CN110763098A - 用于测量板梁铰缝间竖向相对位移的游标尺及其使用方法 - Google Patents

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高敏
王勤
蒋洪新
司奎
姚胜秦
兰海
张�杰
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Abstract

本发明涉及以使用机械测量方法为其特征的滑规量具领域，具体为一种用于测量板梁铰缝竖向相对位移的游标尺及其使用方法。一种用于测量板梁铰缝间竖向相对位移的游标尺，包括滑动标尺(1)，其特征是：还包括上滑标(2)、下滑标(3)、固定架(4)和位移调节器(5)，滑动标尺(1)套设在固定架(4)右支撑杆(42)的尺孔(44)内；上滑标(2)套设在滑动标尺(1)的上部；下滑标(3)套设在滑动标尺(1)的下部。一种用于测量板梁铰缝间竖向相对位移的游标尺的使用方法，其特征是：按如下步骤依次实施：①固定；②测量；③读数。本发明结构简单，使用方便，读数准确，安全可靠，适应性强。

Description

用于测量板梁铰缝间竖向相对位移的游标尺及其使用方法
技术领域
本发明涉及以使用机械测量方法为其特征的滑规量具领域，具体为一种用于测量板梁铰缝间竖向相对位移的游标尺及其使用方法。
背景技术
在跨径22m以下的中小桥梁中，普遍采用预制空心板简支梁结构，空心板梁之间通过铰接缝传递剪力的方式来实现荷载的横向传递，实现空心板梁整体受力特性。铰接缝作为一般受力构件发挥着重要的联接作用，空心板铰接缝一旦失效则会影响车轮荷载的横向传递，加剧桥面铺装开裂，从而造成单梁受力，严重影响桥梁的结构安全。
目前对铰接缝损伤程度的判别主要有定性及定量两种方式，定性的方式是通过有经验的桥梁检测工程师对铰接缝进行现场的外观检查，从铰接缝破损可能导致的现象判别铰接缝损伤程度。这种方法主观性大，对操作人员要求较高，难以获得较为稳定、准确的测量结果。定量方式，一种是基于铰接缝之间相对位移差的判别方式，一种是基于梁体应变、加速度等参数的BAM分析方法。在现有的定量方式中，为了准确某获取一时间段内铰接缝的竖向相对位移的极大值ΔMax及极小值Δmin从而计算出铰缝间竖向相对位移，需要准备设备较多，如电测位计，位移传感器，数据连接线，数据采集设备，电脑，发电机等，需要通过长时间不间断采样，且需要人工值守，现场实施成本及难度均较大。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，提供一种结构简单、使用方便、读数准确、安全可靠、适应性强的测量设备，本发明公开了一种用于测量板梁铰缝间竖向相对位移的游标尺及其使用方法。
本发明通过如下技术方案达到发明目的：
一种用于测量板梁铰缝间竖向相对位移的游标尺，包括滑动标尺，其特征是：还包括上滑标、下滑标、固定架和位移调节器，
滑动标尺的中部分别设有上零位线和下零位线，滑动标尺上零位线的上部和下零位线的下部分别设有上刻度线和下刻度线；上滑标的横截面为“C”形或“口”形，上滑标上设有上滑标零位线，上滑标上滑标零位线的上部设有上滑标刻度线，上滑标的一侧设有上锁扣；下滑标的横截面为“C”形或“口”形，下滑标上设有下滑标零位线，下滑标下滑标零位线的下部设有下滑标刻度线，下滑标的一侧设有下锁扣；
固定架包括左支撑杆、右支撑杆和连接杆，左支撑杆高于右支撑杆，左支撑杆和右支撑杆通过连接杆连接，右支撑杆上设有尺孔；
