CN113701712B - 一种检测桥梁与支座脱空时主梁倾斜度的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种检测桥梁与支座脱空时主梁倾斜度的方法及装置，方法包括以下步骤：布置检测点：在支座外周面的同一水平面上绕所述支座的轴线等间距地设置偶数个检测点，每两个所述检测点设置在同一径向上且为一组检测组；每一检测点上设置有位移检测器，所述位移检测器用于实时检测所在检测点和桥梁底面之间的位移变化；最大位移检测：各检测点上的位移检测器测得位移值，挑选出位移值最大的检测点所在的检测组；计算：根据挑选出的检测组中两个检测点的位移值，结合所述支座的直径，计算获得最大脱空距离，进而计算获得主梁倾斜度。本检测桥梁与支座脱空时主梁倾斜度的方法及装置，其可倾斜度，检测方便，且测量结果更加精确。

Description

一种检测桥梁与支座脱空时主梁倾斜度的方法及装置

技术领域

本发明属于桥梁检测技术领域，具体涉及一种检测桥梁与支座脱空时主梁倾斜度的方法及装置。

背景技术

在桥梁支座脱空检测方面，现有公开号为CN110864597 A的发明专利申请，其公开了一种桥梁支座脱空量检测装置，但是在该方案中，需要检测人员通过辅助设备到达支座处才能进行测量，而且其测量值是一个静态的固定值，对于已经发生不可恢复的脱空时是适用的。但是，许多桥梁支座发生少量的脱空是在有重型车辆驶过的时候会发生，没有重型车辆时，其有可能复位，对于这样一个动态过程的脱空，该专利提到的技术措施无法解决，无法做到有效的风险监控。

支座脱空面积的检测实际上是为了帮助监控桥梁风险，支座脱空面积固然是一个十分重要的参数，但是实际处理中，最终采用的主梁倾斜度来衡量桥梁风险，一般是通过支座的脱空面积来计算主梁倾斜度，其通过支座零应力区来计算。但是由于上述的原因，难以做到对脱空量进行监控。当然直接测量主梁倾斜度也是一种方法，但若通过主梁两侧布置测点来测量倾斜角，由于城市桥梁有较多装饰层，两侧装饰层厚度不均对测量造成误差，另外对于较宽梁底，不能保证两侧测点位于同一横截面上，同样导致测量结果有较大误差。

因此，需要一种新的技术以解决现有技术中的桥梁支座脱空检测不方便、主梁倾斜度测量结果存在较大误差的问题。

发明内容

为解决现有技术中的上述问题，本发明提供了一种检测桥梁与支座脱空时主梁倾斜度的方法及装置，其可倾斜度，检测方便，且测量结果更加精确。

本发明采用了以下技术方案：

一种检测桥梁与支座脱空时主梁倾斜度的方法，包括以下步骤：

布置检测点：在支座外周面的同一水平面上绕所述支座的轴线等间距地设置偶数个检测点，每两个所述检测点设置在同一径向上且为一组检测组；每一检测点上设置有位移检测器，所述位移检测器用于实时检测所在检测点和桥梁底面之间的位移变化；

最大位移检测：各检测点上的位移检测器测得位移值，挑选出位移值最大的检测点所在的检测组；

计算：根据挑选出的检测组中两个检测点的位移值，结合所述支座的直径，计算获得最大脱空距离，进而计算获得主梁倾斜度。

作为本发明技术方案的进一步改进，在所述布置检测点的步骤中，设置好位移检测器后，在桥梁无负载时，每一位移检测器测量所在检测点与桥面的距离作为初始值，后续测量的距离与所述初始值的差的为所述位移变化值。

作为本发明技术方案的进一步改进，在所述计算的步骤中，挑选出的检测组的两个检测点分别为抬升点和下降点，采用以下公式计算获得所述最大脱空距离：

式中，L为最大脱空距离，D为支座直径，ΔH₁为抬升点的位移值，ΔH₂为下降点的位移值。

作为本发明技术方案的进一步改进，在所述计算的步骤中，采用以下公式计算获得所述主梁倾斜度：

式中，L为最大脱空距离，D为支座直径，ΔH₁为抬升点的位移值，α为桥梁的倾角。

作为本发明技术方案的进一步改进，若所述倾斜度超出安全范围，则进行示警。

一种检测桥梁与支座脱空时主梁倾斜度的装置，包括：若干位移检测器和数据处理中心；

所述支座外周面的同一水平面上绕所述支座的轴线等间距地设置偶数个检测点，每两个所述检测点设置在同一径向上且为一组检测组；每一检测点上设置所述位移检测器，所述位移检测器用于实时检测所在检测点和桥梁底面之间的位移数据；

