CN117848248A - 一种桥梁健康监测设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及桥梁检测技术领域，本发明公开了一种桥梁健康监测设备，包括沿栏行走组件和桥梁监测组件，桥梁护栏对称固定设于桥梁路面两侧，所述沿栏行走组件设于桥梁护栏上，所述桥梁监测组件设于桥梁路面上，所述桥梁监测组件包括顶部基板、围拢单元、密闭维持机构、凹凸随动单元和中心检测单元。本发明具体提供了在桥面上围成密闭容积并通过匀速减小截面尺寸时排气速度的变化来判断桥面平整度的桥梁健康监测设备。

Description

一种桥梁健康监测设备

技术领域

本发明涉及桥梁检测技术领域，具体是指一种桥梁健康监测设备。

背景技术

现有的桥面在进行平整度检测时，常会出现凸包和凹坑的现象，为了达到验收标准，需要将凸起处铲平和将凹坑处填平。

申请号为202210072220.X的一项发明专利公开了以下内容“通过双排呈交错设置的多个滚轮与路面的滚动接触，可以对路面进行多点式检测，扩大检测的范围，提高检测的精度”。虽然该申请的技术方案具有检测桥面凹凸状态的功能，但对于桥面平整度的检测依靠滚轮与地面的接触状态来进行判定，从而对于桥梁的平整度检测会受到路面粗糙度的影响。在桥梁路面粗糙度较大时，滚轮行进过程中会发生一定量的跳动，从而不能保障平整度检测的准确性。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种桥梁健康监测设备，为了解决现有技术对于桥面平整度检测受到路面粗糙度的影响的问题，本发明提出了在桥面上围成密闭容积并通过匀速减小截面尺寸时排气速度的变化来判断桥面平整度的桥梁健康监测设备。

本发明采取的技术方案如下：一种桥梁健康监测设备，包括沿栏行走组件和桥梁监测组件，桥梁护栏对称固定设于桥梁路面两侧，所述沿栏行走组件设于桥梁护栏上，所述桥梁监测组件设于桥梁路面上，所述桥梁监测组件包括顶部基板、围拢单元、密闭维持机构、凹凸随动单元和中心检测单元。

进一步地，所述顶部基板位于桥梁路面正上方，所述围拢单元设于顶部基板下方，所述围拢单元包括遮蔽方框、方框形触地气囊、水平槽、前轮架、后轮架、横梁和横移电动推杆，所述遮蔽方框固定设于顶部基板下方，所述水平槽设有两个，两个所述水平槽对称固定设于遮蔽方框前后两侧，所述方框形触地气囊固定设于遮蔽方框和两个水平槽下方，所述横移电动推杆固定设于顶部基板下方，所述横梁固定设于横移电动推杆一端，所述后轮架固定设于横梁下方，所述前轮架固定设于顶部基板下方，所述前轮架和后轮架均前后两端分别插接于两个水平槽中，所述前轮架和后轮架上均转动设有触地橡胶轮，所述触地橡胶轮滚动设于桥梁路面上。

进一步地，所述密闭维持机构设于水平槽内，所述密闭维持机构包括弹簧伸缩杆、内侧轴、密封带、两个随动块和两个随动轴，所述弹簧伸缩杆横向滑动设于水平槽内侧，所述内侧轴固定设于弹簧伸缩杆一端，两个所述随动块分别固定设于前轮架和后轮架上，两个所述随动块均滑动设于水平槽内，两个所述随动轴均滑动设于水平槽内，所述密封带套设于内侧轴和两个随动轴之间。

进一步地，所述随动块具有磁性，所述随动轴与随动块之间存在磁性吸引力。

进一步地，所述凹凸随动单元设于顶部基板下方，所述凹凸随动单元包括竖向限位架、随动竖杆、触地橡胶垫、回弹挡块和检测平台，所述检测平台位于顶部基板下方，所述回弹挡块固定设于检测平台下方，所述随动竖杆线性阵列设有多个，多个所述随动竖杆均竖向滑动设于回弹挡块下方，任两个相邻的所述随动竖杆均贴合连接，所述遮蔽方框前壁内侧与一个随动竖杆贴合连接，所述遮蔽方框后壁内侧与另一个随动竖杆贴合连接，所述触地橡胶垫固定设于多个随动竖杆下方并且抵接设于桥梁路面上，所述竖向限位架位于桥梁路面上方，多个所述随动竖杆均滑动卡合设于竖向限位架上。

