CN111665006B - 一种桥梁的挠度测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种桥梁的挠度测量方法，在被检梁体上设置挠度测量装置，挠度测量装置包括悬挂于被检梁体下侧的水准仪和测量部件，水准仪用于检测测量部件的高度，测量部件包括设置于被检梁体端部的第一测量部件和设置于被检梁体挠度最大值处的第二测量部件，水准仪位于第一测量部件和第二测量部件之间，被检梁体上侧未加载荷时，水准仪测得第一测量部件、第二测量部件的高度为h1、h2，被检梁体的中部上侧施加载荷后，水准仪测得第一测量部件、第二测量部件的高度为H1、H2，则被检梁体中部的挠度值=（H1‑h1）+(H2‑h2)。本发明提供了一种可以准确测量梁体挠度的挠度测量装置。

Description

一种桥梁的挠度测量方法

技术领域

本发明涉及桥梁安全技术领域中的桥梁的挠度测量方法。

背景技术

新建桥梁和进行了加固或改建后的桥梁，需要通过荷载试验来检验桥梁结构的正常使用状态和承载能力是否符合设计要求。

其中挠度即梁体受载荷后，梁跨中部的最不利位置处的最大下沉距离是梁体安全性能的一个重要参数，此位置处梁体可产生最大挠度值，对应一个桥梁而说，其梁体的最大挠度产生位置即最不利位置处是已知确定的。现有技术进行挠度检测的手段主要有两种，一种是在梁体的最不利位置处与地面之间设置拉线位移传感器或激光位移传感器，在梁体最不利位置处上侧有车辆载荷时，检测梁跨中部产生的下沉距离，该种检测方式存在的问题在于，需要借助地面，地面的平整性会影响测量精度，当然在遇到跨水大桥，就无法设置传感器；另外一种是在桥面上设置挠度测量仪器，但是其存在以下问题，梁体的最不利位置处有车辆作为载荷存在，无法将挠度测量仪器设置于梁体的最不利位置处，此外，在梁体上侧已经铺好沥青路面，车辆载荷对沥青路面产生一定的弯沉量，该弯沉量会影响对梁体的挠度判断。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以测量梁体挠度的桥梁的挠度测量方法。

为解决上述技术问题，本发明中的技术方案如下：

一种桥梁的挠度测量方法，在被检梁体上设置挠度测量装置，挠度测量装置包括悬挂于被检梁体下侧的水准仪和测量部件，水准仪用于检测测量部件的高度，

挠度测量装置的布置形式有以下两种，

1）、水准仪设置于被检梁体的端部/挠度最大值处，对应的测量部件设置于被检梁体挠度最大值处/端部，被检梁体上侧未加载荷时，水准仪测得测量部件的高度为h，被检梁体的中部上侧施加载荷，水准仪测得测量部件的高度为H，则被检梁体中部的挠度值=H-h；

2）、测量部件包括设置于被检梁体端部的第一测量部件和设置于被检梁体挠度最大值处的第二测量部件，水准仪位于第一测量部件和第二测量部件之间，

被检梁体上侧未加载荷时，水准仪测得第一测量部件、第二测量部件的高度为h1、h2，被检梁体的中部上侧施加载荷后，水准仪测得第一测量部件、第二测量部件的高度为H1、H2，则被检梁体挠度最大值处的挠度值=（H1-h1）+(H2-h2)。

测量部件为外周设有刻度的悬锤。

水准仪通过水准仪支座与梁体底部相连，水准仪支座上设置有转动轴线沿上下方向延伸的转轴及驱动转轴转动的转轴驱动机构，水准仪固定于所述转轴上。

水准仪支座包括支座本体，支座本体上端具有用于与梁体底部粘接相连的粘接连接面，支座本体上设置有储胶囊，储胶囊的上端高于粘接连接面而用于梁体底部挤压，储胶囊上连接有用于向所述粘接连接面送胶液的胶液通道，胶液通道上设置有可破裂膜。