所述数据处理中心包括数据采集模块、数据筛选模块和计算模块；所述数据采集模块用于采集各所述位移检测器的位移数据；所述数据筛选模块用于从所述数据采集模块采集的各位移数据中选择出最大位移数据所在的检测组的两个检测点的位移数据；所述计算模块用于将所述数据筛选模块筛选出的两个检测点的位移数据与所述支座的直径进行计算，获得最大脱空距离，进而计算获得主梁倾斜度。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述位移检测器为拉线式位移检测器，所述拉线式位移检测器包括检测器主体和由所述检测器主体内伸出的测量线，所述检测器主体在对应的检测点上与所述支座固定连接，所述测量线的外端与对应的检测点上方的桥梁底面固定连接，所述检测器主体与所述数据采集模块通信连接。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述计算模块中，将挑选出的检测组的两个检测点的位移数据分别作为抬升点位移数据和下降点位移数据，采用以下公式计算获得所述最大脱空距离：

式中，L为最大脱空距离，D为支座直径，ΔH₁为抬升点位移数据，ΔH₂为下降点位移数据。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述计算模块中，采用以下公式计算获得所述主梁倾斜度：

式中，L为最大脱空距离，D为支座直径，ΔH₁为抬升点位移数据，α为主梁倾角。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述数据处理中心还包括预警模块和与所述预警模块连接的警报器，所述预警模块用于将所述倾斜度与预设安全阈值比较，当所述倾斜度大于所述预设安全阈值时，所述警报器发出警报。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明的检测桥梁与支座脱空时主梁倾斜度的方法及装置中，在支座的外周面上等间距设置检测点，在检测点上设置位移检测器，当桥梁发生位移变化时，位移检测器则会测得桥梁的位移，不同检测点上测得的位移量不同，与倾斜方向平行的直径上的检测点的位移值最大，因而采用最大的位移值及与其在同一径向上的检测点的位移值计算，最终获得主梁倾斜度，再根据倾斜度判断风险。本方案中，各个位移检测器可以实时测量位移，进而实时监控主梁倾斜度，实现对桥梁风险的实时判断。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术作进一步地详细说明：

图1是桥梁与支座脱空时的示意图；

图2是桥梁与支座脱空时的简化后的示意图；

图3是位移检测器设置在支座上后的俯视截面示意图；

图4是位移检测器与支座、桥梁连接的结构示意图；

图5是位移检测器的结构示意图。

附图标记：

1-桥梁；

2-支座；

3-位移检测器；31-检测器主体；311-壳体；312-卷筒；313-处理器；314-弹性复位元件；32-测量线；

4-数据处理中心；41-数据采集模块；42-数据筛选模块；43-计算模块；44-预警模块；45-警报器。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。附图中各处使用的相同的附图标记指示相同或相似的部分。

需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本发明中所使用的上、下、左、右等描述仅仅是相对于附图中本发明各组成部分的相互位置关系来说的。

参照图1至图5，一种检测桥梁与支座脱空时主梁倾斜度的方法，包括以下步骤：

S1、布置检测点：在支座2外周面的同一水平面上绕所述支座的轴线等间距地设置偶数个检测点，每两个所述检测点设置在同一径向上且为一组检测组；每一检测点上设置有位移检测器3，所述位移检测器3用于实时检测所在检测点和桥梁1底面之间的位移变化。支座2的水平截面是圆形的，在水平面上，将支座2的外周面等间距均等分割，例如设置有30个检测点，这30个检测件绕支座的轴线等间距步骤在该支座2的外周面并且位于同一水平面，这30个检测点中的每一个在轴线的另一侧都有一个对应的检测点，这两个检测点在同一直径上，将这同一直径上的两个检测点作为一组。每一检测点上布置位移检测器3，则共有30个位移检测器3，每个位移检测器3都检测其上方的桥梁1的底面的位移。

当桥梁1发生位移时，每一个位移检测器3都能够测得位移，并且由于桥梁1发生位移时会与支座2发生脱空、倾斜，则不同点位测得的位移值不同，位移可能是正的(向上位移)，也可能是负的(向下位移)，所在直径与桥梁1倾斜方向的夹角越小(平行时最小，相当于夹角为0)的一组检测组，其测得的位移值会越大。反之，通过位移值最大的检测组，可以判断其与桥梁1倾斜方向的夹角最小，用来进行倾斜度计算时误差更小。

在本步骤中，设置好位移检测器3后，在桥梁1无负载时，每一位移检测器3测量所在检测点与桥面的距离作为初始值，后续测量的距离与所述初始值的差的为所述位移变化值。当然，这部分位移变化值的计算可以有位移检测器3自动计算得出。

S2、最大位移检测：各检测点上的位移检测器3测得位移值，挑选出位移值最大的检测点所在的检测组。在同一时间，各个位移检测器3都测得位移值，通过挑选位移值最大的检测点，即可确定与桥梁1倾斜方向夹角最小的直径上的检测组。这一步骤的挑选位移最大值的所在的检测组可以自动筛选出来，将这些位移值采集到数据处理中心4，由数据处理中心4进行自动筛选。

