CN113984006A - 一种高精度的贝克曼梁弯沉仪及其测量方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种高精度的贝克曼梁弯沉仪及其测量方法，属于贝克曼梁弯沉仪技术领域。一种高精度的贝克曼梁弯沉仪，包括设在地面上的底座、固定设在底座上的支撑组件、与支撑组件相连的贝克曼梁体、设在贝克曼梁体距离支撑组件较远一端的检测杆、设在贝克曼梁体距离支撑组件较近一端的顶杆、设在顶杆上表面的限位板、设在底座上靠近顶杆一端的连接杆和与连接杆相连的千分表；所述限位板上表面开设有锥形凹槽，所述锥形凹槽与千分表的探针上下位置对应，所述千分表的探针尖端为锥形。本申请具测量精度高的优点。

Description

一种高精度的贝克曼梁弯沉仪及其测量方法

技术领域

本申请涉及贝克曼梁弯沉仪的技术领域，尤其是涉及一种高精度的贝克曼梁弯沉仪及其测量方法。

背景技术

弯沉值是指的路面或桥梁在承受载荷所产生的形变量，该数值可以直观地表现出路面或桥梁承载能力的情况，是路面、桥梁等公路的重要参数之一。

目前，行业内通常使用贝克曼梁弯沉仪对路面或桥梁的弯沉值进行测定。贝克曼梁弯沉仪是一种利用杠杆原理，将杠杆一端的路面或桥梁的沉降位移传递杠杆另一端并进行测定的仪器。但是，由于路面和桥梁的沉降位移往往非常小，结构简单的常见贝克曼梁弯沉仪在测定过程中极容易因环境因素而产生较大误差，难以满足精准测定弯沉值的使用需求。

针对上述中的相关技术背景，发明人发现常见的贝克曼梁弯沉仪存在测量精度不高的缺陷。

发明内容

为了提升贝克曼梁弯沉仪的测量精度，本申请提供一种高精度的贝克曼梁弯沉仪及其测量方法。

第一方面，本申请提供的一种高精度的贝克曼梁弯沉仪采用如下的技术方案：

一种高精度的贝克曼梁弯沉仪，包括设在地面上的底座、固定设在底座上的支撑组件、与支撑组件相连的贝克曼梁体、设在贝克曼梁体距离支撑组件较远一端的检测杆、设在贝克曼梁体距离支撑组件较近一端的顶杆、设在顶杆上表面的限位板、设在底座上靠近顶杆一端的连接杆和与连接杆相连的千分表；所述限位板上表面开设有锥形凹槽，所述锥形凹槽与千分表的探针上下位置对应，所述千分表的探针尖端为锥形。

通过采用上述技术方案，底座对支撑组件起到了连接和固定的作用，支撑组件与贝克曼梁体铰接的结构使贝克曼梁体与支撑组件形成了杠杆以满足测定需求，位于贝克曼梁体一端的检测杆用于与地面接触，使地面发生的沉降位移能够通过检测杆传递至贝克曼梁体另一端的顶杆上，顶杆能够在检测杆发生沉降时上升，并带动限位板将千分表的探针顶起，实现了本申请测量路面和桥梁沉降值的功能，限位板开设锥形凹槽能够在顶起千分表探针的过程中与探针的尖端紧密贴合，对探针起到了限位的作用，有利于减少户外风吹或路面振动造成的系统误差，提高了弯沉值的测量精度。

可选的，支撑组件包括固定在底座上且对称设在贝克曼梁体两侧的支撑腿、穿设在支撑腿上的圆锥辊轴承和穿设在圆锥辊轴承内圈的连接块；所述连接块与贝克曼梁体卡接。

通过采用上述技术方案，支撑腿对圆锥辊轴承起到了支撑和限位的作用，圆锥滚轴承对连接块起到支撑作用，使连接块能够绕圆锥滚轴承的轴心发生转动，连接块起到连接固定贝克曼梁体的作用，连接块与贝克曼梁体卡接的结构设计不仅能够使贝克曼梁体与连接块稳固连接，也提高了本申请拆装过程的便捷性，选用圆锥辊轴承有利于减少贝克曼梁体在轴承轴线方向的晃动，从而降低了测量误差，提高了弯沉值的测量精度。

可选的，圆锥辊轴承外圈的两侧均设有防尘端盖。

通过采用上述技术方案，圆锥辊轴承外圈两侧的端盖能够使轴承外圈和内圈的间隙处的润滑脂保有更长一段时间，同时有利于避免灰尘碎砂等异物堵塞圆锥辊轴承，使圆锥辊轴承能够在更长一段时间内在转动时受到的摩擦阻力较小，从而降低了测量误差，提高了弯沉值的测量精度。