所述胶液通道包括位于所述粘接连接面上的胶液出孔和连接所述胶液出孔与储胶囊的连接通道。

胶液出孔为上小下大的大肚孔，可破裂膜设置于所述胶液出孔的孔口处。

支座本体上转动装配有顶推偏心轮，支座本体还设置有驱动顶推偏心轮转动的驱动电机，顶推偏心轮具有用于与梁体底部顶推配合以使得粘接连接面与所述梁体底部分离的顶推面，顶推偏心轮在转动过程中具有位置低于所述粘接连接面的低位和位置高于所述粘接连接面而实现顶推面与梁体底部顶推配合的高位。

本发明的有益效果为：本发明中，水准仪和两个与水准仪配套使用的第一测量部件和第二测量部件，这三个工件使用时，第二测量部件悬挂于梁体挠度最大值处下侧，第一测量部件悬挂于梁体长度方向的端部下侧，水准仪位于第一测量部件与第二测量部件之间，水准仪用于检测第一测量部件和第二测量部件的高度，在被检梁体最大挠度值处上侧未加载荷时，水准仪测得第一测量部件、第二测量部件的高度分别为h1和h2，在被检梁体最大挠度值处上侧施加载荷后，水准仪测得第一测量部件、第二测量部件的高度分别为H1和H2，则梁体的最大挠度值=（H1-h1）+(H2-h2)。本发明中挠度测量装置位于梁体底部，不依托于地面，因此跟地面的平整度无关，更非设置于梁体上侧，因此不受沥青层和载荷位置的影响，可以准确测量梁体的挠度值。

附图说明

图1是本发明中挠度测量方法的一个实施例的结构示意图；

图2是图1中水准仪与水准仪支座的配合示意图；

图3是图2中水准仪与转轴的配合示意图；

图4是图2中的A处放大图；

图5是图1中被检梁体未加载荷时的测量原理图；

图6是图1中被检梁体被施加载荷后的测量原理图；

图7是本发明中水准仪与无人机的配合示意图。

具体实施方式

一种桥梁的挠度测量方法的实施例如图1~7所示：在被检梁体19上设置挠度测量装置，挠度测量装置包括悬挂于被检梁体下侧的水准仪1、第一测量部件4、第二测量部件3，水准仪1用于测量第一测量部件4和第二测量部件3的高度，第一测量部件4悬挂于被检梁体19的端部，第二测量部件3悬挂于被检梁体19挠度最大值处，水准仪1位于第一测量部件4和第二测量部件3之间，被检梁体9上侧未加载荷时，水准仪测得第一测量部件、第二测量部件的高度为h1、h2；第二步，被检梁体的中部上侧施加载荷，水准仪测得第一测量部件、第二测量部件的高度为H1、H2，则被检梁体中部的挠度值=（H1-h1）+(H2-h2)。图中项30表示支撑梁体的橡胶支座。

为便于水准仪对第一测量部件和第二测量部件的高度进行测量，水准仪通过水准仪支座2与被检梁体的梁体底部相连，水准仪支座2上设置有转动轴线沿上下方向延伸的转轴及驱动转轴转动的转轴驱动机构，水准仪固定于所述转轴上，转轴驱动机构为减速电机，通过转轴驱动机构驱动转轴转动，使得水准仪可朝向第一测量部件来测量第一测量部件的高度，也可以朝向第二测量部件来测量第二测量部件的高度。转轴包括安装臂33、与水准仪支座2转动配合的竖向轴31、与安装臂并列布置的连接臂35和连接于安装臂33与连接臂35之间的竖向臂32，安装臂33、竖向臂32和连接臂35构成C形结构，水准仪1固定于安装臂33上端。

第一测量部件、第二测量部件为外周设有刻度的悬锤，悬锤由铟钢材料制成。悬锤通过悬锤支座5固定于被检梁体的底部，悬锤与悬锤支座之间通过挂绳连接。为方便悬锤支座、水准仪支座与梁体底部的连接，悬锤支座、水准仪支座与梁体底部相连采用相同的结构，现仅对水准仪支座2的具体结构进行详述。

