CN116697983B - 一种混凝土桥梁沉降检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及桥梁监测技术领域，具体提供了一种混凝土桥梁沉降检测装置，包括环形底座，环形底座套设在支撑柱上，环形底座上设置有环形滑轨，环形滑轨内设置有指示球和两个第一小球，指示球和两个第一小球间隔设置且两两之间设置有第一弹性件，两个第一小球的质量相同，指示球的质量大于第一小球的质量，桥梁立发生倾斜时，指示球和两个第一小球在重力作用下均在环形滑轨内滑动，三者均静止时，指示球的位置即为支撑柱倾斜的方向，通过指示球的位置即可确定支撑柱的倾斜方向，通过第一弹性件的压缩程度还可以了解到支撑柱的倾斜程度，因此，能够准确并及时的发现支撑柱的倾斜方向。

Description

一种混凝土桥梁沉降检测装置

技术领域

本发明涉及桥梁监测技术领域，特别是涉及一种混凝土桥梁沉降检测装置。

背景技术

支撑柱是桥梁的支撑部位，对桥梁的安全稳定至关重要。生活中，在桥梁载荷的作用下，支撑柱会出现或多或少的沉降。均匀的沉降对桥梁的危害较小，不均匀的沉降则会造成支撑柱的倾斜，对桥梁的安全稳定危害较大。例如中国专利CN208366326U公开了一种支撑柱沉降监测装置，包括北斗天线、水箱、静力水准仪、北斗机箱、升降支架、远程监测中心。该方案通过静力水准仪实时计算出立柱上的测点与北斗天线的高差，进而计算出支撑柱的绝对高程变化，从而测量出沉降的数据。

但是，桥梁沉降不均匀会导致支撑柱的倾斜，对桥梁的安全稳定危害较大因此，虽然上述方案解决了沉降量多少的问题，但是不能及时发现桥梁倾斜，支撑柱倾斜沉降时会导致安全事故发生，如何及时的发现倾斜方向与对应的倾斜程度便成为了急需解决的问题。

发明内容

基于此，有必要针对目前的支撑柱不均匀沉降时会出现立柱倾斜的情况，提供一种混凝土桥梁沉降检测装置。

上述目的通过下述技术方案实现：

一种混凝土桥梁沉降检测装置，包括：

环形底座，环形底座套设在支撑柱上，环形底座上设置有环形滑轨，环形滑轨内滑动设置有指示球和两个第一小球，两个第一小球的质量相同，指示球的质量大于第一小球的质量，指示球和两个第一小球间隔设置且两两之间设置有第一弹性件，第一弹性件的两端设置有第一滑动板，初始第一弹性件处于压缩状态使得指示球和两个第一小球均匀分布在环形滑轨内；

调节机构，调节机构包括第二小球，第二小球滑动设置于环形滑轨内且其滑动轨迹与第一小球的滑动轨迹上下平行设置，第二小球的两侧均连接有第二弹性件，第二弹性件远离第二小球的一端设置有第二滑动板，两个第二滑动板连接第二弹性件的一侧分别与两个第一小球之间的两个第一滑动板抵接，初始两个第二弹性件处于原长状态，且两个第二弹性件的弹性系数不同。

进一步的，环形滑轨两侧壁均开设有第一环形滑槽，第一滑动板两侧设置有第一滑动凸起，第一滑动凸起位于第一环形滑槽内，第一弹性件压缩使得第一滑动板与指示球和两个第一小球抵接。

进一步的，环形滑轨两侧壁开设有第二环形滑槽，第二环形滑槽与第一环形滑槽平行，第二滑动板两侧均设置有第二滑动凸起，第二滑动凸起位于第二环形滑槽内，第二小球两侧固定设置有连接板，两个连接板的另一侧与第二弹性件连接，连接板两侧设置有第三滑动凸起，第三滑动凸起位于第二环形滑槽内。

