CN111780707B - 一种应变测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种应变测量装置，包括用于与被测量件相连的在左右方向上能相对移动的第一支腿部分和第二支腿部分，第一支腿部分、第二支腿部分之间设置有位移测量机构，位移测量机构包括柔性测量件，柔性测量件的一端固定于第一支腿部分上，第二支腿部分上设置有供柔性测量件另外一端掺入的测量件卷筒，位移测量机构包括检测所述测量件卷筒转动的卷筒编码器，测量件卷筒上连接有用于张紧所述柔性测量件的卷筒弹簧，本发明提供了一种可实现应变量测量的应变测量装置。

Description

一种应变测量装置

技术领域

本发明涉及桥梁应变检测领域中的应变测量装置。

背景技术

新建桥梁和进行了加固或改建后的桥梁，可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。

通常的做法是，使一定载荷的车辆通过桥梁，然后根据桥梁上的相应传感器来测量桥梁的应变、挠度和倾角变形等。比如对于应变测量而言，是在梁的底面上固定表面式应变计，其中应变计与梁的配合如图1所示，应变计包括连个独立布置的固定腿2，应变计自身为应变片式应变计，应变计3的本体上设置有分别供对应固定腿穿过的固定孔，具体操作时，通过举升机将工作人员举升至梁体1的下侧，工作人员在梁底面上测量好两个固定腿2之间的间距，然后将固定腿粘接固定于梁的底面上，最后将应变计3套于固定腿上，并通过在固定腿的螺杆5上旋拧螺母4将应变计固定于支腿上。在梁因为载荷而发生变形时，两个支腿之间的间距发生变化，应变计测量到该变化量。

应变片式应变计的应变片由半导体材料制成，其工作原理时间基于半导体材料的压阻效应，构件受力后，由于测点发生应变，敏感栅也随之变化而使其电阻发生变化，再由专用仪器测得其电阻变化大小，并转换为测定的应变值。这类应变计结构复杂，对环境使用要求较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可实现应变量测量的应变测量装置。

为解决上述技术问题，本发明中的技术方案如下：

一种应变测量装置，包括用于与被测量件相连的在左右方向上能相对移动的第一支腿部分和第二支腿部分，第一支腿部分、第二支腿部分之间设置有位移测量机构，位移测量机构包括柔性测量件，柔性测量件的一端固定于第一支腿部分上，第二支腿部分上设置有供柔性测量件另外一端掺入的测量件卷筒，位移测量机构包括检测所述测量件卷筒转动的卷筒编码器，测量件卷筒上连接有用于张紧所述柔性测量件的卷筒弹簧。

第一支腿部分、第二支腿部分的上端面为用于与被测量件粘接相连的粘接连接面。

第一支腿部分、第二支腿部分上设置有储胶囊，储胶囊的上端高于所述粘接连接面而用于被测量件挤压，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和连接所述胶液出孔与储胶囊的连接通道，胶液通道上设置有可破裂膜。

胶液出孔为上小下大的大肚孔。

第一支腿部分、第二支腿部分上转动装配有顶推偏心轮，各支腿部分上还设置有驱动对应顶推偏心轮转动的驱动电机，顶推偏心轮具有用于与被测量件顶推配合以使得粘接连接面与所述被测量件分离的顶推面，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被测量件顶推配合的高位。

本发明的有益效果为：在使用时，将第一支腿部分、第二支腿部分固定于被测量件上，当被测量件上因载荷而产生应变时，第一支腿部分和第二支腿部分会在左右方向上发生相对位移，测量件卷筒会随之发生转动，卷筒编码器测得测量件卷筒的转动从而获得第一支腿部分、第二支腿部分的相对位移量，即被测量件的应变量。本发明中的应变测量装置不需使用半导体材料，也不需相应的电阻测量，结构简单，性能可靠，可以适用于更加广泛的使用环境中。

附图说明

图1是本发明背景技术中应变计与梁体的配合示意图；

图2是本发明中应变测量装置的一个实施例的结构示意图；

图3是图2中的A处放大图；

图4是本发明中应变测量装置与无人机的配合示意图；

图5是本发明中应变测量装置与梁体的配合示意图。

具体实施方式

一种应变测量装置的实施例如图2~5所示：

包括左右布置的第一支腿部分1和第二支腿部分2，第一支腿部分1沿左右方向与第二支腿部分2导向移动配合，具体的第二支腿部分上开设有导向方向沿左右方向延伸的导向孔14，第一支腿部分具有伸入所述导向孔的与所述导向孔导向滑动配合的导向杆13。第一支腿部分的右端面构成用于与第二支腿部分顶抵配合的顶抵定位面20，导向孔中设置有定位弹簧15，定位弹簧15为一个拉簧，定位弹簧的右端与导向孔的孔底固定连接，定位弹簧的左端与导向杆13固定连接，这样定位弹簧15对第一支腿部分1施加一个朝右的拉力，保证在自由状态时，第一支腿部分1上的顶抵定位面20顶抵在第二支腿部分2上。第一支腿部分1、第二支腿部分2之间设置有用于测量第一支腿部分、第二支腿部分相对位移变化的位移测量机构，本实施例中，位移测量机构为一个拉绳位移传感器3，位移测量机构包括柔性测量件4，柔性测量件4的一端固定于第一支腿部分上，第二支腿部分上设置有供柔性测量件另外一端缠绕的测量件卷筒5，位移测量机构还包括检测所述测量件卷筒转动的卷筒编码器，测量件卷筒上连接有用于张紧所述柔性测量件的卷筒弹簧。

