CN111780672A - 一种公路桥梁支座滑移量自动监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种公路桥梁支座滑移自动监测装置，属于工程施工监测领域。本发明包括刻度尺投影装置，摄像头，自行轨道装置，电机和蓄电池，以及太阳能电池板。所述的刻度尺投影装置将刻度尺影像投射到桥梁支座表面，通过固定在轨道小车上的摄像头拍摄或录像，读出图片或视频中桥梁支座上下板原对应位置处的刻度尺读数，进而计算出支座滑移量大小。在桥梁梁身底面合理布设安装金属槽型轨道，通过所述电机驱动轨道小车，带着刻度尺投影装置及摄像头移动，依次观察到多个桥梁支座多个面的支座滑移变化情况，达到自动监测的目的。利用所述的太阳能电池板为所述的蓄电池充电，再由所述的蓄电池给电机、摄像头以及刻度尺投影装置提供电能。

Description

一种公路桥梁支座滑移量自动监测装置

技术领域

本发明属于工程施工监测领域，具体涉及一种公路桥梁支座滑移量自动监测装置。

背景技术

随着我国经济的快速发展，城市化进程的加快，城市道路体系得到十足的发展与完善。但是，目前大多数省市的公路桥梁工程建设需求量降低，而桥梁维修加固工程逐年增多，大部分工程需要在施工期间对桥梁墩身位移变化进行监测。由于桥墩的不均匀沉降和变形，常会造成桥梁支座的滑移量增大，甚至超出安全限定值，工程中往往需要对桥梁支座定期更换。桥梁支座在桥墩的墩顶，大多距离地面十几米，甚至更高，受观测路径限制，常见的水准仪和全站仪并不能直接观测到桥梁支座滑移变化，如何观测到桥梁支座的滑移量是一个监测难题。

目前工程中采用较多的是在桥墩的墩顶处安装用于测量墩身与梁板间位移变化的弦式应变计，间接得到支座的滑移变化情况。但这种装置受环境影响较大，且每个桥墩必须设置一个弦式应变计，也无法分别得到支座四个面的偏移情况。另一种是定期使用桥梁检测车，人工读取桥梁支座滑移量，但租用桥梁检测车成本较高，且需要花费大量时间，无法做到长时间的连续每日监测。

因而，针对目前的桥梁工程施工现场监测中对于桥梁支座的滑移量监测难题，需要找到一种能直观得到支座偏移结果且成本低，可以连续长时间监测的监测方法。

发明内容

发明目的：针对支座滑移量监测难题，本发明提出一种公路桥梁支座滑移量自动监测装置，利用其能更加简单、直观、准确的测量桥梁支座滑移量。

技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：

一种公路桥梁支座滑移量自动监测装置，包括刻度尺投影装置，摄像头，自行轨道装置，电机和蓄电池，以及太阳能电池板；

所述的刻度尺投影装置为长方体盒状装置，其前表面为一个特制的刻度尺，所述的刻度尺只有在刻痕处透明，其余部分均为黑色涂料覆盖，刻度尺的中间刻度为零，向两边增大，具体长度可根据实际需要定制。在盒状装置的内部设置一个平行光源。平行光源照射在刻度尺上，从透明部分投射出来，得到刻度尺的投影。该投影被投射到桥梁支座上，用于测量桥梁支座滑移变化量。因为是平行光源，所以无论投射距离有多远，得到的刻度尺投影都与原刻度尺大小相同。优选的，盒状装置内的平行光源选择与桥梁支座颜色对比度高的颜色，使其受环境光源的影响较小。

所述的自行轨道装置，包括一个用于摄像头和刻度尺投影装置自由移动的金属槽型轨道和一个轨道小车。所述的轨道小车车身位于金属槽型轨道的外部，而轨道小车的车轮是处于槽型轨道的内部，被轨道所包裹，不易脱落。

在所述的轨道小车内部固定有为轨道小车提供动能的电机，以及作为电机、摄像头和刻度尺投影装置电源的蓄电池。所述的金属槽型轨道固定到桥梁梁身的底面。金属槽型轨道长度可根据施工现场监测需求情况确定，并合理布置槽型轨道的平面位置，使一套装置通过摄像头的移动，达到可观测到多个桥墩支座滑移情况的需求。