进一步地，所述密闭维持机构前后对称设有两组，所述凹凸随动单元左右对称设有两组，两组所述凹凸随动单元的两个竖向限位架分别固定设于前轮架和后轮架上。

进一步地，所述中心检测单元设于两组凹凸随动单元之间，所述中心检测单元包括多级伸缩滑板和流量计，所述多级伸缩滑板固定设于两组凹凸随动单元的两个检测平台之间，所述多级伸缩滑板前后两侧均滑动贴合设于遮蔽方框内，所述流量计固定贯穿设于多级伸缩滑板中心。

进一步地，所述桥梁护栏包括防护横栏和多个支撑竖栏，多个所述支撑竖栏线性阵列固定设于桥梁路面上，所述防护横栏贯穿固定设于支撑竖栏上，所述沿栏行走组件包括安装座、链轮、链条、行走电机、依附件、抓轨延展臂和滚珠，所述安装座设有两个，两个所述安装座固定设于相邻的两个支撑竖栏上，所述链轮设有两个，两个所述链轮分别转动设于两个安装座上，所述行走电机固定设于安装座上，一个所述链轮固定设于行走电机的输出端上，所述链条啮合设于两个链轮之间，所述依附件固定设于链条上，所述抓轨延展臂固定设于依附件上，所述滚珠设有多个，多个所述滚珠滚动卡合设于抓轨延展臂内并且滚动设于防护横栏上，所述沿栏行走组件左右对称设有两组。

进一步地，所述桥梁监测组件还包括直线电机、工控机和两个高度适应电动推杆，所述工控机固定设于顶部基板下方，两个所述高度适应电动推杆分别固定设于两组沿栏行走组件的依附件上，所述直线电机固定设于两个高度适应电动推杆之间，所述顶部基板固定设于直线电机的滑动端上。

进一步地，所述行走电机与工控机电性连接，所述直线电机和高度适应电动推杆均与工控机电性连接，所述横移电动推杆与工控机电性连接，所述流量计与工控机电性连接。

采用上述结构本发明取得的有益效果如下：

1、本发明设计了围拢单元、密闭维持机构、凹凸随动单元和中心检测单元，从而实现了在围拢桥面一定区域形成方形密闭空间的基础上，不断地匀速缩减密闭空间相对两面的间距，从而使得密闭空间中的气体由流量计排出，并且根据流量计中排出气体的速率变化来反馈路面的凹凸情况，从而避免了桥梁路面凹凸不平对于传统的触地检测设备造成的跳动影响。

2、本发明设计了沿栏行走组件，从而使得本发明的监测设备在相对于桥面移动时不需要与桥面接触，从而能够避免桥面凹凸不平对于监测设备行进与检测造成的不利影响。

附图说明

图1为本发明的桥梁健康监测设备的立体示意图；

图2为本发明的桥梁健康监测设备的剖面示意图；

图3为本发明的沿栏行走组件的立体示意图；

图4为本发明的桥梁监测组件的部分结构示意图；

图5为本发明的围拢单元的立体示意图；

图6为本发明的围拢单元的剖面示意图；

图7为本发明的密闭维持机构的立体示意图；

图8为本发明的凹凸随动单元的立体示意图；

图9为本发明的中心检测单元的立体示意图。

其中，1、桥梁路面，2、桥梁护栏，201、支撑竖栏，202、防护横栏，3、沿栏行走组件，301、安装座，302、链轮，303、链条，304、行走电机，305、依附件，306、抓轨延展臂，307、滚珠，4、桥梁监测组件，401、顶部基板，402、直线电机，403、高度适应电动推杆，404、工控机，5、围拢单元，501、遮蔽方框，502、方框形触地气囊，503、水平槽，504、前轮架，505、后轮架，506、横梁，507、横移电动推杆，508、触地橡胶轮，6、密闭维持机构，601、随动块，602、随动轴，603、弹簧伸缩杆，604、内侧轴，605、密封带，7、凹凸随动单元，701、竖向限位架，702、随动竖杆，703、触地橡胶垫，704、回弹挡块，705、检测平台，8、中心检测单元，801、多级伸缩滑板，802、流量计。

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”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。

