CN112857305A

CN112857305A - 一种可检测形变状态的栈桥

Info

Publication number: CN112857305A
Application number: CN201911190744.3A
Authority: CN
Inventors: 程波; 李佑福; 李骥; 尹斌; 郑怀臣; 张扬
Original assignee: Hunan Wuxin Formwork Co Ltd
Current assignee: Hunan Wuxin Formwork Co Ltd
Priority date: 2019-11-28
Filing date: 2019-11-28
Publication date: 2021-05-28

Abstract

本发明公开了一种可检测形变状态的栈桥，包括栈桥本体和形变检测装置；所述形变检测装置包括标定杆、测距组件和计算模块；所述标定杆沿栈桥本体纵向简支安装设置在所述栈桥本体上；所述测距组件用于测量获取栈桥本体上预设的检测点在形变方向上与所述标定杆之间的第一距离；所述计算模块用于根据预设的计算模型和两次测量所获得所述第一距离，计算确定所述栈桥本体的形变状态变化。具有结构简单，成本较低，可有效检测栈桥的形变状态，从而帮助使用者预防危险发生等优点。

Description

一种可检测形变状态的栈桥

技术领域

本发明涉及栈桥技术领域，尤其涉及一种可检测形变状态的栈桥。

背景技术

栈桥是隧道、道路等土木工程施工中常用的一种工程机械设备，以便于为运输材料、设备的车辆，以及人员设备通过施工区域。特别是将栈桥用于重型载重车辆、挖掘机等大型工程设备进出施工区域的通道时，要求栈桥具有良好的载重能力和良好的稳定性，因此，现有的栈桥多采用高强度的钢质桁架或箱梁等结构，以提高栈桥的载重能力和稳定性。但是，对栈桥使用过程中的安全状态，现有技术的研究甚少，并不能够在使用过程中检测栈桥的状态变化，无法有效预防危险的发生。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单，成本较低，可有效检测栈桥的形变状态，从而帮助使用者预防危险发生的可检测形变状态的栈桥。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：一种可检测形变状态的栈桥，包括栈桥本体和形变检测装置；所述形变检测装置包括标定杆、测距组件和计算模块；

所述标定杆沿栈桥本体纵向简支安装设置在所述栈桥本体上；

所述测距组件用于测量获取栈桥本体上预设的检测点在形变方向上与所述标定杆之间的第一距离；

所述计算模块用于根据预设的计算模型和两次测量所获得所述第一距离，计算确定所述栈桥本体的形变状态变化。

进一步地，所述标定杆设置在所述栈桥本体的侧面。

进一步地，所述测距组件安装在所述标定标上。

进一步地，所述测距组件的安装在所述栈桥本体上。

进一步地，所述标定杆上还设置限位件，所述限位件用于限定所述标定杆和一个简支安装的支撑点的位置。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明的栈桥设置有形变检测装置，可有效的检测栈桥主体在各种使用状态下所产生的形变状态变化，从而可有效的帮助使用者了解栈桥的运行状态，提高栈桥运行的安全性。

2、本发明的形变检测装置通过简支安装的标定杆来标定检测的基准线，并通过测距传感器来检测栈桥相对于该基准线的距离，从而根据该距离的变化来计算确定形变状态，结构简单，检测精度较高；同时也便于设备的维修，能很好的适应隧道等恶劣环境的施工场所。

附图说明

图1为本发明具体实施例的栈桥挠曲曲率计算原理示意图。

图2为本发明具体实施例的栈桥预拱角度计算原理示意图。

图3为本发明具体实施例的栈桥形变方向不在标定杆中垂线重合时的计算原理示意图。

图4为本发明具体实施例的测距方向不与杆定杆垂直时的计算原理示意图。

图5为本发明具体实施例的检测挠曲曲率的栈桥示意图(图中没有显示栈桥的支撑腿等其它结构)。

图6为本发明具体实施例的检测预拱角度的栈桥示意图(图中没有显示栈桥的支撑腿等其它结构)。

图7为本发明具体实施例的栈桥挠曲曲率检测时标定杆的几种优选安装位置示意图。

图例说明：1、栈桥主体；2、标定杆；3、简支点；4、测距模块。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

栈桥的形变包括挠曲曲率和预拱角度的形变。如栈桥上有车辆通过时，栈桥的载重情况不同时，因此，栈桥的发生的形变也不相同。当栈桥的载重超出其最大载重时，栈桥发生的形变也会超出其允许的最大值，使得栈桥发生扭曲或侧翻等事故。因此，有必要对栈桥的形变状态进行监测。