进一步的，若需要测量多个桥梁支座多个面的支座滑移情况，槽型轨道的平面布置成如下所述：在桥墩与桥墩间的轨道为直线型，轨道延伸到墩身位置时，线型变成圆形曲线绕墩身一周，这样摄像头就可以沿轨道绕墩身运行，可以观测到桥梁支座的四个面的支座偏移情况。但也有部分工程中，桥梁支座的滑移变化集中在顺着桥梁延伸的方向(顺桥向)，而垂直桥梁延伸方向(横桥向)变化量较小，这时仅需要对桥梁支座的顺桥向支座滑移变化量进行观测，故槽型轨道在平面上仅需布置成与桥梁前进方向平行的直线即可。该直线槽型轨道的长度可根据现场的待测桥梁支座数量和相互间距离来布置。为减少安装成本，可在顺桥向一侧的终点处渐变为缓和曲线，使轨道小车可行驶到顺桥向的另一侧。

所述的刻度尺投影装置与摄像头固定在一起，再利用构件与轨道小车相连接，构件的长度使得刻度尺投影装置在空间上位于桥梁支座的正前方，桥梁支座也处于摄像头的画面视野中。当电机启动时，轨道小车开始移动，带动所述的刻度尺投影装置与摄像头共同移动，进而使得监测人员可以利用摄像头观测到多个桥梁支座的多个面支座位移变化情况。

所述的刻度尺投影装置固定在摄像头上方，其前表面正对着桥梁支座方向。当装置运行到桥梁支座某一面的正前方时，平行光源透过装置前表面将刻度尺投影投射到所要测的桥梁支座侧面上。刻度尺投影和桥梁支座出现在位于刻度尺投影装置下方的摄像头画面视野中，监测人员通过远程连接摄像头，在移动端或PC端的软件中通过拍摄或录像记录下该时刻的支座滑移情况。对记录得到的照片或视频进行分析，读出桥梁支座上下板对应位置的刻度尺读数，两个读数间的差值即为桥梁支座滑移量。根据照片或视频中的桥梁支座可直接观察到桥梁支座的滑移方向。

所述的电机和蓄电池均与轨道小车安装在一起，随轨道小车一起移动。电机的功率能够带动摄像头及刻度尺投影装置共同沿槽型轨道行走。通过远程无线控制装置对电机实施远程控制，当电机启动时，驱动轨道小车沿槽型轨道前进，依次经过各桥梁支座的每一个侧面。此时工作中的刻度尺投影装置会将刻度尺的投影投射到桥梁支座上，而摄像头会同步将该场景记录下。当测量工作结束后，小车可反向移动到初始的槽型轨道端部位置，蓄电池将连接到太阳能电池板为其充电。

所述的轨道小车采用轮式结构，其轮子完全处于槽型轨道的内部，在其内部行走，确保小车行走时不会脱落。优选的，轮子采用三排并列布置，并列后轮的总长度大于槽型轨道的宽度。在曲线轨道与直线轨道交接处，轮子只能沿着既定的渐变曲线轨道行驶，无法突然变道。

所述的太阳能电池板及蓄电池作为包括电机、摄像头及刻度尺投影装置的电源。在金属槽型轨道的一端安装所述的太阳能电池板，太阳能电池板朝向向阳处，利用太阳能给所述的蓄电池充电，为整个装置提供电能。所述的蓄电池安装在电机旁，随轨道小车移动。轨道小车工作时由蓄电池提供电能，非工作时间小车会带动整个装置移动到初始的槽型轨道端部位置进行充电。蓄电池与太阳能电池板之间的连接采用插槽式连接，当小车移动到轨道的一端时，蓄电池充电插口会在小车动能的冲撞下插入太阳能电池板的充电口，为蓄电池充电。当电机启动工作时，蓄电池也会在小车的带动下与太阳能电池板脱离。

所述的摄像头可采用现在市场上的摄像头，由蓄电池提供电能。目前的摄像头均可远程无线连接，监测人员可通过移动端或PC端程序软件，采用录像或拍摄的方式，直观了解桥梁支座的滑移情况。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

本发明通过安装桥梁支座滑移量自动监测装置，有效地解决了桥梁支座滑移监测的难题。整套装置可以远程自动监测桥梁支座滑移量变化情况。整套装置可依次对多个桥梁支座的多个面展开监测，大大降低了监测安装成本。摄像头拍摄到的照片或录像也可以通过网络传输到移动端或PC端，监测人员远程读取数据，大大降低了时间成本。整套装置安装方便，监测原理简单，观测精度较高，能够有效地减少现场监测人员的工作量，能在桥梁的施工、维护及运行过程进行监测，使用生命周期长。