滑动标尺套设在右支撑杆的尺孔内，且上零位线和下零位线分别设于右支撑杆的上方和下方；上滑标套设在滑动标尺的上部且沿滑动标尺的上部移动，上滑标零位线和上零位线互相对齐且上滑标刻度线和上刻度线互相正对，上锁扣的内端抵住滑动标尺上部的外侧面；下滑标套设在滑动标尺的下部且沿滑动标尺的下部移动，下滑标零位线和下零位线互相对齐且下滑标刻度线和下刻度线互相正对，下锁扣的内端抵住滑动标尺下部的外侧面；
位移调节器包括顶定位块、调节片和铰接螺钉，顶定位块的下部设有下定位孔，调节片的上部和下部分别设有上调节孔和下调节孔，滑动标尺的顶部设有标尺定位孔，顶定位块的下定位孔和调节片的上调节孔对齐后穿入铰接螺钉连接固定，调节片的下调节孔和滑动标尺的标尺定位孔对齐后穿入铰接螺钉连接固定。
所述的用于测量板梁铰缝间竖向相对位移的游标尺，其特征是：
滑动标尺的标尺定位孔为长孔，标尺定位孔的高度是宽度的2～5倍；
上锁扣和下锁扣都选用定位螺钉；
设：上滑标刻度线单位刻度的长度和上刻度线单位刻度的长度之比为a，下滑标刻度线单位刻度的长度和下刻度线单位刻度的长度之比为b，a取90%、95%或98%，b取90%、95%或98%。
所述的用于测量板梁铰缝间竖向相对位移的游标尺的使用方法，其特征是：按如下步骤依次实施：
① 固定：选取相邻设置的左板梁和右板梁，左板梁和右板梁之间设有铰接缝；
将固定架的左支撑杆贴合在左板梁的底面上并用膨胀螺钉将左支撑杆固定在左板梁的底面上；
将滑动标尺套设在右支撑杆的尺孔内，使上零位线和下零位线分别设于右支撑杆的上方和下方；
将上滑标套设在滑动标尺的上部且沿滑动标尺的上部移动，使上滑标零位线和上零位线互相对齐且上滑标刻度线和上刻度线互相正对，使上锁扣的内端抵住滑动标尺上部的外侧面以固定上滑标；
将下滑标套设在滑动标尺的下部且沿滑动标尺的下部移动，使下滑标零位线和下零位线互相对齐且下滑标刻度线和下刻度线互相正对，使下锁扣的内端抵住滑动标尺下部的外侧面以固定下滑标；
在没有车辆通行于左板梁和右板梁上的情况下，使顶定位块的下定位孔和调节片的上调节孔对齐后穿入铰接螺钉连接固定，使调节片的下调节孔和滑动标尺的标尺定位孔对齐后穿入铰接螺钉连接固定，将顶定位块的顶面贴合在右板梁的底面上并用胶水将顶定位块粘接在右板梁的底面上，使左支撑杆和右支撑杆分别设于铰接缝的两侧，随后放松上锁扣和下锁扣；
② 测量：当左板梁和右板梁在使用过程中由于车辆行驶等原因承载外加负荷时，左板梁和右板梁在垂直方向上发生相对位移，在和左板梁固定的固定架的带动下，滑动标尺和上滑标、滑动标尺和下滑标同步发生相对位移；
③ 读数：分别读出上滑块在滑动标尺上部的读数a和下滑块在滑动标尺下部的读数b，即可得出铰接缝在垂直方向上位移的极大值ΔSMax及极小值ΔSmin，进而计算出铰接缝竖向相对位移量S=ΔSMax+ΔSmin；
更换不同单位刻度长度的上滑标和下滑标，可以将测量的精度调整为在0.02mm、0.05mm及0.10mm，以便用于不同跨度的桥梁铰接缝相对位移测量。
本发明在准确、实用、简单、高效的指导原则下，基于游标卡尺的原理，提出了一种不需要供电，无人值守，可长期实用，并且直接读出位移的极大值及极小值的机械式检测方法，并据此开发出相关的测试设备；同时可利用精度不同的滑标，调节铰接缝的测量精度，可在0.02mm、0.05mm及0.10mm范围内调节，以便用于不同跨度的桥梁铰接缝相对位移测量。
本发明具有如下有益效果：
1. 无需供电，可独立使用，能准确获得铰接缝的竖向相对位移的极大值Δmax及极小值Δmin。