可选的，支撑腿上设有校准板，所述校准板关于支撑腿对称位置开设有环形通孔，所述校准板沿着经过环形通孔圆心的水平线刻有标志线；所述贝克曼梁体上沿水平方向设有两个圆柱凸起，所述圆柱凸起穿设在环形通孔内。

通过采用上述技术方案，沿水平方向安装在贝克曼梁体上的圆柱凸起能够在环形通孔中滑动，沿水平方向刻在校准板上的标志线能够标记水平方向，令使用者可以判断圆柱凸起的轴心连线与标志线是否共线作为贝克曼梁体当前是否处于水平状态的依据，校准板和圆柱凸起配合使用的结构设计有利于消除由于测量前贝克曼梁体放置角度不水平而造成的系统误差，提高了弯沉值的测量精度。

可选的，检测杆包括套筒和穿设在套筒内的测温杆。

通过采用上述技术方案，套筒起到了将测温杆与贝克曼梁体固定连接的作用，同时套筒对测温杆起到了保护作用，使用测温杆直接作为贝克曼梁体的支撑件的结构设计能够方便测试者准确读取测试点的实时温度，相比于测试结束后重新定位测试点在进行测温的方式，极大地缩小了温度测量环节的误差，提高了弯沉值的测量精度。

可选的，测温杆的尖端为锥形。

通过采用上述技术方案，测温杆尖端为锥形的结构设计可以减小测温杆与地面的接触面积，有利于减少由于地面凹凸不平造成的测温杆受力不均引起的系统误差，提高了弯沉值的测量精度。

可选的，套筒远离地面的一端设有旋钮，所述套筒与贝克曼梁体螺纹连接。

通过采用上述技术方案，套筒与贝克曼梁体螺纹连接的方式使套筒和贝克曼梁体的相对安装位置可调，设在套筒远离地面一端的旋钮能够令使用者通过旋转旋钮的方式带动套筒发生旋转并最终调节套筒的高度，方便使用者将贝克曼梁体调整至水平角度，有利于消除由于防止角度不水平造成的系统误差，提高了弯沉值的测量精度。

可选的，底座的下表面设有防滑层，所述底座上表面沿长度方向均匀设置有多个配重块。

通过采用上述技术方案，设在底座下表面的防滑层，即设在底座与地面的接触面的防滑层可以增大底座与地面的摩擦力，延长度方向均匀设在底座上表面的配重块能够通过增加压力的方式进一步增加底座与地面之间的摩擦力，使本申请在进行弯沉值测定时不容易发生相对滑动，提高了本申请的稳定性，从而提高了弯沉值的测量精度。

第二方面，本申请提供的一种高精度的贝克曼梁弯沉仪的测量方法采用如下的技术方案：

一种高精度的贝克曼梁弯沉仪的测量方法，包括以下步骤：

步骤a：将贝克曼梁体与支撑组件组装成一个整体，将千分表安装在连接杆上，同时使得千分表的探针插入限位板的锥形凹槽中；

步骤b：按照测试标准准备用于路面加载的载重汽车一辆，并将车辆停靠在待测试的路面上；

步骤c：将贝克曼梁弯沉仪安装有检测杆的一端伸到载重汽车靠近路面中央一侧的两个后轮之间，使测温杆与地面的接触点和轮胎与地面的接触点前后间距不超过10厘米，读取测试点的实时温度；

步骤d：通过旋转旋钮，将贝克曼梁体调整至圆柱凸起轴心连线与标志线重合，通过调整连接杆高度使千分表出现转动，然后旋转千分表的表盘使指针指零；

步骤e：将载重汽车驶离贝克曼梁弯沉仪，记录千分表最终的稳定读数A，根据测量点的实时温度和载重汽车的胎压计算出影响系数K，测试路面的实际弯沉值B为B=2×K×A。

通过采用上述技术方案，能够通过本申请测得的测量点的实时温度测量误差较小，同时能够使贝克曼梁体在发生偏转之前保持水平的状态，千分表的探针插入限位板的锥形凹槽中的操作有利于在限位板平稳顶起千分表探针，进一步减小了千分表的测量误差，从而达到了提高弯沉值的测量精度的目的。