水准仪支座2包括支座本体34，支座本体34的上端面为用于与梁体底面粘接相连的粘接连接面11。支座本体的左肩部和右肩部设置有安装槽7，各安装槽中均设置有用于储存胶液的储胶囊8，储胶囊8的上端高于粘接连接面11而用于被梁体底面挤压，储胶囊上连接有胶液通道，胶液通道包括位于粘接连接面上的胶液出孔10和连接胶液出孔10与储胶囊8的连接通道12，胶液出孔10为上小下大的大肚孔，胶液通道上设置有可破裂膜9，本实施例中可破裂膜9设置于胶液出孔10的孔口处。本实施例中，胶液出孔10有两组，每个胶液出孔组均包括多个胶液出孔，同一个胶液出孔组中的各胶液出孔通过连接通道12与对应储胶囊相连。

安装槽7中还转动安装有顶推偏心轮6，顶推偏心轮由电机驱动，顶推偏心轮具有用于与梁体底面顶推配合以使得粘接连接面与梁体底面分离的顶推面21，顶推偏心轮6在转动过程中具有位置低于所述粘接连接面的低位和位置高于所述粘接连接面而实现顶推面与被测量件顶推配合的高位。图2所示角度，左侧的顶推偏心轮6顺时针转动、右侧的顶推偏心轮逆时针转动可以实现将水准仪支座由梁体底面顶推脱离。胶液出孔10为上小下大的大肚孔结构，可破裂膜9设置于胶液出孔10的孔口处，这样一方面有助于可破裂膜被压力撕破，另外胶液固化后，固化的胶液即粘接结构充满胶液出孔和粘结连接面上，固化的胶液水准仪支座之间除了粘接力之外还有上小下大结构的挡止力，水准仪由梁体底部脱离时，粘接结构随水准仪支座一起由梁体底面脱离，避免梁体底面有粘接结构残余而需要再次高空作业清理的问题。

实际的桥梁中，有很多桥梁的下侧都是水，无法设置常规的地面升降机构，无法将工作人员送至桥梁的底部，有些地方即使能够设置升降机构，高空作业也是对工作人员心理的一种挑战。本发明中为了彻底解放工作人员，将水准仪支座和悬锤支座的涂胶固定和拆除均设置成自动模式，这样就可以借助一些顶升机构来完成水准仪和悬锤的安装。比如说通过无人机17来将水准仪支座固定于梁体19的底部，如图7所示，在无人机的壳体18顶部放置一个支撑架16，支撑架的顶部有定位凹槽22，将水准仪支座置于定位凹槽22中，无人机带着整个水准仪向上飞，直至粘接连接面与梁体的底面接触，此过程中，储胶囊被压迫，连接通道内的胶液压力增大，可破裂膜被挤破，胶液经孔口处流向整个粘接连接面，从而保证粘接连接面与梁体底部的固定，胶液出孔为大肚孔一方面可以保证可破裂膜被顺利挤破，另外在胶液固化后，胶液与大肚孔形成了一种挡止结构，可保证水准仪支座与梁体的固定强度，胶液优先选用快干胶，对于胶液而言，只需无人机顶推5~30秒，胶液就可以达到固化强度的85%，随后无人机可以撤离，静置一天后，可以达到胶液固化强度的100%。当检测结束后，电机驱动顶推偏心轮转动，顶推偏心轮顶推梁体从而实现水准仪支座与梁体的分离，水准仪掉落，可以通过网兜接住水准仪，防止水准仪摔坏，或者先用无人机承接住水准仪，顶推偏心轮再动作，将水准仪由梁体上顶脱。

