CN113251940A - 桥梁结构挠度测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于桥梁测量技术领域，公开了一种桥梁结构挠度测量装置。该桥梁结构挠度测量装置，包括底板，所述底板上开设有四个环形排列的螺孔用于底板的固定，底板上表面中部安装槽内粘接有磁铁块，磁铁块上表面吸附有空心筒，空心筒的顶端固定连接有顶板，顶板上表面固定安装有太阳能板，所述空心筒的上半部套接有封管。该桥梁结构挠度测量装置，利用测量机构的设计，利用激光发射器主动寻找相邻装置上的激光接收器，得到激光发射器的角度调整数据，能够得到相邻装置间的桥梁结构挠度数据，多个装置数据整合得到挠度数据，能够实现桥梁结构挠度的高精度测量，操作方便，且受外界影响低，解决了背景技术中提出的问题。

Description

桥梁结构挠度测量装置

技术领域

本发明涉及桥梁测量的技术领域，具体为一种桥梁结构挠度测量装置。

背景技术

挠度是指受力或非均匀温度变化时，杆件轴线在垂直于轴线方向的线位移或板壳中面在垂直于中面方向的线位移。

当桥梁弯曲变形时，横截面中心沿轴线垂直方向的线位移。薄板或薄壳的挠度是指在该点的中间面法向线上，中间面上各点的位移，物体上每个点的偏转函数或位移函数随位置和时间而变化，挠度与荷载大小、构件截面尺寸和构件材料物理性能有关。

桥梁挠度（竖向位移）是桥梁结构运营状态的综合反映， 是桥梁结构最直接和直观的安全指标之一，是判定桥梁竖向刚度、结构承载力和结构整体性最为重要的技术参数，是桥梁结构安全性能评价、危桥改造和新桥验收的重要指标。

目前的测量设备往往局限性比较高，难以实现结构挠度的高精度测量，故此，我们提出了一种桥梁结构挠度测量装置以解决这一问题。

发明内容

本发明的发明目的在于提供了一种桥梁结构挠度测量装置，该桥梁结构挠度测量装置能够实现桥梁结构挠度的高精度测量，操作方便，且受外界影响低，在线测量能够得到实时测量数据，解决了背景技术中提出的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种桥梁结构挠度测量装置，包括底板，所述底板上开设有四个环形排列的螺孔用于底板的固定，底板上表面中部安装槽内粘接有磁铁块，磁铁块上表面吸附有空心筒，空心筒的顶端固定连接有顶板，顶板上表面固定安装有太阳能板，所述空心筒的上半部套接有封管，空心筒侧壁对应封管的位置开设有两个左右对称的条形孔，顶板下表面的中部固定安装有电动推杆，电动推杆的输出端固定连接有推杆，推杆的两端分别穿过两个条形孔与封管的内壁固定连接，空心筒的左壁且位于封管的下侧开设有检测口，空心筒右壁对应检测口的位置开设有发射口，空心筒内且位于检测口和发射口之间设置有测量机构。

优选的，所述测量机构包括两个U形板、通孔、导向球槽、安装块、导向杆、安装孔、轴承、安装板、连接轴、角度传感器一、设备槽、角度传感器二、转盘、激光发射器、蜗轮、微型电机一、蜗杆、微型电机二和激光接收机构，所述空心筒内壁前后之间均固定连接有U形板，U形板中部与空心筒内壁平行，U形板中部开设有垂直延伸的通孔，通孔内左右壁上均开设有导向球槽，通孔内设置有安装块，安装块上对应导向球槽的位置固定连接有导向杆，导向杆插接在导向球槽内，安装块中部开设有安装孔，安装孔内固定套接有轴承，安装板设置在两个U形板之间，安装板前后壁对应安装块的位置均固定连接有连接轴，两个连接轴分别固定套接在两个轴承内，位于后侧的U形板内设置有角度传感器一，角度传感器一通过连接杆一与位于后侧的安装块固定连接，且角度传感器一与位于后侧的连接轴连接，安装板上表面的中部开设有设备槽，设备槽内固定安装有角度传感器二，转盘通过中部开设的圆孔与角度传感器二的检测轴键连接，转盘的上表面固定安装有激光发射器，激光发射器的发射端指向发射口，转盘的外侧壁固定套接有蜗轮，转盘上表面固定安装有微型电机一，微型电机一的输出端固定套接有蜗杆并与蜗轮啮合，位于后侧的安装块上通过连接杆二固定安装有微型电机二，且微型电机二的输出端与位于后侧的连接轴固定连接，激光接收机构安装在检测口内。