S3、计算：根据挑选出的检测组中两个检测点的位移值，结合所述支座2的直径，计算获得最大脱空距离，进而计算获得主梁倾斜度。

在本步骤中，挑选出的检测组的两个检测点分别为抬升点和下降点，抬升点是检测点上方的桥梁1向上抬升，下降点是检测点上方的桥梁1向下降，采用以下公式计算获得所述最大脱空距离：

式中，L为最大脱空距离，D为支座2直径，ΔH₁为抬升点的位移值，ΔH₂为下降点的位移值。D是预先测量好的支座2的直径。在这个计算中，这些位移值采用的是绝对值。

上述的公式，采用的是相似三角形的原理，如图1和图2所示，根据相似三角形的原理，则：

从而桥梁1与支座2直径的最大脱空距离，在这个计算中，这些位移值采用的是绝对值。。

接下来，采用以下公式计算获得所述主梁倾斜度：

式中，L为最大脱空距离，D为支座2直径，ΔH₁为抬升点的位移值，α为桥梁1的倾角。

S4、若所述倾斜度超出安全范围，则进行示警。预先设定一个倾斜度的安全范围，按照该安全范围来判断是否存在桥梁1倾覆的风险，例如该倾斜度的范围是小于5。

一种检测桥梁与支座脱空时主梁倾斜度的装置，包括：若干位移检测器3和数据处理中心4；

所述支座2外周面的同一水平面上绕所述支座的轴线等间距地设置偶数个检测点，每两个所述检测点设置在同一径向上且为一组检测组；每一检测点上设置所述位移检测器3，所述位移检测器3用于实时检测所在检测点和桥梁1底面之间的位移数据。支座2的水平截面是圆形的，在水平面上，将支座2的外周面等间距均等分割，例如设置有30个检测点，这30个检测件绕支座的轴线等间距步骤在该支座2的外周面并且位于同一水平面，这30个检测点中的每一个在轴线的另一侧都有一个对应的检测点，这两个检测点在同一直径上，将这同一直径上的两个检测点作为一组。每一检测点上布置位移检测器3，则共有30个位移检测器3，每个位移检测器3都检测其上方的桥梁1的底面的位移，获得位移数据。

其中，所述位移检测器3为拉线式位移检测器3，所述拉线式位移检测器3包括检测器主体31和由所述检测器主体31内伸出的测量线32，所述检测器主体31在对应的检测点上与所述支座2固定连接，所述测量线32的外端与对应的检测点上方的桥梁1底面固定连接，所述检测器主体31与所述数据采集模块41通信连接。

更具体地，检测器主体31包括壳体311、卷筒312、角度传感器、处理器313、数据传输部和弹性复位元件314。壳体311设有内腔和出线口。卷筒312可转动地设置在所述内腔中，所述卷筒312的半径为已知值。测量线32一端缠绕在所述卷筒312上，另一端由所述出线口伸出到所述壳体311外与检测点上方的桥梁1底面连接固体，可以通过胶粘拉钩固定。角度传感器位于所述内腔中，检测所述卷筒312的转动角度。处理器313与所述角度传感器电连接，数据传输部与所述处理器313电连接。弹性复位元件314一端与所述壳体311固定连接，另一端与所述卷筒312固定连接。另外其还内置电源。其工作原理是：桥梁1发生位移，带动测量线32伸出或者测量线32在弹性复位元件314的带动下向内收缩，带动卷筒312转动，角度传感器检测到卷筒312的转动角度，处理器313根据转动角度和卷筒312的外径计算出测量线32外端的位移量，检测点上方桥梁1的位移量，数据传输部将测得的位移量作为位移数据传到数据处理中心4。具体计算为：它的原理是ΔH＝r·β，ΔH为弧长，r为卷筒312的半径，β为卷筒312转过的圆心角度。数据传输部可以是蓝牙模块或者GPRS模块，弹性复位元件314为弹簧。

所述数据处理中心4包括数据采集模块41、数据筛选模块42和计算模块43；所述数据采集模块41用于采集各所述位移检测器的位移数据；所述数据筛选模块42用于从所述数据采集模块41采集的各位移数据中选择出最大位移数据所在的检测组的两个检测点的位移数据；所述计算模块43用于将所述数据筛选模块42筛选出的两个检测点的位移数据与所述支座2的直径进行计算，获得最大脱空距离，进而计算获得主梁倾斜度。通过数据采集模块41采集各个位移检测的位移数据，再进行筛选和对比，选择出最大位移数据所在的检测组的两个检测点的位移数据，以保证后面计算的结构的准确性。

