CN204439032U - 一种非接触式自动测量桥梁挠度装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种非接触式自动测量桥梁挠度装置，包括激光测距仪、反射标靶和上位机，反射标靶固定于待测挠度桥梁的梁下，激光测距仪固定于待测挠度桥梁的桥墩处，激光测距仪朝向反射标靶照射，上位机通信连接激光测距仪，反射标靶包括一个朝向激光测距仪用于反射激光的反射面，反射面在朝向激光测距仪的方向上与水平面呈锐角。本实用新型的技术效果在于，通过低成本实现了自动测量桥梁挠度，且结构简单，操作方便。便于实现现场实时监控及大面积推广。

Description

一种非接触式自动测量桥梁挠度装置

技术领域

 本实用新型涉及一种非接触式自动测量桥梁挠度装置。

背景技术

桥梁是道路的重要组成部分，也是道路安全的重点控制部位。桥梁的挠度变形是桥梁结构安全性的重要指标，在桥梁检测、危桥改造以及新桥验收等方面都需要准确测量桥梁的静、动态挠度值。特别在通过荷载大、频率高的桥梁需要对桥梁的动、静态挠度进行自动化测量及监控，目前在桥梁挠度的测量上，一般采用中有下列几种方法：

一：传统手工测量方法：

1.百分表测量法：百分表测量法是较传统的挠度测量方法。

2.精密水准仪测量法：水准测量又名“几何水准测量”，是用水  准仪和水准尺测定地面上两点间高差的方法。

3.全站仪测量法：全站仪挠度测量基本原理是三角高程测量。三角高程测量通过测量两点间的水平距离和竖直角求定两点间高差的方法。

    上述的人工测量方法，工作量大、测量误差大，现在已较少用在需要长期大量对挠度进行测量的场合。

二：桥梁挠度自动检测方法：

1.连通管测量法：利用连通管原理，根据安装在桥梁各处连通管内液面高度的变化获得桥梁挠度的变化。

2.倾角仪法：使用倾角法测量桥梁的挠度，并不同于传统的方法如百分表法、水准仪法直接测得桥梁某一点的挠度值，而是首先使用倾角仪测得桥梁变形时几个截面的的倾角，根据倾角拟合出倾角曲线，进而得到挠度曲线，这样就可以求得桥梁上任意一点的挠度值。

3.激光图像挠度测量：激光图像挠度测量利用了激光良好的方向性。随着桥梁不同程度的变形，照射在被测点固定不动的光电接收器上的激光光斑中心发生等量变化，因此只要获取光斑中心位置就可得到桥梁挠度。

4.光电成像挠度测量：光电成像挠度测量是在桥梁的测点上安装一个目标靶，并在靶上制作一个光学标志点(光标)。通过光学系统(光学镜头)把标志点成像在ccd接收面阵上，当桥梁产生挠度/位移时，目标靶也随之移动。通过测出靶上光标点在ccd接收面上成像位置的变化值，就可计算出桥梁实际的挠度/位移量。

上述的自动测量桥梁挠度方法有其优点、能够满足自动测量的要求，但是结构、组成较复杂，价格较贵。

发明内容

为了解决目前桥梁挠度测量的不足，本实用新型提供一种结构简单，操作方便的非接触式自动测量桥梁挠度装置及方法。

为了实现上述技术目的，本实用新型的技术方案是，

一种非接触式自动测量桥梁挠度装置，包括激光测距仪、反射标靶和上位机，所述的反射标靶固定于待测挠度桥梁的梁下，所述的激光测距仪固定于待测挠度桥梁的桥墩处，激光测距仪朝向反射标靶照射，上位机通信连接激光测距仪，所述的反射标靶包括一个朝向激光测距仪用于反射激光的反射面，所述的反射面在朝向激光测距仪的方向上与水平面呈锐角。

所述的一种非接触式自动测量桥梁挠度装置，所述的反射标靶为三棱柱，所述的三棱柱的其中一个矩形面朝向激光测距仪用于反射激光。

所述的一种非接触式自动测量桥梁挠度装置，所述的反射标靶包括反射板和反射板悬挂臂，所述的反射板通过反射板悬挂臂固定于桥梁下且朝向激光测距仪用于反射激光。

所述的一种非接触式自动测量桥梁挠度装置，所述的反射标靶为圆锥体，所述的圆锥体的锥尖向下固定于桥梁下以用于反射激光。

一种非接触式自动测量桥梁挠度的方法，采用上述的装置，包括以下步骤：

步骤1：桥梁没有荷载时，桥梁下的反射标靶位于垂直方向的D₁位置，激光测距仪测得自身与反射标靶的反射面之间的距离L₁；

步骤2：桥梁有工作荷载时引起桥梁的梁变形，桥梁下的反射标靶位向下位移到垂直方向的D₂位置，激光测距仪测得自身与反射标靶的反射面之间的距离L₂；

步骤3：计算反射标靶的位移L=L₁-L₂，再由已知的反射面与垂直方向的夹角α求得桥梁形变位移D=L/sinα;

