接接头、光纤跳线、滑轮组、滑轮轨道、钢板、光纤解调仪组成。所述光缆粘贴于上下并列的两个弹簧U型钢片上，光缆之间用光纤跳线连接，将上方弹簧U型钢片的一侧用铰接接头连接在钢板上，钢板固定在挡块上，另一侧利用铰接接头连接梁的侧面；下方弹簧U型钢片的一侧固定在钢板上，另一侧连接滑轮组且在梁体侧面相同高度位置处设置滑轮轨道，使滑轮组能够在滑轮轨道内工作，弹簧U型钢片上光缆通过光纤跳线连接至光纤解调仪，且远程监控弹簧U型钢片上光缆的后向瑞丽散射光强度的变化。在弹簧U型钢片上施加一个已知力F，光纤解调仪内部的光源发出的探测光入射到监测区域的光缆上，且所述光纤解调仪用于解调光缆产生的后向瑞丽散射光的强度信号，输出解调数据即该力所产生的后向瑞丽散射光的强度。已知力和弹簧U型钢片的弹性系数，则可计算出弹簧U型钢片产生的位移。综上所述，可以构成后向瑞丽散射光的强度与弹簧U型钢片位移的关系。进一步，在监测时可以根据监测区域弹簧U型钢片上光缆的后向瑞丽散射光的强度变化得到该弹簧U型钢片产生的位移，即可计算出梁体待测点的位移。
本发明方法的优点：利用分布式光纤的传感原理，能远程实时监控桥梁的位移情况，抗干扰能力强、灵敏度高且成本较低。
附图说明
图1为双弹簧U型钢片结构示意图。
图2为双弹簧U型钢片安装结构示意图。
图3为滑轮轨道安装结构示意图。
图4为光纤解调仪监测系统结构示意图。
图中：1.铰接接头，2.弹簧U型钢片，3.光缆，4.钢板，5.滑轮组，6.光纤跳线，7.梁体，8.无滑轮组弹簧U型钢片，9.有滑轮组弹簧U型钢片，10.挡块，11.滑轮轨道，12.光纤解调仪。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
如图1、图3和图4所示，本发明一种双钢片桥梁位移监测方法，系统主要由铰接接头1、弹簧U型钢片2、光缆3、钢板4、滑轮组5、光纤跳线6、滑轮轨道11、光纤解调仪12组成。光纤解调仪12内部具有光源，该内部光源发出的探测光入射到监测区域内光缆3中，当梁体7受到外力并发生位移时，监测点的弹簧U型钢片2因受力发生形变产生位移，此时这段光缆3的折射率发生变化，则测得的后向瑞利散射光的强度也会随之变化。光缆3粘贴于弹簧U型钢片2上，使之成为一个整体，在弹簧U型钢片2上每施加一个力F，就会产生一个位移，光纤解调仪12就可以测得一个后向瑞丽散射光的强度，即可得到后向瑞丽散射光的变化强度与弹簧U型钢片2位移之间的关系。光缆3粘贴于两个上下并列的弹簧U型钢片2上，光缆3之间用光纤跳线6连接，将上方弹簧U型钢片2的一侧用铰接接头1连接在钢板4上，钢板4固定在挡块10上，另一侧利用铰接接头1连接梁体7的侧面；下方弹簧U型钢片2的一侧固定在钢板4上，另一侧连接滑轮组5且在梁体7侧面相同高度位置处设置滑轮轨道11，使滑轮组5能够在滑轮轨道11内工作，弹簧U型钢片2上光缆3通过光纤跳线6连接至光纤解调仪12，且远程监控弹簧U型钢片2上光缆3的后向瑞丽散射光强度的变化以监测待测点的位移。当梁体7发生位移时，根据光纤解调仪12解调的后向瑞丽散射光强度可以得到无滑轮组弹簧U型钢片8的位移值和有滑轮组弹簧U型钢片9的位移值，无滑轮组弹簧U型钢片8的位移值表示的是梁体7该点产生的总位移，有滑轮组弹簧U型钢片9表示的是梁体7该点产生的横桥向位移。