进一步的，环形底座上设置有定位螺栓，定位螺栓能够将环形底座水平固定在支撑柱上。

进一步的，定位螺栓至少三个。

进一步的，环形底座包括两个半圆盘，两个半圆盘可拆卸连接。

进一步的，两个半圆盘其中一个半圆盘上设置有插板，另一个半圆盘上开设有插槽，两个半圆盘通过插槽和插板可拆卸连接。

进一步的，环形底座上设置有环形盖板。

进一步的，环形盖板与环形底座通过固定销可拆卸连接。

进一步的，环形盖板包括两个半圆盖，两个半圆盖可拆卸连接。

本发明的有益效果是：

本发明提供了一种混凝土桥梁沉降检测装置，包括：

环形底座、指示球、两个第一小球、第一弹性件、第二小球和两个弹性系数不同的第二弹性件，当支撑柱发生倾斜时，指示球和两个第一小球在环形滑轨内滑动，指示球位于环形滑轨的最低位置，也就是支撑柱发生倾斜的位置，当支撑柱倾斜的方向位于两个第一小球连线的垂直平分线上时，第二小球两侧的第二弹性件使得指示球能够在环形滑轨内滑动以使得指示球位于环形滑轨的最低位置，通过指示球的位置即可确定支撑柱的倾斜方向，通过第一弹性件的压缩程度还可以了解到支撑柱的倾斜程度，因此，能够准确并及时的发现支撑柱的倾斜方向。

在本发明中，通过可拆卸式的环形底座和环形盖板，方便安装和拆卸。

在本发明中，通过至少三个定位螺栓的设置，使得环形底座能够水平安装支撑柱上。

附图说明

图1为本发明的一种混凝土桥梁沉降检测装置的结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为图2中A-A的剖视图；

图4为本发明的一种混凝土桥梁沉降检测装置的内部结构示意图；

图5为本发明的一种混凝土桥梁沉降检测装置的除去调节机构的俯视图；

图6为本发明的一种混凝土桥梁沉降检测装置的调节机构的俯视图；

图7为本发明的一种混凝土桥梁沉降检测装置的俯视图；

图8为图7的内部立体视图；

图9为本发明的一种混凝土桥梁沉降检测装置的指示球处于第一种情况的俯视图；

图10为图9的内部立体视图；

图11为本发明的一种混凝土桥梁沉降检测装置的指示球处于第二种情况的俯视图；

图12为本发明的一种混凝土桥梁沉降检测装置的调节机构调节指示球位置的俯视状态图；

图13为图12内部立体视图。

其中：

100、环形底座；101、第一半圆盘；102、第二半圆盘；111、固定销；112、插板；113、插槽；114、连接柱；

120、环形滑轨；121、第一环形滑槽；122、第二环形滑槽；

130、定位螺栓；140、第一滑动板；141、第一滑动凸起；150、第一弹性件；160、第一小球；170、指示球；

200、环形盖板；210、第一半圆盖；220、第二半圆盖；230、第二小球；240、连接板；241、第二滑动凸起；250、第二滑动板；260、第二弹性件；270、第三滑动凸起；

300、支撑柱。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本文中为组件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接（联接）。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面参照图1-图13来描述本申请提供的一种混凝土桥梁沉降检测装置。

一种混凝土桥梁沉降检测装置包括环形底座100和调节机构，环形底座100套设在支撑柱300上，环形底座100上设置有环形滑轨120，环形滑轨120内设置一个指示球170和两个第一小球160，两个第一小球160的质量相同，指示球170的质量大于第一小球160的质量，两个第一小球160和指示球170之间设置有第一弹性件150，第一弹性件150的两端均设置有第一滑动板140，初始状态时，三个第一弹性件150均处于压缩状态使得第一弹性件150两端的第一滑动板140与两个第一小球160和指示球170抵接，两个第一小球160和指示球170均匀间隔分布在环形滑轨120内，调节机构用于调节指示球170的位置。当支撑柱300未发生倾斜时，即支撑柱300处于正常状态下，指示球170和两个第一小球160均匀间隔且相对静止的分布在环形滑轨120内，当支撑柱300发生倾斜时，如果没有调节机构，指示球170的位置会存在两种情况。

第一种情况：当支撑柱300倾斜的方向不在两个第一个小球连线的垂直平分线上时，指示球170和两个第一小球160均在重力作用下在环形滑轨120内滑动，由于指示球170的质量大于第一小球160的质量，在环形滑轨120内滑动时，指示球170会滑动到环形滑轨120内最低的位置处，即支撑柱300倾斜的位置处，两个第一小球160和指示球170均静止时，如图9所示，箭头指示方向为支撑柱300倾斜方向，两个第一弹性件150缩短，一个第一弹性件150伸长，两个第一小球160和指示球170所在位置的连线形成一个等腰三角形，指示球170所在的位置即为桥梁倾斜的位置，倾斜的方向为支撑柱300的圆心指向指示球170的方向，环形底座100上设置有感应器（图中未示出），通过感应器感应到指示球170的位置进而得知桥梁的倾斜方向。