其中，所述计算模块43中，将挑选出的检测组的两个检测点的位移数据分别作为抬升点位移数据和下降点位移数据，采用以下公式计算获得所述最大脱空距离：

式中，L为最大脱空距离，D为支座2直径，ΔH₁为抬升点位移数据，ΔH₂为下降点位移数据。

所述计算模块中，采用以下公式计算获得所述主梁倾斜度：

式中，L为最大脱空距离，D为支座2直径，ΔH₁为抬升点位移数据，α为主梁倾角。

优选地，所述数据处理中心4还包括预警模块44和与所述预警模块44连接的警报器45，所述预警模块44用于将所述倾斜度与预设安全阈值比较，当所述倾斜度大于所述预设安全阈值时，所述警报器45发出警报。预警模块44也连接有信息发送模块，可以将预警信息发送给指定人员的邮箱、手机短信、微信。预先设定一个倾斜度的预设安全阈值以确定安全范围，按照该安全范围来判断是否存在桥梁1倾覆的风险，例如该倾斜度的范围是小于5°。

本发明所述的检测桥梁与支座脱空时主梁倾斜度的方法及装置的其它内容参见现有技术，在此不再赘述。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (5)

1.一种检测桥梁与支座脱空时主梁倾斜度的方法，其特征在于，包括以下步骤：

布置检测点：在支座外周面的同一水平面上绕所述支座的轴线等间距地设置偶数个检测点，每两个所述检测点设置在同一径向上且为一组检测组；每一检测点上设置有位移检测器，所述位移检测器用于实时检测所在检测点和桥梁底面之间的位移变化；

最大位移检测：各检测点上的位移检测器测得位移值，挑选出位移值最大的检测点所在的检测组；

计算：根据挑选出的检测组中两个检测点的位移值，结合所述支座的直径，计算获得最大脱空距离，进而计算获得主梁倾斜度，在所述计算的步骤中，挑选出的检测组的两个检测点分别为抬升点和下降点，采用以下公式计算获得所述最大脱空距离：

式中，L为最大脱空距离，D为支座直径，ΔH₁为抬升点的位移值，ΔH₂为下降点的位移值；

在所述计算的步骤中，采用以下公式计算获得所述主梁倾斜度：

式中，L为最大脱空距离，ΔH₁为抬升点的位移值，α为主梁倾角。

2.根据权利要求1所述的检测桥梁与支座脱空时主梁倾斜度的方法，其特征在于，在所述布置检测点的步骤中，设置好位移检测器后，在桥梁无负载时，每一位移检测器测量所在检测点与桥面的距离作为初始值，后续测量的距离与所述初始值的差为所述位移变化值。

3.根据权利要求1-2中任一项所述的检测桥梁与支座脱空时主梁倾斜度的方法，其特征在于，若所述倾斜度超出安全范围，则进行示警。

4.一种检测桥梁与支座脱空时主梁倾斜度的装置，其特征在于，包括：若干位移检测器和数据处理中心；

所述支座外周面的同一水平面上绕所述支座的轴线等间距地设置偶数个检测点，每两个所述检测点设置在同一径向上且为一组检测组；每一检测点上设置所述位移检测器，所述位移检测器用于实时检测所在检测点和桥梁底面之间的位移数据；

所述数据处理中心包括数据采集模块、数据筛选模块和计算模块；所述数据采集模块用于采集各所述位移检测器的位移数据；所述数据筛选模块用于从所述数据采集模块采集的各位移数据中选择出最大位移数据所在的检测组的两个检测点的位移数据；所述计算模块用于将所述数据筛选模块筛选出的两个检测点的位移数据与所述支座的直径进行计算，获得最大脱空距离，进而计算获得主梁倾斜度；

所述位移检测器为拉线式位移检测器，所述拉线式位移检测器包括检测器主体和由所述检测器主体内伸出的测量线，所述检测器主体在对应的检测点上与所述支座固定连接，所述测量线的外端与对应的检测点上方的桥梁底面固定连接，所述检测器主体与所述数据采集模块通信连接；

所述计算模块中，将挑选出的检测组的两个检测点的位移数据分别作为抬升点位移数据和下降点位移数据，采用以下公式计算获得所述最大脱空距离：

式中，L为最大脱空距离，D为支座直径，ΔH₁为抬升点位移数据，ΔH₂为下降点位移数据；

所述计算模块中，采用以下公式计算获得所述主梁倾斜度：

式中，L为最大脱空距离，ΔH₁为抬升点位移数据，α为主梁倾角。

5.根据权利要求4所述的检测桥梁与支座脱空时主梁倾斜度的装置，其特征在于，所述数据处理中心还包括预警模块和与所述预警模块连接的警报器，所述预警模块用于将所述倾斜度与预设安全阈值比较，当所述倾斜度大于所述预设安全阈值时，所述警报器发出警报。