附图说明

图1是本发明的监测装置安装示意图；

图2是本发明的刻度尺投影装置大样图；

图3是本发明的金属槽型轨道平面布置方式一；

图4是本发明的金属槽型轨道平面布置方式二；

图5是本发明的槽型轨道剖面图及正视图；

图中：1是刻度尺投影装置，2是摄像头，3是轨道小车，4是电机，5是蓄电池，6是太阳能电池板，7是桥梁支座，8是金属槽型轨道，9是桥墩，10是车轮。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将对本发明实施例中的技术方案进行完整地描述。

本发明所述的一种公路桥梁支座滑移量自动监测装置，如图1所示，包括刻度尺投影装置1，摄像头2，自行轨道装置，电机4和蓄电池5，以及太阳能电池板6；

如图2所示，所述的刻度尺投影装置1为长方体盒状装置，其前表面为一个特制的刻度尺，其所述的刻度尺只有在刻痕处透明，其余部分均为黑色涂料覆盖，刻度尺的中间刻度为零，向两边增大，具体长度可根据实际需要定制。在盒状装置的内部设置一个平行光源。平行光源照射在刻度尺上，从透明部分投射出来，得到刻度尺的投影。该投影被投射到桥梁支座7上，用于测量桥梁支座7滑移变化量。因为是平行光源，所以无论投射距离有多远，得到的刻度尺投影都与原刻度尺大小相同。盒状装置内的平行光源选择与桥梁支座7颜色对比度高的颜色，使其受环境光源的影响较小。

所述的自行轨道装置，包括一个用于摄像头2和刻度尺投影装置1自由行走的金属槽型轨道8和一个轨道小车3。所述的轨道小车3车身位于金属槽型轨道8的外部，而轨道小车3的车轮10是处于金属槽型轨道8的内部，被轨道所包裹，不易脱落。

在所述的轨道小车3内部固定有为轨道小车3提供动能的电机4，以及作为电机4、摄像头2和刻度尺投影装置1电源的蓄电池5。所述的金属槽型轨道8利用膨胀螺丝固定到桥梁梁身的底面。金属槽型轨道8长度可根据施工现场监测需求情况确定，并合理布置金属槽型轨道8的平面位置，使一套装置通过摄像头2的移动，达到观测到多个桥墩支座滑移情况的需求。若需要测量多个桥梁支座7多个面的支座滑移情况，金属槽型轨道8的平面布置成如图3所示：在桥墩9与桥墩9间的轨道为直线型，轨道延伸到墩身位置时，线型渐变成圆形曲线绕墩身一周，这样摄像头2就可以沿轨道绕墩身运行，可以观测到桥梁支座7的四个面的支座偏移情况。但也有部分工程中，桥梁支座7的滑移变化集中在顺着桥梁延伸的方向(顺桥向)，而垂直桥梁延伸方向(横桥向)变化量较小，这时仅需要对桥梁支座7的顺桥向支座滑移变化量进行观测；如图4所示，金属槽型轨道8在平面上仅需布置成与桥梁前进方向平行的直线即可。该直线槽型轨道的长度可根据现场的待测桥梁支座7数量和相互间距离来布置。为减少安装成本，可在顺桥向一侧的终点处渐变为缓和曲线，使轨道小车3可行驶到顺桥向的另一侧。

所述的刻度尺投影装置1与摄像头2整体通过构件与轨道小车3相连接，构件的长度使得刻度尺投影装置1在空间上位于桥梁支座7的正前方，桥梁支座7也处于摄像头2的画面视野中。当电机4启动时，轨道小车3开始行走，带动所述的刻度尺投影装置1与摄像头2整体移动，进而使得监测人员可以利用摄像头2观测到多个桥梁支座7的多个面支座位移变化情况。

所述的刻度尺投影装置1固定在摄像头2上方。当装置运行到桥梁支座7某一面的正前方时，平行光源将刻度尺投影投射到所要测的桥梁支座7上，通过摄像头2可以记录下该时刻的支座滑移情况，监测人员可通过照片或视频，读取到该时刻的支座滑移量和滑移方向。