第二种情况：当桥梁倾斜的方向在两个第一小球160连线的垂直平分线上时，在重力作用下，两个第一小球160在环形滑轨120内移动，如图11所示，箭头指示方向为支撑柱300倾斜方向，两个第一小球160同步移动且移动的距离相同，而指示球170则受力平衡而不在环形滑轨120内移动，此时，指示球170处于第二位置，即指示球170的位置与支撑柱300发生倾斜的位置相反，因此引入调节机构去调节指示球170的位置，使得指示球170所在的位置即为支撑柱300发生倾斜的位置，调节机构能够使得两个第一小球160在环形滑轨120内移动的距离不同，在第一弹性件150的作用下，使得指示球170受力不平衡进而使得指示球170能够在环形滑轨120内滑动，恢复到第一种情况，即指示球170所在的位置即为支撑柱300倾斜的位置。通过感应器感应指示球170的位置即可确定桥梁的倾斜位置方向，还可以通过感应器感应第一弹性件150的压缩程度来判断出桥梁的倾斜程度，能够准确监测出桥梁的倾斜方向和倾斜程度，并第一时间发出桥梁倾斜预警。

具体的，如图3和图4所示，环形滑轨120的两侧壁均开设有第一环形滑槽121，第一滑动板140的两侧设置有第一滑动凸起141，第一滑动凸起141位于第一环形滑槽121内，以使第一滑动板140能够沿着第一环形滑槽121移动，三个第一弹性件150均处于压缩状态，使得第一滑动板140与两个第一小球160和指示球170均抵接，当支撑柱300发生倾斜，两个第一小球160和指示球170在环形滑轨120内移动时，第一滑动板140在第一弹性件150的作用下也能保持与指示球170和两个第一小球160抵接，保证三者之间能够相互作用。

在进一步的实施例中，如图3和图6所示，调节机构包括第二小球230，第二小球230两侧固定设置有两个连接板240，两个连接板240的另一侧上均连接有两个第二弹性件260，两个第二弹性件260远离连接板240的一端连接有第二滑动板250，环形滑轨120两侧壁还开设有第二环形滑槽122，第二环形滑槽122与第一环形滑槽121平行设置，第二环形滑槽122位于第一环形滑槽121上方，两个第二滑动板250两侧设置有第二滑动凸起241，第二滑动凸起241位于第二环形滑槽122内，两个连接板240两侧均设置有第三滑动凸起270，第三滑动凸起270位于第二环形滑槽122内，两个第二滑动板250和两个连接板240均能够沿着第二环形滑槽122滑动，使得第二小球230能够沿第二环形滑槽122滑动。如图3和图8所示，两个第二滑动板250与第二弹性件260连接的一侧均与两个第一小球160之间的两个第一滑动板140抵接，初始两个第二弹性件260均处于原长状态，两个第二弹性件260的弹性系数不同。当支撑柱300倾斜的方向在两个第一小球160连线的垂直平分线上时，会造成指示球170所指示的位置与支撑柱300倾斜的位置相反的情况，两个第一小球160会在重力作用下在第一环形滑轨120内移动，但是由于第一小球160的第一滑动板140与第二滑动板250的一侧抵接，并且两个第二弹性件260的弹性系数不同，使得两个第一小球160在环形滑轨120内的受力不同，进而使得指示球170得受力不平衡，从而在环形滑轨120内滑动。

例如，假设没有调节机构，两个第一小球160在移动时会使得两个第一小球160之间的第一弹性件150缩短，指示球170和第一小球160之间的第一弹性件150伸长，形成如图11所示的状态，以图8所示，当第二小球230左侧的第二弹性件260的弹性系数大于第二小球230右侧的第二弹性系数，在两个第一小球160移动时，左侧的第一小球160受到左侧第二弹性件260的拉力大于右侧的第一小球160受到右侧第二弹性件260的拉力，两个第一小球160受力不同，因此左侧的第一小球160移动的距离小于右侧的第一小球160移动的距离，使得指示球170受到左侧第一弹性件150的推动力而向右侧移动，状态变化如图12和图13所示，箭头指示方向为支撑柱300倾斜方向，由于指示球170的质量要大于第一小球160的质量，所以指示球170向右滑动，第二小球230在左侧第二弹性件260的作用下也向右滑动，当指示球170、两个第一小球160和第二小球230均静止不动时，指示球170所在的位置即为支撑柱300倾斜的位置；当第二小球230左侧的第二弹性件260的弹性系数小于第二小球230右侧的第二弹性系数时，与上述第二小球230左侧的第二弹性件260的弹性系数大于第二小球230右侧的第二弹性系数的情况相同，但方向相反，在此不再赘述。