若梁体7只产生横桥向位移，那么无滑轮组弹簧U型钢片8表示的位移值和有滑轮组弹簧U型钢片9表示的位移值相等且表示梁体7产生的横桥向位移；若梁体7只产生顺桥向位移，那么无滑轮组弹簧U型钢片8表示的位移值是梁体7该点产生的总位移，然而有滑轮组弹簧U型钢片9表示的位移值为零，因为滑轮组5可以在滑轮轨道11内工作，则忽略了梁体7产生的顺桥向位移，所以无滑轮组弹簧U型钢片8表示的位移值就是梁体7该点的顺桥向位移值的平方，开方即可得出梁体7该点的顺桥向位移值；若梁体7同时产生顺桥向和横桥向位移时，那么无滑轮组弹簧U型钢片8表示的位移值是梁体7该点产生的总位移，然而有滑轮组弹簧U型钢片9表示的位移值为梁体7在横桥向产生的位移值，根据计算能够得出梁体7该点产生的具体位移。图2为无滑轮组弹簧U型钢片8和有滑轮组弹簧U型钢片9的安装结构示意图。根据监测点的实际情况，将无滑轮组弹簧U型钢片8和有滑轮组弹簧U型钢片9固定于梁体7待测点，利用光纤跳线6远程连接，则可以进行远程监测梁体7的位移，实时跟踪桥梁的健康状况，保证桥梁的安全。
Claims (3)
1.一种双钢片桥梁位移监测方法，系统主要由铰接接头(1)、弹簧U型钢片(2)、光缆(3)、钢板(4)、滑轮组(5)、光纤跳线(6)、滑轮轨道(11)、光纤解调仪(12)组成，其特征在于：所述光缆(3)粘贴于上下并列的两个弹簧U型钢片(2)上，光缆(3)之间利用光纤跳线(6)进行连接，将上方弹簧U型钢片(2)的一侧用铰接接头(1)连接在钢板(4)上，钢板(4)固定在挡块(10)上，另一侧用铰接接头(1)连接梁体(7)的侧面；下方弹簧U型钢片(2)的一侧固定在钢板(4)上，另一侧连接滑轮组(5)且在梁体(7)侧面相同高度位置处设置滑轮轨道(11)，使滑轮组(5)能够在滑轮轨道(11)内工作，弹簧U型钢片(2)上的光缆(3)通过光纤跳线(6)连接至光纤解调仪(12)，且远程监控弹簧U型钢片(2)上光缆(3)的后向瑞丽散射光强度的变化以监测待测点的位移。
2.根据权利要求1所述的双钢片桥梁位移监测方法的系统，其特征在于：利用光缆(3)的传感原理和弹簧U型钢片(2)的弹簧特性，光缆(3)受到弹簧U型钢片(2)传递的压力时，会改变其折射率并改变后向瑞丽散射光的强度，且已知弹簧U型钢片(2)的弹性系数和所施加的力，则可计算出弹簧U型钢片(2)产生的位移，则可构造后向瑞丽散射光强度与弹簧U型钢片(2)位移之间的关系,系统在监测时可以根据监测区域弹簧U型钢片(2)上光缆(3)的后向瑞丽散射光的强度变化得知该弹簧U型钢片(2)产生的位移，即可计算出待测点的位移。
3.根据权利要求1所述的双钢片桥梁位移监测方法的系统，其特征在于：利用滑轮组(5)的特性，无滑轮组(5)的弹簧U型钢片(2)测量待测点的总位移，有滑轮组(5)的弹簧U型钢片(2)只测量待测点的横桥向位移，由于滑轮组在滑轮轨道内工作以至于忽略顺桥向位移，根据以上所测得的数据可以计算出待测点的具体位移。
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