被检梁体的最大挠度值处上侧未施加载荷时，通过水准仪测量第一测量部件、第二测量部件的高度，分别为h1和h2，当被检梁体的最大挠度值处上侧有车辆施加载荷时，桥梁会发生挠度变形，此时水准仪测量第一测量部件、第二测量部件的高度H1和H2，则H1-h1相当于梁体发生挠度变形时，第一测量部件、水准仪这两个点因梁体挠度变形产生的高度差△1，H2-h2相当于梁体发生挠度变形时，第二测量部件、水准仪这两个点因梁体挠度变形产生的高度差△2，被检梁体中部的挠度值=（H1-h1）+(H2-h2)。被检梁体的最大挠度值处是一个已知位置。

在本发明的其它实施例中，测量部件也可以只有一个，此时水准仪可以设置于被检梁体的端部，测量部件设置于被检梁体挠度最大值处，或者，水准仪设置于被检梁体挠度最大值处，测量部件设置于被检梁体的端部，被检梁体上侧未施加载荷时，水准仪测得测量部件的高度为h，被检梁体的中部上侧施加载荷后，水准仪测得测量部件的高度为H，则被检梁体的最大挠度值=H-h；顶推偏心轮也可以不设置于安装槽中，比如将顶推偏心轮设置于支座本体的侧面；胶液通道也可以仅设置于储胶囊上，比如说储胶囊上设置有出胶孔，可破裂膜设置于出胶孔处，该出胶孔构成胶液通道，当储胶囊被挤压时，可破裂膜被压破，胶液经出胶孔喷向粘接连接面。

Claims (4)

1.一种桥梁的挠度测量方法，其特征在于：在被检梁体上设置挠度测量装置，挠度测量装置包括悬挂于被检梁体下侧的水准仪和测量部件，水准仪用于检测测量部件的高度，

挠度测量装置的布置形式有以下两种，水准仪通过水准仪支座与梁体底部相连，水准仪支座上设置有转动轴线沿上下方向延伸的转轴及驱动转轴转动的转轴驱动机构，水准仪固定于所述转轴上，水准仪支座包括支座本体，支座本体上端具有用于与梁体底部粘接相连的粘接连接面，支座本体上设置有储胶囊，储胶囊的上端高于粘接连接面而用于梁体底部挤压，储胶囊上连接有用于向所述粘接连接面送胶液的胶液通道，胶液通道上设置有可破裂膜，支座本体上转动装配有顶推偏心轮，支座本体还设置有驱动顶推偏心轮转动的驱动电机，顶推偏心轮具有用于与梁体底部顶推配合以使得粘接连接面与所述梁体底部分离的顶推面，顶推偏心轮在转动过程中具有位置低于所述粘接连接面的低位和位置高于所述粘接连接面而实现顶推面与梁体底部顶推配合的高位，

1）、水准仪设置于被检梁体的端部/挠度最大值处，对应的测量部件设置于被检梁体挠度最大值处/端部，被检梁体的上侧未加载荷时，水准仪测得测量部件的高度为h，被检梁体的中部上侧施加载荷，水准仪测得测量部件的高度为H，则被检梁体中部的挠度值=H-h；

2）、测量部件包括设置于被检梁体端部的第一测量部件和设置于被检梁体挠度最大值处的第二测量部件，水准仪位于第一测量部件和第二测量部件之间，

被检梁体上侧未加载荷时，水准仪测得第一测量部件、第二测量部件的高度为h1、h2，被检梁体的中部上侧施加载荷后，水准仪测得第一测量部件、第二测量部件的高度为H1、H2，则被检梁体挠度最大值处的挠度值=（H1-h1）+(H2-h2)。

2.根据权利要求1所述的挠度测量方法，其特征在于：测量部件为外周设有刻度的悬锤。

3.根据权利要求1所述的挠度测量方法，其特征在于：所述胶液通道包括位于所述粘接连接面上的胶液出孔和连接所述胶液出孔与储胶囊的连接通道。

4.根据权利要求3所述的挠度测量方法，其特征在于：胶液出孔为上小下大的大肚孔，可破裂膜设置于所述胶液出孔的孔口处。

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