本实施例的可检测形变状态的栈桥，包括栈桥本体和形变检测装置；形变检测装置包括标定杆、测距组件和计算模块；标定杆沿栈桥本体纵向简支安装设置在栈桥本体上；测距组件用于测量获取栈桥本体上预设的检测点在形变方向上与标定杆之间的第一距离；计算模块用于根据预设的计算模型和两次测量所获得第一距离，计算确定栈桥本体的形变状态变化。在本实施例中，优选栈桥本体上预设的检测点在形变方向上的投影落在标定杆的范围内，进一步优选标定杆与形变方向垂直，需要说明的是，本实施例中的垂直允许有误差，当然，误差越小，测量越精确。根据栈桥设备的特性，以图5和图6中所示的三段式的栈桥(即栈桥主体的主梁由三段组成，两端的主梁和中间主梁具有一定的预拱角度)为例，挠曲形变主要发生在中间主梁上，预拱角度形变主要发生在中间主梁分别和两端主梁之间的连接处。以栈桥水平放置时为例进行说明，优选检测栈桥的挠曲形变时，如图5所示，优选标定杆水平设置在栈桥中间主梁上；优选检测栈桥的预拱形变时，如图6所示，优选标定杆跨两段主梁的连接处设置，如标定杆的一端安装在中间主梁上，另一端安装在与中间主梁相邻连接的主梁上，并优选标定杆的设置方向与这两段梁的连接线垂直。计算模块可以是单片机、工控机等具备计算功能的设备。

在本实施例中，检测计算确定栈桥的挠曲曲率的原理如图1所示，其中图1中(a)图是第一次测量的示意图，图1中(b)图是第二次测量的示意图，图1中(c)图是根据第一次测量和第二次测量的结果计算挠曲曲率的原理示意图。图1中，L为标定杆的长度，即a、b之间的距离。M为栈桥上预设的检测点，A为第一次测量得到的检测点和标定杆之间的距离，B为第二次测量得到的检测点和标定杆之间的距离，C为第一次测量和第二次测量得到的距离之差。根据图1中(c)所示的原理，通过方程R²＝(L/2)²+(R-C)²，即可计算确定挠曲曲率R，该方程也就是本实施例中进行挠曲曲率检测时的计算模型。

在本实施例中，检测计算确定栈桥的预拱角度的原理如图2所示，标定杆安装在栈桥的侧面，点B和点C为标定杆的两个简支支点，点B和点C之间的距离为L，标定杆的简支支点与栈桥的顶部的高度为Y，点M为预设的检测点，忽略因预拱角度变化而造成的其它影响因素带来的误差，过点B和点C分别作与顶部平行的平行线，即可构建出用于计算预拱角度的三角模型，如图2中(b)图和(c)图中所示的三角形ABC。当然，也可以标定杆的两个端点为点B和点C，以标定杆的长度为L，标定杆的两端点与栈桥顶部的高度为Y，点M为预设的检测点，忽略因预拱角度变化而造成的其它影响因素带来的误差，过点B和点C分别作与顶部平行的平行线，即可构建出用于计算预拱角度的三角模型。在如图2所示的实施例中，预设的检测点M位于BC的中垂线上，检测点M因预拱角度变化而发生移动的方向与BC的垂线方式一致。图2中(a)图是第一次测量的示意图，第一次测量得到的距离为X₁，通过换算即可得到三角形ABC中，顶点A相对于边BC之间的距离为Z₁＝X₁-Y，那么，在三角形AOB中，AO与BO垂直，BO的长度为L/2，AO的长度为Z1，通过三角形AOB的三角函数关系，解三角函数tan(a₁/2)＝(L/2)/Z₁，a₁即为第一次测量是所确定的栈桥的预拱角度。同样的原理，如图2中(c)图所示，在第二次测量时，可以得到距离X₂，同样通过换算可以得到图2中(d)图所示的三角形ABC中AO的长度Z₂＝X₂-Y，再次通解三角函数tan(a₂/2)＝(L/2)/Z₂，a₂即为第二次测量是所确定的栈桥的预拱角度。两次测量、计算所确定的预拱角度的差，即为栈桥的预拱角度变化量。

需要说明的是，上述原理说明中，仅是通过预设的检测点位于标定杆的中垂线上的形式为例，以便于说明测量、计算原理。当然，预设的检测点不位于标定杆的中垂线上时，同样可以通过已知三角函数的原理，通过少量的换算，就可以实现相应的检测。如图3所示，忽略检测过程中BO长度的变化，即可以通过预先测量确定的BO的长度，以及通过测距模块测量、计算得到AO的长度，通过三角函数计算，即可以确定角BAO的大小，基于同样的原理，也可以计算得到角CAO的大小，从而可以计算得到预拱角度角BAC的大小。