为了适应与桥梁的梁体底面连接，第一支腿部分、第二支腿部分的上端面为用于与被测量件粘接相连的粘接连接面11。第一支腿部分上的左肩部和第二支腿部分的右肩部设置有安装槽7，第一支腿部分、第二支腿部分的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而用于被测量件挤压，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，第一支腿部分、第二支腿部分上的胶液出孔10均有多个，同一支腿部分上的各胶液出孔通过连接通道12相连。

第一支腿部分、第二支腿部分的安装槽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被测量件顶推配合以使得粘接连接面与被测量件分离的顶推面21。图3所示角度，第一支腿部分上的顶推偏心轮6顺时针转动、第二支腿部分上的顶推偏心轮逆时针转动可以实现将应变计由梁体下侧顶推脱离。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，固化的胶液与支腿部分之间除了粘接力之外还有上小下大结构的挡止力，应变计由梁体底部脱离时，粘接结构随应变计一起由梁底脱离，避免梁底表面有粘接结构残余而需要再次高空作业清理的问题。

本发明中的应变计未被固定于梁体底部时如图2所示，在定位弹簧的作用下，第一支腿部分1右侧的顶抵定位面20顶抵于第二支腿部分2的左端，此时就是位移测量机构的测量零点，定位弹簧也将第一支腿部分和第二支腿部分连接成了一个整体。

实际的桥梁中，有很多桥梁的下侧都是水，无法设置升降机构，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，将应变计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应变计的安装。比如说通过无人机17来将应变计固定于梁体19的底部，如图4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，将应变计置于定位凹槽22中，无人机带着整个应变计向上飞，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，可保证应变计与梁体的固定强度，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%。桥梁上侧施加载荷后，梁体出现变形，第一支腿部分、第二支腿部分克服定位弹簧的作用力而产生相对位移，拉绳位移传感器测量到该位移值从而获得梁体的应变量。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第一支腿部分、第二支腿部分与梁体的分离，应变计掉落，可以通过网兜接住应变计，防止应变计摔坏，或者先用无人机承接住应变计，顶推偏心轮再动作，将应变计由梁体上顶脱。

在本发明的其它实施例中：定位弹簧也可以是一个压簧，压簧向第一支腿部分施加朝右方向作用力，使得自然状态下，第一支腿部分的顶抵定位面顶抵于第二支腿部分上；应变测量装置也可以通过其它顶升机构，来顶升至梁体底部，比如说通过升降车将应变计顶推至梁体的底部；当然定位弹簧也可以被磁性结构代替，比如说磁性机构包括设置于第一支腿部分上的第一磁性体和设置于第二支腿部分上的第二磁性体，第一磁性体、第二磁性体相互吸引，使得在没固定之前，第一支腿部分的顶抵定位面始终顶抵于第二支腿部分上；当然本发明中的应变测量装置也可以手工将其固定于被测量件上，此时无需设置储胶囊，人力手动涂胶即可；人工固定应变测量装置时，定位弹簧和定位顶抵面均可以不设，将第一支腿部分、第二支腿部分与被测量件固定后，此时卷筒编码器所对应的值为应变零点，直接进行应变测量即可。

Claims (3)

1.一种应变测量装置，其特征在于：包括用于与被测量件相连的在左右方向上能相对移动的第一支腿部分和第二支腿部分，第一支腿部分、第二支腿部分之间设置有位移测量机构，位移测量机构包括柔性测量件，柔性测量件的一端固定于第一支腿部分上，第二支腿部分上设置有供柔性测量件另外一端缠 入的测量件卷筒，位移测量机构包括检测所述测量件卷筒转动的卷筒编码器，测量件卷筒上连接有用于张紧所述柔性测量件的卷筒弹簧，第一支腿部分、第二支腿部分的上端面为用于与被测量件粘接相连的粘接连接面，第一支腿部分、第二支腿部分上转动装配有顶推偏心轮，各支腿部分上还设置有驱动对应顶推偏心轮转动的驱动电机，顶推偏心轮具有用于与被测量件顶推配合以使得粘接连接面与所述被测量件分离的顶推面，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被测量件顶推配合的高位，第二支腿部分上开设有导向方向沿左右方向延伸的导向孔，第一支腿部分具有伸入所述导向孔的与所述导向孔导向滑动配合的导向杆。

2.根据权利要求1所述的应变测量装置，其特征在于：第一支腿部分、第二支腿部分上设置有储胶囊，储胶囊的上端高于所述粘接连接面而用于被测量件挤压，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和连接所述胶液出孔与储胶囊的连接通道，胶液通道上设置有可破裂膜。

3.根据权利要求2所述的应变测量装置，其特征在于：胶液出孔为上小下大的大肚孔。

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