优选的，所述安装板的下表面粘接有配重块。

优选的，所述激光接收机构包括接收板，接收板的中部接收口内安装有激光接收器，所述接收口远离安装板一侧开口呈喇叭状。

优选的，所述推杆固定连接在封管内壁的中部，所述封管的顶端与顶板下表面接触时推杆处于条形孔的中部。

优选的，所述条形孔的长度是封管长度的二分之一，所述发射口和检测口距条形孔底端的距离为封管长度的三分之一。

优选的，所述封管内壁的顶端开设有环形槽，环形槽内粘接有密封圈，所述密封圈为橡胶圈。

优选的，所述转盘的下表面与安装板的上表面接触，所述发射口的孔径范围为二至五厘米。

优选的，所述导向杆的半径是导向球槽的二分之一，所述导向杆远离安装块的一端呈弧面。

优选的，所述顶板下表面还安装有控制器和无线通讯模块，且无线通讯模块、电动推杆、角度传感器一、角度传感器二、微型电机一、微型电机二、激光发射器和激光接收器均与控制器电连接，控制器用于控制各电子设备工作，并且检测信息由无线通讯模块传送至总部电脑得到桥梁结构挠度信息，可对比过往数据得到挠度变化数据。

优选的，所述磁铁块3的上表面和空心筒4外壁均涂装有标记点，用于空心筒4和磁铁块3连接时的基准点测定。

工作时，准备多个本装置，将底板等距离的安装在桥梁路面上，底板安装方向应为桥梁的主梁方向，需要对桥梁进行挠度测量的时候，将空心筒吸附在磁铁块上，设备启动时，微型电机一和微型电机二工作调整激光发射器寻找相邻装置上的激光接收器，两者通过激光接通后完成调节，控制器得到角度传感器一和角度传感器二的角度信息，经过数据分析能够得到桥梁结构的挠度数据。

通过采用前述技术方案，本发明的有益效果是 ：

1、该桥梁结构挠度测量装置，利用测量机构的设计，利用激光发射器主动寻找相邻装置上的激光接收器，得到激光发射器的角度调整数据，能够得到相邻装置间的桥梁结构挠度数据，多个装置数据整合得到挠度数据，能够实现桥梁结构挠度的高精度测量，操作方便，且受外界影响低，解决了背景技术中提出的问题。

2、该桥梁结构挠度测量装置，设备安装方便，装置可作为路桩，也可在需要进行挠度测量时再进行安装，在线测量能够得到实时测量数据，相比于传统方式适用性更好，适于大规模推广。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明内部结构示意图；

图3为本发明正视图；

图4为本发明图3中A-A截面图；

图5为本发明图2中A处的放大图；

图6为本发明图2中B处的放大图；

图7为本发明图2中C处的放大图；

图8为本发明图4中D处的放大图。

图中：1底板、2螺孔、3磁铁块、4空心筒、5测量机构、51 U形板、52通孔、53导向球槽、54安装块、55导向杆、56安装孔、57轴承、58安装板、59连接轴、510角度传感器一、511设备槽、512角度传感器二、513转盘、514激光发射器、515蜗轮、516微型电机一、517蜗杆、518微型电机二、6太阳能板、7封管、8条形孔、9电动推杆、10推杆、11检测口、12发射口、13顶板、14激光接收机构、141接收板、142激光接收器、143接收口、15配重块、16环形槽、17密封圈、18控制器、19无线通讯模块。

具体实施方式

请参阅图1-8，本发明提供一种技术方案：一种桥梁结构挠度测量装置，包括底板1，底板1上开设有四个环形排列的螺孔2用于底板1的固定，底板1上表面中部安装槽内粘接有磁铁块3，磁铁块3上表面吸附有空心筒4，空心筒4的顶端固定连接有顶板13，顶板13上表面固定安装有太阳能板6，空心筒4的上半部套接有封管7，封管7升降可对检测口11和发射口12提供保护，避免污物进入空心筒4内，空心筒4侧壁对应封管7的位置开设有两个左右对称的条形孔8，顶板13下表面的中部固定安装有电动推杆9，电动推杆9的输出端固定连接有推杆10，推杆10的两端分别穿过两个条形孔8与封管7的内壁固定连接，空心筒4的左壁且位于封管7的下侧开设有检测口11，空心筒4右壁对应检测口11的位置开设有发射口12，空心筒4内且位于检测口11和发射口12之间设置有测量机构5。