步骤4：由桥梁形变位移D根据挠度计算公式求得桥梁挠度。

本实用新型的技术效果在于，通过低成本实现了自动测量桥梁挠度，且结构简单，操作方便。便于实现现场实时监控及大面积推广。

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的结构示意图；

图2为本实用新型实施例2的结构示意图；

图3为本实用新型计算桥梁位移的示意图；

其中1为激光测距仪、2为反射标靶、3为待测挠度桥梁的梁、4为待测挠度桥梁的桥墩。

具体实施方式

实施例1：

参见图1，本实施例装置包括激光测距仪、反射标靶和上位机，反射标靶固定于待测挠度桥梁的梁下，反射面激光测距仪固定于待测挠度桥梁的桥墩处，激光测距仪朝向反射标靶照射，上位机通信连接激光测距仪，反射标靶包括一个朝向激光测距仪用于反射激光的反射面，反射面在朝向激光测距仪的方向上与水平面呈锐角。

为了实现激光反射，本实施例中采用的反射标靶为三棱柱，三棱柱的其中一个矩形面朝向激光测距仪用于反射激光。

实施例2：

参见图2，本实施例装置包括激光测距仪、反射标靶和上位机，反射标靶固定于待测挠度桥梁的梁下，反射面激光测距仪固定于待测挠度桥梁的桥墩处，激光测距仪朝向反射标靶照射，上位机通信连接激光测距仪，反射标靶包括一个朝向激光测距仪用于反射激光的反射面，反射面在朝向激光测距仪的方向上与水平面呈锐角。

为了实现激光反射，本实施例中采用的反射标靶包括反射板和反射板悬挂臂，反射板通过反射板悬挂臂固定于桥梁下且朝向激光测距仪用于反射激光。

实施例3：

本实施例装置包括激光测距仪、反射标靶和上位机，反射标靶固定于待测挠度桥梁的梁下，反射面激光测距仪固定于待测挠度桥梁的桥墩处，激光测距仪朝向反射标靶照射，上位机通信连接激光测距仪，反射标靶包括一个朝向激光测距仪用于反射激光的反射面，反射面在朝向激光测距仪的方向上与水平面呈锐角。

为了实现激光反射，本实施例的反射标靶为圆锥体，圆锥体的锥尖向下固定于桥梁下以用于反射激光，虽然圆锥的侧面为曲面，但是由于激光自身聚集发射后，在反射面上仅为一个小点，故曲面同样能达到所需的反射效果。

上述实施例工作原理如下：

步骤1：桥梁没有荷载时，桥梁下的反射标靶位于垂直方向的D₁位置，激光测距仪测得自身与反射标靶的反射面之间的距离L₁；

步骤2：桥梁有工作荷载时引起桥梁的梁变形，桥梁下的反射标靶位向下位移到垂直方向的D₂位置，激光测距仪测得自身与反射标靶的反射面之间的距离L₂；

步骤3：计算反射标靶的位移L=L₁-L₂，再由已知的反射面与垂直方向的夹角α求得桥梁形变位移D=L/sinα;

步骤4：由桥梁形变位移D求得桥梁挠度，由于挠度计算公式为已知公式，故只需得到准确的桥梁形变位移D，即可计算得到桥梁挠度。

Claims (4)

1.一种非接触式自动测量桥梁挠度装置，其特征在于，包括激光测距仪、反射标靶和上位机，所述的反射标靶固定于待测挠度桥梁的梁下，所述的激光测距仪固定于待测挠度桥梁的桥墩处，激光测距仪朝向反射标靶照射，上位机通信连接激光测距仪，所述的反射标靶包括一个朝向激光测距仪用于反射激光的反射面，所述的反射面在朝向激光测距仪的方向上与水平面呈锐角。

2.根据权利要求1所述的一种非接触式自动测量桥梁挠度装置，其特征在于，所述的反射标靶为三棱柱，所述的三棱柱的其中一个矩形面朝向激光测距仪用于反射激光。

3.根据权利要求1所述的一种非接触式自动测量桥梁挠度装置，其特征在于，所述的反射标靶包括反射板和反射板悬挂臂，所述的反射板通过反射板悬挂臂固定于桥梁下且朝向激光测距仪用于反射激光。

4.根据权利要求1所述的一种非接触式自动测量桥梁挠度装置，其特征在于，所述的反射标靶为圆锥体，所述的圆锥体的锥尖向下固定于桥梁下以用于反射激光。