如图1~图9所示，一种桥梁健康监测设备，包括沿栏行走组件3和桥梁监测组件4，桥梁护栏2对称固定设于桥梁路面1两侧，沿栏行走组件3设于桥梁护栏2上，桥梁监测组件4设于桥梁路面1上，桥梁监测组件4包括顶部基板401、围拢单元5、密闭维持机构6、凹凸随动单元7和中心检测单元8。

如图1~图9所示，顶部基板401位于桥梁路面1正上方，围拢单元5设于顶部基板401下方，围拢单元5包括遮蔽方框501、方框形触地气囊502、水平槽503、前轮架504、后轮架505、横梁506和横移电动推杆507，遮蔽方框501固定设于顶部基板401下方，水平槽503设有两个，两个水平槽503对称固定设于遮蔽方框501前后两侧，方框形触地气囊502固定设于遮蔽方框501和两个水平槽503下方，横移电动推杆507固定设于顶部基板401下方，横梁506固定设于横移电动推杆507一端，后轮架505固定设于横梁506下方，前轮架504固定设于顶部基板401下方，前轮架504和后轮架505均前后两端分别插接于两个水平槽503中，前轮架504和后轮架505上均转动设有触地橡胶轮508，触地橡胶轮508滚动设于桥梁路面1上。

如图7所示，密闭维持机构6设于水平槽503内，密闭维持机构6包括弹簧伸缩杆603、内侧轴604、密封带605、两个随动块601和两个随动轴602，弹簧伸缩杆603横向滑动设于水平槽503内侧，内侧轴604固定设于弹簧伸缩杆603一端，两个随动块601分别固定设于前轮架504和后轮架505上，两个随动块601均滑动设于水平槽503内，两个随动轴602均滑动设于水平槽503内，密封带605套设于内侧轴604和两个随动轴602之间。

如图8所示，凹凸随动单元7设于顶部基板401下方，凹凸随动单元7包括竖向限位架701、随动竖杆702、触地橡胶垫703、回弹挡块704和检测平台705，检测平台705位于顶部基板401下方，回弹挡块704固定设于检测平台705下方，随动竖杆702线性阵列设有多个，多个随动竖杆702均竖向滑动设于回弹挡块704下方，任两个相邻的随动竖杆702均贴合连接，遮蔽方框501前壁内侧与一个随动竖杆702贴合连接，遮蔽方框501后壁内侧与另一个随动竖杆702贴合连接，触地橡胶垫703固定设于多个随动竖杆702下方并且抵接设于桥梁路面1上，竖向限位架701位于桥梁路面1上方，多个随动竖杆702均滑动卡合设于竖向限位架701上。

如图1~图9所示，密闭维持机构6前后对称设有两组，凹凸随动单元7左右对称设有两组，两组凹凸随动单元7的两个竖向限位架701分别固定设于前轮架504和后轮架505上。

如图9所示，中心检测单元8设于两组凹凸随动单元7之间，中心检测单元8包括多级伸缩滑板801和流量计802，多级伸缩滑板801固定设于两组凹凸随动单元7的两个检测平台705之间，多级伸缩滑板801前后两侧均滑动贴合设于遮蔽方框501内，流量计802固定贯穿设于多级伸缩滑板801中心。

如图1~图3所示，桥梁护栏2包括防护横栏202和多个支撑竖栏201，多个支撑竖栏201线性阵列固定设于桥梁路面1上，防护横栏202贯穿固定设于支撑竖栏201上，沿栏行走组件3包括安装座301、链轮302、链条303、行走电机304、依附件305、抓轨延展臂306和滚珠307，安装座301设有两个，两个安装座301固定设于相邻的两个支撑竖栏201上，链轮302设有两个，两个链轮302分别转动设于两个安装座301上，行走电机304固定设于安装座301上，一个链轮302固定设于行走电机304的输出端上，链条303啮合设于两个链轮302之间，依附件305固定设于链条303上，抓轨延展臂306固定设于依附件305上，滚珠307设有多个，多个滚珠307滚动卡合设于抓轨延展臂306内并且滚动设于防护横栏202上，沿栏行走组件3左右对称设有两组。

如图1~图4所示，桥梁监测组件4还包括直线电机402、工控机404和两个高度适应电动推杆403，工控机404固定设于顶部基板401下方，两个高度适应电动推杆403分别固定设于两组沿栏行走组件3的依附件305上，直线电机402固定设于两个高度适应电动推杆403之间，顶部基板401固定设于直线电机402的滑动端上。