2. 安装好以后，可以无人值守采样，滑动尺在上下移动过程中，将上下滑块标尺滑动到极大值ΔMax及极小值Δmin处，并且可以直接读数，准确测量出某一关注的时间段内的铰接缝相对位移的极大值及极小值。
3. 更换不同的上下不同标尺，可以调整测量精度在0.02mm、0.05mm及0.10mm，以便用于不同跨度的桥梁铰接缝相对位移测量，具有良好的通用性。
4. 成本低廉，相较于电测位移计的系统来说（位移传感器，采集器，供电系统，采样电脑），该专用游标尺成本低廉，成本价低廉，可大范围使用。
5. 机械构件，可靠性强，不受环境、温度、光电辐射等信号干扰，数据准确。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明中滑动标尺和位移调节器的连接示意图；
图3是本发明中上滑标的主视图；
图4是本发明中上滑标的俯视图；
图5是本发明中下滑标的主视图；
图6是本发明中下滑标的俯视图；
图7是本发明中固定架的结构示意图；
图8是本发明使用时的结构示意图。
具体实施方式
以下通过具体实施例进一步说明本发明。
实施例1
一种用于测量板梁铰缝间竖向相对位移的游标尺，包括滑动标尺1、上滑标2、下滑标3、固定架4和位移调节器5，如图1～图7所示，具体结构是：
滑动标尺1如图2所示：滑动标尺1的中部分别设有上零位线11和下零位线12，滑动标尺1上零位线11的上部和下零位线12的下部分别设有上刻度线13和下刻度线14；上滑标2如图3和图4所示：上滑标2的横截面为“C”形或“口”形，上滑标2上设有上滑标零位线21，上滑标2上滑标零位线21的上部设有上滑标刻度线22，上滑标2的一侧设有上锁扣23；下滑标3如图5和图6所示：下滑标3的横截面为“C”形或“口”形，下滑标3上设有下滑标零位线31，下滑标3下滑标零位线31的下部设有下滑标刻度线32，下滑标3的一侧设有下锁扣33；
固定架4如图7所示：固定架4包括左支撑杆41、右支撑杆42和连接杆43，左支撑杆41高于右支撑杆42，左支撑杆41和右支撑杆42通过连接杆43连接，右支撑杆42上设有尺孔44；
滑动标尺1套设在右支撑杆42的尺孔44内，且上零位线11和下零位线12分别设于右支撑杆42的上方和下方；上滑标2套设在滑动标尺1的上部且沿滑动标尺1的上部移动，上滑标零位线21和上零位线11互相对齐且上滑标刻度线22和上刻度线13互相正对，上锁扣23的内端抵住滑动标尺1上部的外侧面；下滑标3套设在滑动标尺1的下部且沿滑动标尺1的下部移动，下滑标零位线31和下零位线12互相对齐且下滑标刻度线32和下刻度线14互相正对，下锁扣33的内端抵住滑动标尺1下部的外侧面；
位移调节器5包括顶定位块51、调节片52和铰接螺钉53，顶定位块51的下部设有下定位孔511，调节片52的上部和下部分别设有上调节孔521和下调节孔522，滑动标尺1的顶部设有标尺定位孔15，顶定位块51的下定位孔511和调节片52的上调节孔521对齐后穿入铰接螺钉53连接固定，调节片52的下调节孔522和滑动标尺1的标尺定位孔15对齐后穿入铰接螺钉53连接固定。
本实施例中：
滑动标尺1的标尺定位孔15为长孔，标尺定位孔15的高度是宽度的2～5倍，以便于上下调节滑动标尺1；
上锁扣23和下锁扣33都选用定位螺钉；
设：上滑标刻度线22单位刻度的长度和上刻度线13单位刻度的长度之比为a，下滑标刻度线32单位刻度的长度和下刻度线14单位刻度的长度之比为b，a取90%、95%或98%，b取90%、95%或98%。
本实施例使用时，按如下步骤依次实施：
① 固定：如图8所示：选取相邻设置的左板梁71和右板梁72，左板梁71和右板梁72之间设有铰接缝73；