进一步地，当测距模块的测量方向不与标定杆垂直时，同样也可以在预先确定测距模块的测量方向与标定杆的夹角的前提下，通过简单的三角函数换算，确定AO的长度，从而计算得到预拱角度角BAC的大小。如图4所示，图4中，D点的位置即标定杆上测距模块的位置，角ADO即测距模块的测量方向与标定杆的夹角。同时，为了降低测距模块测量得到的距离在计算过程中带来过大的误差，将栈桥上的预设的检测点定为A点，也即可以直接以检测点A，标定杆的简支支点B和C，构建计算预拱角度的三角模型ABC，此时，可以直接预先确定三角模型ABC中BD和CD的长度，以及角ADB的大小。在测量中，再通过测距模块可以测量得到AD的长度，那么，通过三角形AOD的三角函数，即可以计算得到角BAD和角DAC的大小，从而计算得到栈桥的预拱角度。当然，也可以不进行如上所述的换算，直接以测量得到的长度为检测点到标定杆的距离，即将两个长度的差作为检测中可以接受的误差。

需要说明的是，基于相同的原理，仍可以通过其它的不同的三角函数计算公方式，得到栈桥的预拱角度，采用这些计算方式来计算确定预拱角度的方案，都应落入本发明的保护范围内。

在本实施例中，标定杆优选设置在栈桥本体的侧面。需要说明的是，标定杆在栈桥上的安装位置可根据实际需要而选择，优选如图7中所示的几种具有代表性的安装位置。顶部安装方式，在栈桥主体的主梁顶部设置简支点，将标定杆安装在在栈桥主体的顶部。侧面安装方式，在栈桥主体的主梁侧壁上设置简支点，将标定杆安装在栈桥主体的侧壁上。底部安装方式，为吊挂安装方式，即在栈桥主体的下部设置吊挂安装点，将标定杆安装在吊挂安装点上。当然，还可以根据需要选择其它的安装位置。在本实施例中，优选图7中的侧面安装位置，可以很好的利用栈桥主体侧壁的位置，既不会影响栈桥上其它设备的安装和使用，可有效利用栈桥主体上的设备安装空间，又便于对标定杆的安装、维护。

在本实施例中，预设的检测点的位置可根据需要而选择，优选为栈桥纵向的中间位置(对于由节段式结构的栈桥，优选按照节段划分，以节段的中间位置为检测点)。当有车辆等设备通过栈桥时，车辆在栈桥上的位置不同，检测点的形变量也会发生变化，即当车辆在通过栈桥的过程中，检测点的形变量是一个由小变大，达到最大后，再由大变小的过程。

在本实施例中，测距组件可选择安装在标定标上。或者，将测距组件安装在栈桥本体上。测距组件可以选择激光测距传感器，或者红外测距传感器，或者超声测距传感器，或者拉绳编码器等。本实施例中，对于非接触式测距传感器，优选将测距组件安装在栈桥本体上，从而可以方便的调整测距组件的测量方向，并且在测量过程中保持测距组件的测量方向与需要检测的栈桥的形变方向一致；同时，标定杆只是作为测距组件的信号反射器，标定杆本身不需要再承载测距传感器的重量，对标定杆本身的刚性、抗弯曲变形的性能要求也可以降低。

在本实施例中，优选在标定杆上还设置限位件，限位件用于限定标定杆和一个简支安装的支撑点的位置。具体地，如图6中局部放大部分所示，限位件可以是标定杆上的一个凹槽，通过将其中一个简支点支撑在该凹槽内，可使得标定杆相对于该简支点的位置不发生变化，也可提高标定杆在简支点上的稳定性。

上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims

1.一种可检测形变状态的栈桥，其特征在于：包括栈桥本体和形变检测装置；所述形变检测装置包括标定杆、测距组件和计算模块；

2.根据权利要求1所述的可检测形变状态的栈桥，其特征在于：所述标定杆设置在所述栈桥本体的侧面。

3.根据权利要求2所述的可检测形变状态的栈桥，其特征在于：所述测距组件安装在所述标定标上。

4.根据权利要求2所述的可检测形变状态的栈桥，其特征在于：所述测距组件的安装在所述栈桥本体上。

5.根据权利要求1至4任一项所述的可检测形变状态的栈桥，其特征在于：所述标定杆上还设置限位件，所述限位件用于限定所述标定杆和一个简支安装的支撑点的位置。