测量机构5包括两个U形板51、通孔52、导向球槽53、安装块54、导向杆55、安装孔56、轴承57、安装板58、连接轴59、角度传感器一510、设备槽511、角度传感器二512、转盘513、激光发射器514、蜗轮515、微型电机一516、蜗杆517、微型电机二518和激光接收机构14，空心筒4内壁前后之间均固定连接有U形板51，U形板51中部与空心筒4内壁平行，U形板51中部开设有垂直延伸的通孔52，通孔52内左右壁上均开设有导向球槽53，通孔52内设置有安装块54，安装块54上对应导向球槽53的位置固定连接有导向杆55，导向杆55插接在导向球槽53内，安装块54中部开设有安装孔56，安装孔56内固定套接有轴承57，安装板58设置在两个U形板51之间，安装板58前后壁对应安装块54的位置均固定连接有连接轴59，两个连接轴59分别固定套接在两个轴承57内，位于后侧的U形板51内设置有角度传感器一510，角度传感器一510通过连接杆一与位于后侧的安装块54固定连接，且角度传感器一510与位于后侧的连接轴59连接，安装板58上表面的中部开设有设备槽511，设备槽511内固定安装有角度传感器二512，转盘513通过中部开设的圆孔与角度传感器二512的检测轴键连接，转盘513的上表面固定安装有激光发射器514，激光发射器514的发射端指向发射口12，转盘513的外侧壁固定套接有蜗轮515，转盘513上表面固定安装有微型电机一516，微型电机一516的输出端固定套接有蜗杆517并与蜗轮515啮合，位于后侧的安装块54上通过连接杆二固定安装有微型电机二518，且微型电机二518的输出端与位于后侧的连接轴59固定连接，激光接收机构14安装在检测口11内。

安装板58的下表面粘接有配重块15，配重块15能够确保设备未启动时安装板58处于水平状态，使得角度传感器一510的数值为零。

激光接收机构14包括接收板141，接收板141的中部接收口143内安装有激光接收器142，接收口143远离安装板58一侧开口呈喇叭状。

推杆10固定连接在封管7内壁的中部，封管7的顶端与顶板13下表面接触时推杆10处于条形孔8的中部。

条形孔8的长度是封管7长度的二分之一，发射口12和检测口11距条形孔8底端的距离为封管7长度的三分之一。

封管7内壁的顶端开设有环形槽16，环形槽16内粘接有密封圈17，密封圈17为橡胶圈，为封管7和空心筒4之间提供密封。

转盘513的下表面与安装板58的上表面接触，发射口12的孔径范围为二至五厘米，确保激光发射器514的激光即使在安装板58转动的情况下，能够在所需范围内射出空心筒4。

导向杆55的半径是导向球槽53的二分之一，导向杆55远离安装块54的一端呈弧面，导向杆55能够在导向球槽53内移动，确保安装板58在初始状态下处于水平状态，配重块15的选配需在设备调试时调整位置以使得安装板58中心处于中下部。

顶板13下表面还安装有控制器18和无线通讯模块19，且无线通讯模块19、电动推杆9、角度传感器一510、角度传感器二512、微型电机一516、微型电机二518、激光发射器514和激光接收器142均与控制器18电连接，控制器18用于控制各电子设备工作，并且检测信息由无线通讯模块19传送至总部电脑得到桥梁结构挠度信息，可对比过往数据得到挠度变化数据。

磁铁块3的上表面和空心筒4外壁均涂装有标记点，用于空心筒4和磁铁块3连接时的基准点测定，确保每次进行数据监测时，空心筒4基于磁铁块3的安装位置不变，确保数据的准确性。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种桥梁结构挠度测量装置，包括底板（1），所述底板（1）上开设有四个环形排列的螺孔（2）用于底板（1）的固定，底板（1）上表面中部安装槽内粘接有磁铁块（3），磁铁块（3）上表面吸附有空心筒（4），空心筒（4）的顶端固定连接有顶板（13），顶板（13）上表面固定安装有太阳能板（6），其特征在于：所述空心筒（4）的上半部套接有封管（7），空心筒（4）侧壁对应封管（7）的位置开设有两个左右对称的条形孔（8），顶板（13）下表面的中部固定安装有电动推杆（9），电动推杆（9）的输出端固定连接有推杆（10），推杆（10）的两端分别穿过两个条形孔（8）与封管（7）的内壁固定连接，空心筒（4）的左壁且位于封管（7）的下侧开设有检测口（11），空心筒（4）右壁对应检测口（11）的位置开设有发射口（12），空心筒（4）内且位于检测口（11）和发射口（12）之间设置有测量机构（5）。