在另外一个实施例中，环形滑轨120内可以不设置两个第一小球160和指示球170，而是设置成三个第一滑动块，其中两个第一滑动块的质量相同，另外一个第一滑动块的质量大于两个第一滑动块的质量，将第一滑动块质量大的一个设置为指示支撑柱300倾斜位置的滑动块，每相邻两个第一滑动块之间连接有弹性件，三个弹性件同步处于伸长、压缩或原长状态。当支撑柱300倾斜，倾斜的方向不在两个质量相同的第一滑动块连线的垂直平分线上时，三个第一滑动块在重力的作用下在环形滑轨120内滑动，其中质量大的一个第一滑动块滑动到环形滑轨120最低位置处，当三个第一滑动块均静止不动时，质量大的一个第一滑动块的位置即为支撑柱300的倾斜位置，倾斜方向为支撑柱300圆心指向质量大的一个第一滑动块的方向。

调节机构也可以不是第二小球230，而是第二滑动块，第二滑动块上可以设置凸起，凸起位于第二环形滑槽122内,使得第二滑动块沿着第二环形滑槽122滑动，第二滑动块两端可以直接固定连接两个第二弹性件260，两个第二弹性件260的另一端与第二滑动板250固定连接，第二滑动板250与第二弹性件260连接的一侧与两个质量相同的第一滑动块抵接，当支撑柱300倾斜，倾斜的方向在两个第一滑动块连线的垂直平分线上时，此结构的功能与上述实施例中一致，不再赘述。

在进一步的实施例中，环形底座100下表面上沿周向均匀设置有连接柱114，连接柱114与环形底座100的底面垂直，且至少有三个，连接柱114上开设有螺纹槽，螺纹槽的贯通方向沿着环形底座100的径向延伸，螺纹槽内螺纹连接有定位螺栓130，三个定位螺栓130的一端与支撑柱300的外周面抵接以使得环形底座100能够水平固定在支撑柱300上。

能够理解的是，也可以设置更多的连接柱114和定位螺栓130。

在进一步的实施例中，环形底座100包括两个半圆盘，两个半圆盘可拆卸连接，方便安装和拆卸。

具体的，为便于描述，将两个半圆盘分为第一半圆盘101和第二半圆盘102，第一半圆盘101上开设有插槽113，第二半圆盘102上设置有插板112，第一半圆盘101和第二半圆盘102通过插槽113和插板112可拆卸连接。

能够理解的是，也可以采用其他方式使得第一半圆盘101和第二半圆盘102可拆连接，例如，第一半圆盘101上开设卡槽，第二半圆盘102上固定设置卡块，卡块和卡槽配合，还可以是第一半圆盘101的一端与第二半圆盘102的一端铰接，另一端通过卡接的方式连接，也能方便安装和拆卸。

在进一步的实施例中，环形底座100上设置有环形盖板200，环形盖板200遮挡环形滑轨120，使得环形底座100密闭，防止外界的雨水或灰尘影响指示球170、第一小球160和第二小球230的滑动，环形底座100上设置有固定销111，环形盖板200通过固定销111与环形底座100可拆卸连接，方便安装和拆洗。

能够理解的是，环形盖板200包括两个半圆盖，两个半圆盖可拆卸连接，为便于描述，将两个半圆盖分为第一半圆盖210和第二半圆盖220，第一半圆盖210和第二半圆盖220上均开设有销钉孔，第一半圆盘101和第二半圆盘102上均设置有固定销111，第一半圆盘101和第二半圆盘102上的固定销111与第一半圆盖210和第二半圆盖220上的销钉孔插接配合，方便安装和拆卸。

结合上述实施例来描述本申请的具体工作过程：

将环形底座100的第一半圆盘101和第二半圆盘102安装在支撑柱300的外周面上，通过定位螺栓130将环形底座100水平固定在支撑柱300上，盖上环形盖板200。

当支撑柱300正常状态时，即支撑柱300未发生倾斜时，指示球170和两个第一小球160均匀间隔分布在环形滑轨120内，初始状态时，三者之间的第一弹性件150均为压缩状态，第二小球230位于指示球170上方，且第二小球230左右两侧的第二弹性件260均处于原长状态。