如图1~图9所示，行走电机304与工控机404电性连接，直线电机402和高度适应电动推杆403均与工控机404电性连接，横移电动推杆507与工控机404电性连接，流量计802与工控机404电性连接。

如图1~图9所示，随动块601具有磁性，随动轴602与随动块601之间存在磁性吸引力。

具体使用时，将安装座301固定在相邻的两个支撑竖栏201顶部，从而行走电机304、链轮302与链条303能够被稳固地放置，行走电机304的驱动力通过链轮302带动链条303上的依附件305行进。依附件305一侧的抓轨延展臂306和滚珠307起到增强平衡稳定性的效果。依附件305另一侧的高度适应电动推杆403能够带动直线电机402、顶部基板401等桥梁监测组件4前后移动，并且不会受到桥梁路面1的粗糙度影响。

高度适应电动推杆403伸长使方框形触地气囊502接触桥梁路面1后，方框形触地气囊502、遮蔽方框501、水平槽503、密闭维持机构6、多级伸缩滑板801和多个随动竖杆702之间构成密闭区域，从而能够在容积变化的同时根据排气速率获知桥面的凹凸变化状况。

横移电动推杆507拉动横梁506、后轮架505与一组凹凸随动单元7移动。此过程中，触地橡胶垫703保持与桥面贴合的状态，同时多个随动竖杆702上方的回弹挡块704能够保证触地橡胶垫703在经过凹凸不平的路段时能够维持与桥面的良好接触状态。在前轮架504与后轮架505靠近的过程中，后轮架505上的随动块601和随动轴602在水平槽503内滑行并靠近前轮架504，从而密封带605具有松弛的趋势。而弹簧伸缩杆603对于内侧轴604的弹力能够使密封带605保持对于水平槽503的密封状态，维持密闭空间的良好气密性。

因横移电动推杆507带动横梁506与后轮架505匀速移动，从而密闭空间的左右相对两侧间距匀速减小。在桥梁路面1为理论的平整状态下，流量计802中排出的气流速度应是匀速。实际检测过程中，通过流量计802中气流的实际流速与理论流速的对比即可判断桥梁路面1的凹凸情况。

以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种桥梁健康监测设备，其特征在于：包括沿栏行走组件（3）和桥梁监测组件（4），桥梁护栏（2）对称固定设于桥梁路面（1）两侧，所述沿栏行走组件（3）设于桥梁护栏（2）上，所述桥梁监测组件（4）设于桥梁路面（1）上，所述桥梁监测组件（4）包括顶部基板（401）、围拢单元（5）、密闭维持机构（6）、凹凸随动单元（7）和中心检测单元（8）。

2.根据权利要求1所述的一种桥梁健康监测设备，其特征在于：所述顶部基板（401）位于桥梁路面（1）正上方，所述围拢单元（5）设于顶部基板（401）下方，所述围拢单元（5）包括遮蔽方框（501）、方框形触地气囊（502）、水平槽（503）、前轮架（504）、后轮架（505）、横梁（506）和横移电动推杆（507），所述遮蔽方框（501）固定设于顶部基板（401）下方，所述水平槽（503）设有两个，两个所述水平槽（503）对称固定设于遮蔽方框（501）前后两侧，所述方框形触地气囊（502）固定设于遮蔽方框（501）和两个水平槽（503）下方，所述横移电动推杆（507）固定设于顶部基板（401）下方，所述横梁（506）固定设于横移电动推杆（507）一端，所述后轮架（505）固定设于横梁（506）下方，所述前轮架（504）固定设于顶部基板（401）下方，所述前轮架（504）和后轮架（505）均前后两端分别插接于两个水平槽（503）中，所述前轮架（504）和后轮架（505）上均转动设有触地橡胶轮（508），所述触地橡胶轮（508）滚动设于桥梁路面（1）上。

3.根据权利要求2所述的一种桥梁健康监测设备，其特征在于：所述密闭维持机构（6）设于水平槽（503）内，所述密闭维持机构（6）包括弹簧伸缩杆（603）、内侧轴（604）、密封带（605）、两个随动块（601）和两个随动轴（602），所述弹簧伸缩杆（603）横向滑动设于水平槽（503）内侧，所述内侧轴（604）固定设于弹簧伸缩杆（603）一端，两个所述随动块（601）分别固定设于前轮架（504）和后轮架（505）上，两个所述随动块（601）均滑动设于水平槽（503）内，两个所述随动轴（602）均滑动设于水平槽（503）内，所述密封带（605）套设于内侧轴（604）和两个随动轴（602）之间。