2.根据权利要求1所述的桥梁结构挠度测量装置，其特征在于：所述测量机构（5）包括两个U形板（51）、通孔（52）、导向球槽（53）、安装块（54）、导向杆（55）、安装孔（56）、轴承（57）、安装板（58）、连接轴（59）、角度传感器一（510）、设备槽（511）、角度传感器二（512）、转盘（513）、激光发射器（514）、蜗轮（515）、微型电机一（516）、蜗杆（517）、微型电机二（518）和激光接收机构（14），所述空心筒（4）内壁前后之间均固定连接有U形板（51），U形板（51）中部与空心筒（4）内壁平行，U形板（51）中部开设有垂直延伸的通孔（52），通孔（52）内左右壁上均开设有导向球槽（53），通孔（52）内设置有安装块（54），安装块（54）上对应导向球槽（53）的位置固定连接有导向杆（55），导向杆（55）插接在导向球槽（53）内，安装块（54）中部开设有安装孔（56），安装孔（56）内固定套接有轴承（57），安装板（58）设置在两个U形板（51）之间，安装板（58）前后壁对应安装块（54）的位置均固定连接有连接轴（59），两个连接轴（59）分别固定套接在两个轴承（57）内，位于后侧的U形板（51）内设置有角度传感器一（510），角度传感器一（510）通过连接杆一与位于后侧的安装块（54）固定连接，且角度传感器一（510）与位于后侧的连接轴（59）连接，安装板（58）上表面的中部开设有设备槽（511），设备槽（511）内固定安装有角度传感器二（512），转盘（513）通过中部开设的圆孔与角度传感器二（512）的检测轴键连接，转盘（513）的上表面固定安装有激光发射器（514），激光发射器（514）的发射端指向发射口（12），转盘（513）的外侧壁固定套接有蜗轮（515），转盘（513）上表面固定安装有微型电机一（516），微型电机一（516）的输出端固定套接有蜗杆（517）并与蜗轮（515）啮合，位于后侧的安装块（54）上通过连接杆二固定安装有微型电机二（518），且微型电机二（518）的输出端与位于后侧的连接轴（59）固定连接，激光接收机构（14）安装在检测口（11）内。

3.根据权利要求2所述的桥梁结构挠度测量装置，其特征在于：所述安装板（58）的下表面粘接有配重块（15）。

4.根据权利要求3所述的桥梁结构挠度测量装置，其特征在于：所述激光接收机构（14）包括接收板（141），接收板（141）的中部接收口（143）内安装有激光接收器（142），所述接收口（143）远离安装板（58）一侧开口呈喇叭状。

5.根据权利要求4所述的桥梁结构挠度测量装置，其特征在于：所述推杆（10）固定连接在封管（7）内壁的中部，所述封管（7）的顶端与顶板（13）下表面接触时推杆（10）处于条形孔（8）的中部。

6.根据权利要求5所述的桥梁结构挠度测量装置，其特征在于：所述条形孔（8）的长度是封管（7）长度的二分之一，所述发射口（12）和检测口（11）距条形孔（8）底端的距离为封管（7）长度的三分之一。

7.根据权利要求6所述的桥梁结构挠度测量装置，其特征在于：所述封管（7）内壁的顶端开设有环形槽（16），环形槽（16）内粘接有密封圈（17），所述密封圈（17）为橡胶圈。

8.根据权利要求7所述的桥梁结构挠度测量装置，其特征在于：所述转盘（513）的下表面与安装板（58）的上表面接触，所述发射口（12）的孔径范围为二至五厘米。

9.根据权利要求8所述的桥梁结构挠度测量装置，其特征在于：所述导向杆（55）的半径是导向球槽（53）的二分之一，所述导向杆（55）远离安装块（54）的一端呈弧面。

10.根据权利要求9所述的桥梁结构挠度测量装置，其特征在于：所述顶板（13）下表面还安装有控制器（18）和无线通讯模块（19），且无线通讯模块（19）、电动推杆（9）、角度传感器一（510）、角度传感器二（512）、微型电机一（516）、微型电机二（518）、激光发射器（514）和激光接收器（142）均与控制器（18）电连接。

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