所述的电机4与轨道小车3安装在一起，随轨道小车3一起移动。电机4的功率能够带动整个摄像头2及刻度尺投影装置1沿金属槽型轨道8行走。通过远程无线控制装置对电机4实施远程控制，当电机4启动时，驱动轨道小车3沿金属槽型轨道8前进，依次经过桥梁支座7的每一个侧面。此时工作中的刻度尺投影装置1会将刻度尺的投影投射到桥梁支座7上，而摄像头2会将该场景记录下。当测量工作结束后，轨道小车3可反向移动到初始的金属槽型轨道8端部位置进行充电。

如图5所示，所述的轨道小车3采用轮式结构，其车轮10完全处于金属槽型轨道8的内部，在其内部行走，确保轨道小车3行走时不会脱落。车轮10采用三排并列布置，并列后轮的总长度大于金属槽型轨道8的宽度，在曲线轨道与直线轨道交接处，车轮10只能沿着既定的渐变曲线轨道行驶，无法突然变道。

所述的太阳能电池板6及蓄电池5作为包括电机4、摄像头2及刻度尺投影装置1的电源。在金属槽型轨道8的一端安装所述的太阳能电池板6，太阳能电池板6朝向向阳处，利用太阳能给所述的蓄电池5充电，为整个装置提供电能。所述的蓄电池5安装在电机4旁，随轨道小车3移动。装置工作时由蓄电池5提供电能，非工作时间轨道小车3会带动整个装置移动到太阳能电池板6旁。蓄电池5与太阳能电板6之间的连接采用插槽式连接，当轨道小车3移动到轨道的一端时，蓄电池5充电插口会在小车动能的冲撞下插入太阳能电池板6的充电口，为蓄电池5充电。当电机4启动工作时，蓄电池5也会在轨道小车3的带动下与太阳能电池板6脱离。

所述的摄像头2可采用现在市场上的摄像头，由蓄电池5提供电能。目前的摄像头均可远程无线连接，监测人员可通过移动端或PC端程序软件，采用录像或拍摄的方式，直观了解桥梁支座7的滑移情况。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种公路桥梁支座滑移量自动监测装置，其特征在于：所述装置包括刻度尺投影装置，摄像头，自行轨道装置，电机和蓄电池，以及太阳能电池板；

所述的刻度尺投影装置为长方体盒状装置，其前表面为一个刻度尺，所述的刻度尺在刻痕处透明，其余部分均为黑色涂料覆盖，刻度尺的中间刻度为零，向两边增大；在盒状装置的内部设置一个平行光源；

所述的自行轨道装置，包括一个用于摄像头和刻度尺投影装置自由移动的金属槽型轨道和一个轨道小车；在所述的轨道小车内部固定有为轨道小车提供动能的电机，以及作为电机、摄像头和刻度尺投影装置电源的蓄电池；通过远程无线控制装置对电机实施远程控制；所述的轨道小车采用轮式结构，其轮子完全处于金属槽型轨道的内部，使小车在其内部行走时不会脱落；所述的金属槽型轨道固定到桥梁梁身的底面；

所述的刻度尺投影装置固定在摄像头上方；所述的刻度尺投影装置与摄像头整体利用构件与轨道小车相连接；所述的太阳能电池板安装在金属槽型轨道的一端；所述的蓄电池与太阳能电池板之间采用插槽式连接。

2.根据权利要求1所述的一种公路桥梁支座滑移量自动监测装置，其特征在于：所述的刻度尺投影装置内的平行光源选择与桥梁支座颜色对比度高的颜色。

3.根据权利要求1所述的一种公路桥梁支座滑移量自动监测装置，其特征在于：所述的金属槽型轨道的平面布置为：在桥墩与桥墩间的轨道为直线型，轨道延伸到墩身位置时，线型变成圆形曲线绕墩身一周；或布置成与桥梁前进方向平行的直线型。

4.根据权利要求3所述的一种公路桥梁支座滑移量自动监测装置，其特征在于：轨道布置为直线型时，顺桥向的墩身两侧布置与桥梁前进方向平行的直线型金属槽型轨道，轨道延伸到顺桥向一侧的终点处变为曲线。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种公路桥梁支座滑移量自动监测装置，其特征在于：所述的轨道小车的轮子采用三排并列布置，并列后轮子的总长度大于金属槽型轨道的宽度。

6.根据权利要求1-4任一项所述的一种公路桥梁支座滑移量自动监测装置，其特征在于：所述的摄像头远程无线连接移动端或PC端。

Images