可选的，步骤d中在使千分表指针指零后，使用手指轻轻叩击贝克曼梁体靠近千分表的一端的上表面，观察千分表的指针是否能够发生跳动，发生跳动后是否能够重新归零。

通过采用上述技术方案，使用者能够将千分表在叩击发生后是否跳动作为判断千分表灵敏度的依据，将千分表发生跳动后指针是否能够重新指零作为判断千分表精准度的依据，该操作令使用者能够筛除一些自身存在使用缺陷的千分表，避免自身存在较大误差的千分表对测量结果的不利影响，从而进一步弯沉值的测量精度。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.本申请中的底座对支撑组件起到了连接和固定的作用，支撑组件与贝克曼梁体铰接的结构使贝克曼梁体与支撑组件形成了杠杆以满足测定需求，位于贝克曼梁体一端的检测杆用于与地面接触，使地面发生的沉降位移能够通过检测杆传递至贝克曼梁体另一端的顶杆上，顶杆能够在检测杆发生沉降时上升，并带动限位板将千分表的探针顶起，实现了本申请测量路面和桥梁沉降值的功能，限位板开设锥形凹槽能够在顶起千分表探针的过程中与探针的尖端紧密贴合，对探针起到了限位的作用，有利于减少户外风吹或路面振动造成的系统误差，提高了弯沉值的测量精度

2.本申请中的沿水平方向安装在贝克曼梁体上的圆柱凸起能够在环形通孔中滑动，沿水平方向刻在校准板上的标志线能够标记水平方向，令使用者可以判断圆柱凸起的轴心连线与标志线是否共线作为贝克曼梁体当前是否处于水平状态的依据，校准板和圆柱凸起配合使用的结构设计有利于消除由于测量前贝克曼梁体放置角度不水平而造成的系统误差，提高了弯沉值的测量精度

3.本申请中使用者能够将千分表在叩击发生后是否跳动作为判断千分表灵敏度的依据，将千分表发生跳动后指针是否能够重新指零作为判断千分表精准度的依据，该操作令使用者能够筛除一些自身存在使用缺陷的千分表，避免自身存在较大误差的千分表对测量结果的不利影响，从而进一步弯沉值的测量精度。

附图说明

图1是本申请实施例中公开的一种高精度的贝克曼梁弯沉仪的结构示意图。

图2是图1中A处的爆炸结构示意图。

图3是图1中B处的局部放大示意图。

图4是图1中C处的局部放大示意图。

附图标记说明：1、底座；11、防滑层；12、配重块；2、支撑组件；21、支撑腿；22、圆锥辊轴承；23、连接块；211、校准板；212、标志线；221、防尘端盖；3、贝克曼梁体；31、圆柱凸起；4、检测杆；41、套筒；42、测温杆；411、旋钮；5、顶杆；6、限位板；61、锥形凹槽；7、连接杆；8、千分表。

具体实施方式

以下结合附图1-对本申请作进一步详细说明。

弯沉值是指桥梁或路面承受一定载荷后发生沉降的位移量，弯沉值可以用于表示桥梁或路面承受载荷的能力。行业内通常采用贝克曼梁弯沉仪测定弯沉值，但是实际操作中由于弯沉值通常是一个比较微小的位移变化量，以杠杆原理为测量原理的贝克曼梁弯沉仪容易因环境因素而产生较大的测量误差。弯沉值计算公式中涉及温度影响系数的选取，而温度影响系数的选取需要测量点实时温度，现有技术中先测量后测温的操作方式增大了弯沉值测量的误差。为了提升贝克曼梁弯沉仪的测量精度，本申请提供一种高精度的贝克曼梁弯沉仪及其测量方法。

本申请实施例公开一种高精度的贝克曼梁弯沉仪。参照图1，一种高精度的贝克曼梁弯沉仪包括底座1、支撑组件2、贝克曼梁体3、检测杆4、顶杆5、限位板6、连接杆7和千分表8。其中，支撑组件2的一端与底座1的中央位置固定连接，支撑组件2的另一端与贝克曼梁体3通过卡接的方式相连，贝克曼梁体3距离支撑组件2较远的一端通过螺纹连接的方式与检测杆4相连，贝克曼梁体3距离支撑组件2较近的一端通焊接的方式与顶杆5的一端固定来接，限位板6与顶杆5的另一端固定连接，连接杆7的一端与千分表8可拆卸连接，千分表8的探针尖端与限位板6抵接。

参照图1，底座1可以是一块长条状的矩形金属板，底座1可以采用铝合金材质，底座1的下表面通过胶粘剂粘接的方式安装有防滑层11，防滑层11可以是硬质橡胶材质的矩形垫片，底座1的上表面通过螺栓连接的方式延长度方向安装有多个配重块12，配重块12可以采用铁质矩形金属块制成。