当支撑柱300发生倾斜，倾斜的方向不在两个第一小球160连线的垂直平分线上时，两个第一小球160和指示球170均在重力作用下在环形滑轨120内移动，此时，第二小球230在重力作用下也会发生移动，但是第二小球230的移动不影响两个第一小球160和指示球170的移动，由于指示球170的质量大于第一小球160的质量，所以指示球170会滑动到环形滑轨120上位置最低处，当两个第一小球160、指示球170和第二小球230均静止不动时，指示球170的位置即为支撑柱300倾斜的方向的位置，感应装置能够感应到指示球170的位置进而得知支撑柱300的倾斜方向，并且能够根据指示球170两侧的第一弹性件150的压缩程度可以初步判断出支撑柱300的倾斜程度。

当支撑柱300发生倾斜，倾斜的方向在两个第一小球160连线的垂直平分线上时，由于第二小球230两侧的第二弹性件260的弹性系数不同，当两个第一小球160在滑行滑轨内滑动时，两个第二弹性件260的第二滑动板250与两个第一小球160的第一滑动板140抵接，所以在两个不同弹性系数的第二弹性件260的作用下，两个第一小球160在环形滑轨120内的移动距离不同以使得指示球170两侧的第一弹性件150的受力不同，进而使得指示球170在环形滑轨120内滑动，从而避免指示球170不在环形滑轨120内滑动造成的指示球170所处的位置与支撑柱300倾斜方向相反的位置，以使指示球170在环形滑轨120内滑动到最低位置处，也就是说，使得指示球170的位置就是支撑柱300的倾斜的位置，通过感应器感应出指示球170的位置进而能够及时发现支撑柱300的倾斜位置，同时感应器也能感应第一弹性件150的压缩程度，进而得知支撑柱300的倾斜程度。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种混凝土桥梁沉降检测装置，其特征在于，包括：

环形底座，环形底座套设在支撑柱上，环形底座上设置有环形滑轨，环形滑轨内滑动设置有指示球和两个第一小球，两个第一小球的质量相同，指示球的质量大于第一小球的质量，指示球和两个第一小球间隔设置且两两之间设置有第一弹性件，第一弹性件的两端设置有第一滑动板，初始第一弹性件处于压缩状态使得指示球和两个第一小球均匀分布在环形滑轨内；

调节机构，调节机构包括第二小球，第二小球滑动设置于环形滑轨内且其滑动轨迹与第一小球的滑动轨迹上下平行设置，第二小球的两侧均连接有第二弹性件，第二弹性件远离第二小球的一端设置有第二滑动板，两个第二滑动板连接第二弹性件的一侧分别与两个第一小球之间的两个第一滑动板抵接，初始两个第二弹性件处于原长状态，且两个第二弹性件的弹性系数不同。

2.根据权利要求1所述的混凝土桥梁沉降检测装置，其特征在于，环形滑轨两侧壁均开设有第一环形滑槽，第一滑动板两侧设置有第一滑动凸起，第一滑动凸起位于第一环形滑槽内，第一弹性件压缩使得第一滑动板与指示球和两个第一小球抵接。

3.根据权利要求2所述的混凝土桥梁沉降检测装置，其特征在于，环形滑轨两侧壁开设有第二环形滑槽，第二环形滑槽与第一环形滑槽平行，第二滑动板两侧均设置有第二滑动凸起，第二滑动凸起位于第二环形滑槽内，第二小球两侧固定设置有连接板，两个连接板的另一侧与第二弹性件连接，连接板两侧设置有第三滑动凸起，第三滑动凸起位于第二环形滑槽内。

4.根据权利要求1所述的混凝土桥梁沉降检测装置，其特征在于，环形底座上设置有定位螺栓，定位螺栓能够将环形底座水平固定在支撑柱上。

5.根据权利要求4所述的混凝土桥梁沉降检测装置，其特征在于，定位螺栓至少三个。

6.根据权利要求1所述的混凝土桥梁沉降检测装置，其特征在于，环形底座包括两个半圆盘，两个半圆盘可拆卸连接。

7.根据权利要求6所述的混凝土桥梁沉降检测装置，其特征在于，两个半圆盘其中一个半圆盘上设置有插板，另一个半圆盘上开设有插槽，两个半圆盘通过插槽和插板可拆卸连接。

8.根据权利要求7所述的混凝土桥梁沉降检测装置，其特征在于，环形底座上设置有环形盖板。

9.根据权利要求8所述的混凝土桥梁沉降检测装置，其特征在于，环形盖板与环形底座通过固定销可拆卸连接。

10.根据权利要求9所述的混凝土桥梁沉降检测装置，其特征在于，环形盖板包括两个半圆盖，两个半圆盖可拆卸连接。