将固定架4的左支撑杆41贴合在左板梁71的底面上并用膨胀螺钉81将左支撑杆41固定在左板梁71的底面上；
将滑动标尺1套设在右支撑杆42的尺孔44内，使上零位线11和下零位线12分别设于右支撑杆42的上方和下方；
将上滑标2套设在滑动标尺1的上部且沿滑动标尺1的上部移动，使上滑标零位线21和上零位线11互相对齐且上滑标刻度线22和上刻度线13互相正对，使上锁扣23的内端抵住滑动标尺1上部的外侧面以固定上滑标2；
将下滑标3套设在滑动标尺1的下部且沿滑动标尺1的下部移动，使下滑标零位线31和下零位线12互相对齐且下滑标刻度线32和下刻度线14互相正对，使下锁扣33的内端抵住滑动标尺1下部的外侧面以固定下滑标3；
在没有车辆通行于左板梁71和右板梁72上的情况下，使顶定位块51的下定位孔511和调节片52的上调节孔521对齐后穿入铰接螺钉53连接固定，使调节片52的下调节孔522和滑动标尺1的标尺定位孔15对齐后穿入铰接螺钉53连接固定，将顶定位块51的顶面贴合在右板梁72的底面上并用胶水82将顶定位块51粘接在右板梁72的底面上，使左支撑杆41和右支撑杆42分别设于铰接缝73的两侧，随后放松上锁扣23和下锁扣33；
② 测量：当左板梁71和右板梁72在使用过程中由于车辆行驶等原因承载外加负荷时，左板梁71和右板梁72在垂直方向上发生相对位移，在和左板梁71固定的固定架4的带动下，滑动标尺1和上滑标2、滑动标尺1和下滑标3同步发生相对位移；
③ 读数：分别读出上滑块2在滑动标尺1上部的读数a和下滑块3在滑动标尺1下部的读数b，即可得出铰接缝73在垂直方向上位移的极大值ΔSMax及极小值ΔSmin，进而计算出铰接缝73竖向相对位移量S=ΔSMax+ΔSmin；
更换不同单位刻度长度的上滑标和下滑标，可以将测量的精度调整为在0.02mm、0.05mm及0.10mm，以便用于不同跨度的桥梁铰接缝相对位移测量。

Claims (3)

1.一种用于测量板梁铰缝间竖向相对位移的游标尺，包括滑动标尺(1)，其特征是：还包括上滑标(2)、下滑标(3)、固定架(4)和位移调节器(5)，
滑动标尺(1)的中部分别设有上零位线(11)和下零位线(12)，滑动标尺(1)上零位线(11)的上部和下零位线(12)的下部分别设有上刻度线(13)和下刻度线(14)；上滑标(2)的横截面为“C”形或“口”形，上滑标(2)上设有上滑标零位线(21)，上滑标(2)上滑标零位线(21)的上部设有上滑标刻度线(22)，上滑标(2)的一侧设有上锁扣(23)；下滑标(3)的横截面为“C”形或“口”形，下滑标(3)上设有下滑标零位线(31)，下滑标(3)下滑标零位线(31)的下部设有下滑标刻度线(32)，下滑标(3)的一侧设有下锁扣(33)；
固定架(4)包括左支撑杆(41)、右支撑杆(42)和连接杆(43)，左支撑杆(41)高于右支撑杆(42)，左支撑杆(41)和右支撑杆(42)通过连接杆(43)连接，右支撑杆(42)上设有尺孔(44)；
滑动标尺(1)套设在右支撑杆(42)的尺孔(44)内，且上零位线(11)和下零位线(12)分别设于右支撑杆(42)的上方和下方；上滑标(2)套设在滑动标尺(1)的上部且沿滑动标尺(1)的上部移动，上滑标零位线(21)和上零位线(11)互相对齐且上滑标刻度线(22)和上刻度线(13)互相正对，上锁扣(23)的内端抵住滑动标尺(1)上部的外侧面；下滑标(3)套设在滑动标尺(1)的下部且沿滑动标尺(1)的下部移动，下滑标零位线(31)和下零位线(12)互相对齐且下滑标刻度线(32)和下刻度线(14)互相正对，下锁扣(33)的内端抵住滑动标尺(1)下部的外侧面；