参照图1和图2，支撑组件2包括支撑腿21、圆锥辊轴承22和连接块23。其中，支撑腿21可以是一块矩形的铝合金材质的金属板，支撑腿21的数量可以设置为两个，支撑腿21的一端焊接在底座1的上表面，支撑腿21远离底座1的一端开设有圆形通孔，通孔内均卡接有圆锥辊轴承22，连接块23可以由一端穿设在圆锥辊轴承22内圈的圆柱体和套设在圆柱体上的梯形块组成，连接块23的材质可以是铝合金材质，支撑腿21上通过螺栓可拆卸地连接有校准板211，校准板211可以是一块边缘做圆角处理的方形铝合金板，校准板211关于几何中心对称位置开设有环形通孔，校准板211上沿水平方向刻有标志线212，标志线212通过环形通孔的几何中心，标志线212内涂抹红色防锈漆，圆锥辊轴承22外圈向内侧延伸有防尘端盖221，防尘端盖221延伸至圆锥辊轴承22的内圈外表面。

参照图1和图2，贝克曼梁体3可以是一根铝合金梁，贝克曼梁体3靠近连接块23的部分开设有梯形缺口，该缺口用于与连接块23卡接，贝克曼梁体3靠近校准板211的侧面上通过一体成型的方式安装有两个圆柱凸起31，两圆柱凸起31位于同一水平面上，两个圆柱凸起31均穿设在校准板211上开设的环形通孔内。

参照图1和图3，检测杆4包括套筒41和穿设在套筒41内的测温杆42。其中，套筒41与贝克曼梁体3距离支撑组件2较远的一端螺纹连接，套筒41的顶部通过焊接的方式安装有旋钮411，套筒41内穿设有测温杆42，测温杆42的尖端为锥形，测温杆42的尖端与地面直接接触。

参照图1和图4，顶杆5可以是一根矩形空心铝合金杆体，顶杆5的一端与贝克曼梁体3距离支撑组件2较近的一端的上表面焊接，顶杆5的另一端与限位板6焊接，限位板6可以是一块实心矩形铝合金板，限位板6上表面开设有锥形凹槽61。

参照图1和图4，连接杆7的一端与底座1通过焊接的方式固定连接，连接杆7的另一端通过卡接的方式安装有千分表8，千分表8垂直地面方向安装，千分表8的高度使千分表8的探针与限位板6的锥形凹槽61内壁接触并产生5至10毫米示数为宜。

本申请实施例还公开了一种高精度的贝克曼梁弯沉仪的测量方法，包括以下步骤：

步骤a：将贝克曼梁体与支撑组件组装成一个整体，将千分表8安装在连接杆7上，同时使得千分表8的探针插入限位板的锥形凹槽中；

在该步骤中，需要将连接块23插入到贝克曼梁体3上的梯形缺口中，应注意安装过程中保证贝克曼梁体3的圆柱凸起31能够插入到校准板211上开设的环形通孔中，且安装前应对圆柱凸起31和校准板211的圆形通孔的边缘进行擦拭，去除灰尘杂物，确保圆柱凸起31能在环形通孔内无接触滑动。

步骤b：按照测试标准准备用于路面加载的载重汽车一辆，并将车辆停靠在待测试的路面上；

在该步骤中，应确保载重汽车的负载在车斗内均匀分布，停靠稳定后对汽车胎压进行测试并记录。

步骤c：将贝克曼梁弯沉仪安装有检测杆的一端伸到载重汽车靠近路面中央一侧的两个后轮之间，使测温杆42与地面的接触点和轮胎与地面的接触点前后间距不超过10厘米，读取测试点的实时温度；

在该步骤中，应保证贝克曼梁体3位于两个车轮中间的位置，必要时可通过在载重汽车轮胎上涂抹油漆的方式确定轮胎与地面的接触点，缩小测量点与轮胎和地面接触点的距离。

步骤d：通过旋转旋钮，将贝克曼梁体3调整至圆柱凸起31轴心连线与标志线212重合，通过调整连接杆7高度使千分表8出现转动，然后旋转千分表8的表盘使指针指零；

在该步骤中，应先对贝克曼梁体3进行调平，即使圆柱凸起31轴心连线与标志线212重合，然后在调整千分表8，并使千分表8读数归零，避免调平过程中使千分表8出现非地面沉降位移相关的读数。

步骤e：将载重汽车驶离贝克曼梁弯沉仪，记录千分表8最终的稳定读数A，根据测量点的实时温度和载重汽车的胎压计算出影响系数K，测试路面的实际弯沉值B为B=2×K×A。