4.根据权利要求3所述的一种桥梁健康监测设备，其特征在于：所述随动块（601）具有磁性，所述随动轴（602）与随动块（601）之间存在磁性吸引力。

5.根据权利要求4所述的一种桥梁健康监测设备，其特征在于：所述凹凸随动单元（7）设于顶部基板（401）下方，所述凹凸随动单元（7）包括竖向限位架（701）、随动竖杆（702）、触地橡胶垫（703）、回弹挡块（704）和检测平台（705），所述检测平台（705）位于顶部基板（401）下方，所述回弹挡块（704）固定设于检测平台（705）下方，所述随动竖杆（702）线性阵列设有多个，多个所述随动竖杆（702）均竖向滑动设于回弹挡块（704）下方，任两个相邻的所述随动竖杆（702）均贴合连接，所述遮蔽方框（501）前壁内侧与一个随动竖杆（702）贴合连接，所述遮蔽方框（501）后壁内侧与另一个随动竖杆（702）贴合连接，所述触地橡胶垫（703）固定设于多个随动竖杆（702）下方并且抵接设于桥梁路面（1）上，所述竖向限位架（701）位于桥梁路面（1）上方，多个所述随动竖杆（702）均滑动卡合设于竖向限位架（701）上。

6.根据权利要求5所述的一种桥梁健康监测设备，其特征在于：所述密闭维持机构（6）前后对称设有两组，所述凹凸随动单元（7）左右对称设有两组，两组所述凹凸随动单元（7）的两个竖向限位架（701）分别固定设于前轮架（504）和后轮架（505）上。

7.根据权利要求6所述的一种桥梁健康监测设备，其特征在于：所述中心检测单元（8）设于两组凹凸随动单元（7）之间，所述中心检测单元（8）包括多级伸缩滑板（801）和流量计（802），所述多级伸缩滑板（801）固定设于两组凹凸随动单元（7）的两个检测平台（705）之间，所述多级伸缩滑板（801）前后两侧均滑动贴合设于遮蔽方框（501）内，所述流量计（802）固定贯穿设于多级伸缩滑板（801）中心。

8.根据权利要求7所述的一种桥梁健康监测设备，其特征在于：所述桥梁护栏（2）包括防护横栏（202）和多个支撑竖栏（201），多个所述支撑竖栏（201）线性阵列固定设于桥梁路面（1）上，所述防护横栏（202）贯穿固定设于支撑竖栏（201）上，所述沿栏行走组件（3）包括安装座（301）、链轮（302）、链条（303）、行走电机（304）、依附件（305）、抓轨延展臂（306）和滚珠（307），所述安装座（301）设有两个，两个所述安装座（301）固定设于相邻的两个支撑竖栏（201）上，所述链轮（302）设有两个，两个所述链轮（302）分别转动设于两个安装座（301）上，所述行走电机（304）固定设于安装座（301）上，一个所述链轮（302）固定设于行走电机（304）的输出端上，所述链条（303）啮合设于两个链轮（302）之间，所述依附件（305）固定设于链条（303）上，所述抓轨延展臂（306）固定设于依附件（305）上，所述滚珠（307）设有多个，多个所述滚珠（307）滚动卡合设于抓轨延展臂（306）内并且滚动设于防护横栏（202）上，所述沿栏行走组件（3）左右对称设有两组。

9.根据权利要求8所述的一种桥梁健康监测设备，其特征在于：所述桥梁监测组件（4）还包括直线电机（402）、工控机（404）和两个高度适应电动推杆（403），所述工控机（404）固定设于顶部基板（401）下方，两个所述高度适应电动推杆（403）分别固定设于两组沿栏行走组件（3）的依附件（305）上，所述直线电机（402）固定设于两个高度适应电动推杆（403）之间，所述顶部基板（401）固定设于直线电机（402）的滑动端上。

10.根据权利要求9所述的一种桥梁健康监测设备，其特征在于：所述行走电机（304）与工控机（404）电性连接，所述直线电机（402）和高度适应电动推杆（403）均与工控机（404）电性连接，所述横移电动推杆（507）与工控机（404）电性连接，所述流量计（802）与工控机（404）电性连接。