位移调节器(5)包括顶定位块(51)、调节片(52)和铰接螺钉(53)，顶定位块(51)的下部设有下定位孔(511)，调节片(52)的上部和下部分别设有上调节孔(521)和下调节孔(522)，滑动标尺(1)的顶部设有标尺定位孔(15)，顶定位块(51)的下定位孔(511)和调节片(52)的上调节孔(521)对齐后穿入铰接螺钉(53)连接固定，调节片(52)的下调节孔(522)和滑动标尺(1)的标尺定位孔(15)对齐后穿入铰接螺钉(53)连接固定。
2.如权利要求1所述的用于测量板梁铰缝间竖向相对位移的游标尺，其特征是：
滑动标尺(1)的标尺定位孔(15)为长孔，标尺定位孔(15)的高度是宽度的2～5倍；
上锁扣(23)和下锁扣(33)都选用定位螺钉；
设：上滑标刻度线(22)单位刻度的长度和上刻度线(13)单位刻度的长度之比为a，下滑标刻度线(32)单位刻度的长度和下刻度线(14)单位刻度的长度之比为b，a取90%、95%或98%，b取90%、95%或98%。
3.如权利要求1或2所述的用于测量板梁铰缝间竖向相对位移的游标尺的使用方法，其特征是：按如下步骤依次实施：
① 固定：选取相邻设置的左板梁(71)和右板梁(72)，左板梁(71)和右板梁(72)之间设有铰接缝(73)；
将固定架(4)的左支撑杆(41)贴合在左板梁(71)的底面上并用膨胀螺钉(81)将左支撑杆(41)固定在左板梁(71)的底面上；
将滑动标尺(1)套设在右支撑杆(42)的尺孔(44)内，使上零位线(11)和下零位线(12)分别设于右支撑杆(42)的上方和下方；
将上滑标(2)套设在滑动标尺(1)的上部且沿滑动标尺(1)的上部移动，使上滑标零位线(21)和上零位线(11)互相对齐且上滑标刻度线(22)和上刻度线(13)互相正对，使上锁扣(23)的内端抵住滑动标尺(1)上部的外侧面以固定上滑标(2)；
将下滑标(3)套设在滑动标尺(1)的下部且沿滑动标尺(1)的下部移动，使下滑标零位线(31)和下零位线(12)互相对齐且下滑标刻度线(32)和下刻度线(14)互相正对，使下锁扣(33)的内端抵住滑动标尺(1)下部的外侧面以固定下滑标(3)；
在没有车辆通行于左板梁(71)和右板梁(72)上的情况下，使顶定位块(51)的下定位孔(511)和调节片(52)的上调节孔(521)对齐后穿入铰接螺钉(53)连接固定，使调节片(52)的下调节孔(522)和滑动标尺(1)的标尺定位孔(15)对齐后穿入铰接螺钉(53)连接固定，将顶定位块(51)的顶面贴合在右板梁(72)的底面上并用胶水(82)将顶定位块(51)粘接在右板梁(72)的底面上，使左支撑杆(41)和右支撑杆(42)分别设于铰接缝(73)的两侧，随后放松上锁扣(23)和下锁扣(33)；
② 测量：当左板梁(71)和右板梁(72)在使用过程中承载外加负荷时，左板梁(71)和右板梁(72)在垂直方向上发生相对位移，在和左板梁(71)固定的固定架(4)的带动下，滑动标尺(1)和上滑标(2)、滑动标尺(1)和下滑标(3)同步发生相对位移；
③ 读数：分别读出上滑块(2)在滑动标尺(1)上部的读数a和下滑块(3)在滑动标尺(1)下部的读数b，即可得出铰接缝(73)在垂直方向上位移的极大值ΔSMax及极小值ΔSmin，进而计算出铰接缝(73)竖向相对位移量S=ΔSMax+ΔSmin。
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