在该步骤中，在驶离载重车辆前，使用者应以手指关节轻轻叩击贝克曼梁体3靠近千分表8一端的上表面，观察千分表8是否能够正确出现跳动，出现跳动后是否能够重新指零，若不能则需对千分表8进行更换，载重车辆驶离后千分表8的标准开始发生转动，应以千分表8的指针转动速度小于0.2格每秒时确定为最佳读数时间。

以上为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高精度的贝克曼梁弯沉仪，其特征在于：包括设在地面上的底座（1）、固定设在底座（1）上的支撑组件（2）、与支撑组件（2）相连的贝克曼梁体（3）、设在贝克曼梁体（3）距离支撑组件（2）较远一端的检测杆（4）、设在贝克曼梁体（3）距离支撑组件（2）较近一端的顶杆（5）、设在顶杆（5）上表面的限位板（6）、设在底座（1）上靠近顶杆（5）一端的连接杆（7）和与连接杆（7）相连的千分表（8）；所述限位板（6）上表面开设有锥形凹槽（61），所述锥形凹槽（61）与千分表（8）的探针上下位置对应，所述千分表（8）的探针尖端为锥形。

2.根据权利要求1所述的一种高精度的贝克曼梁弯沉仪，其特征在于：所述支撑组件（2）包括固定在底座（1）上且对称设在贝克曼梁体（3）两侧的支撑腿（21）、穿设在支撑腿（21）上的圆锥辊轴承（22）和穿设在圆锥辊轴承（22）内圈的连接块（23）；所述连接块（23）与贝克曼梁体（3）卡接。

3.根据权利要求2所述的一种高精度的贝克曼梁弯沉仪，其特征在于：所述圆锥辊轴承（22）外圈的两侧均设有防尘端盖（221）。

4.根据权利要求2所述的一种高精度的贝克曼梁弯沉仪，其特征在于：所述支撑腿（21）上设有校准板（211），所述校准板（211）关于支撑腿（21）对称位置开设有环形通孔，所述校准板（211）沿着经过环形通孔圆心的水平线刻有标志线（212）；所述贝克曼梁体（3）上沿水平方向设有两个圆柱凸起（31），所述圆柱凸起（31）穿设在环形通孔内。

5.根据权利要求1所述的一种高精度的贝克曼梁弯沉仪，其特征在于：所述检测杆（4）包括套筒（41）和穿设在套筒（41）内的测温杆（42）。

6.根据权利要求5所述的一种高精度的贝克曼梁弯沉仪，其特征在于：所述测温杆（42）的尖端为锥形。

7.根据权利要求5所述的一种高精度的贝克曼梁弯沉仪，其特征在于：所述套筒（41）远离地面的一端设有旋钮（411），所述套筒与贝克曼梁体（3）螺纹连接。

8.根据权利要求1-7所述的一种高精度的贝克曼梁弯沉仪，其特征在于：所述底座（1）的下表面设有防滑层（11），所述底座（1）上表面沿长度方向均匀设置有多个配重块（12）。

9.一种如权利要求8所述的高精度的贝克曼梁弯沉仪的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤a：将贝克曼梁体（3）与支撑组件（2）组装成一个整体，将千分表（8）安装在连接杆（7）上，同时使得千分表（8）的探针插入限位板（6）的锥形凹槽中；

步骤b：按照测试标准准备用于路面加载的载重汽车一辆，并将车辆停靠在待测试的路面上；

步骤c：将贝克曼梁弯沉仪安装有检测杆（4）的一端伸到载重汽车靠近路面中央一侧的两个后轮之间，使测温杆（42）与地面的接触点和轮胎与地面的接触点前后间距不超过10厘米，读取测试点的实时温度；

步骤d：通过旋转旋钮（411），将贝克曼梁体（3）调整至圆柱凸起（31）轴心连线与标志线（212）重合，通过调整连接杆高度使千分表（8）出现转动，然后旋转千分表（8）的表盘使指针指零；

步骤e：将载重汽车驶离贝克曼梁弯沉仪，记录千分表（8）最终的稳定读数A，根据测量点的实时温度和载重汽车的胎压计算出影响系数K，测试路面的实际弯沉值B为B=2×K×A。

10.根据权利要求9所述的一种高精度的贝克曼梁弯沉仪的测量方法，其特征在于：所述步骤d中在使千分表（8）指针指零后，使用手指轻轻叩击贝克曼梁体（3）靠近千分表（8）的一端的上表面，观察千分表（8）的指针是否能够发生跳动，发生跳动后是否能够重新归零。

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