CN207556481U

CN207556481U - 一种基于压力传感器的桥梁动态挠度远程监测装置

Info

Publication number: CN207556481U
Application number: CN201721125176.5U
Authority: CN
Inventors: 潘宁
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-09-04
Filing date: 2017-09-04
Publication date: 2018-06-29
Anticipated expiration: 2027-09-04

Abstract

本实用新型涉及桥梁健康监测技术领域，尤其涉及一种基于压力传感器的桥梁动态挠度远程监测装置，本实用新型采用防冻液代替传统的连通管中的水作为填充液体的技术设计，解决了传统冷却水易冻结、易挥发、易变质的技术问题，达到了环境适应性强，装置能承受极端恶劣环境的技术效果；装置采用现代远程通信控制的技术设计，解决了传统控制系统就近控制、就近操作的技术问题，达到了可远程监控桥梁、节省人本、自动化程度高的技术效果；采用细管道进行连通管铺设的技术设计，实现了施工容易，造价便宜的优点。

Description

一种基于压力传感器的桥梁动态挠度远程监测装置

技术领域

本实用新型涉及桥梁健康监测技术领域，尤其涉及一种基于压力传感器的桥梁动态挠度远程监测装置。

背景技术

桥梁挠度变形对评价桥梁安全性和适用性有重要意义。目前，国内外在桥梁的挠度监测方面做了大量研究，目前动态挠度监测主要方法有以下几种：

1、测量机器人挠度测量法：该方法首先在桥上安装合作目标-棱镜，然后利用测量机器人在加载后分别获取合作目标的几何信息，最后计算出相应的位移值。该方法成本高，操作复杂，不适合常规使用。

2、激光准直感光法：该方法用一束准直激光射向桥梁被测点上的低感光度照相底片，当荷载通过时，感光底片相对激光束振动，底片上留下桥梁振动的痕迹，测量底片上痕迹，即可得到桥梁动态位移。该方法操作简单，但是由于光的发散性，当距离过远时光斑较大，误差较大，而且易受振动干扰。

3、基于微波干涉的挠度测量法：该方法将一微波干涉仪置于不变形点上，当桥梁挠曲变形时，微波干涉仪发出的微波经测点反射回来，通过辨识反射波的相位差来对待测点的挠度位移变化进行测量。对于超大跨度柔性结构桥梁(如斜拉桥、悬索桥)的动挠度测量来说，因为梁体横向与纵向都会发生明显的几何变形，而微波干涉仪固有的一维测量特性，如果仅采用单台雷达，无法消除平面位移对挠度测量的影响。

综上所述，现有的挠度测量技术存在诸多不足之处，提出新型的挠度测量装置具有很大现实意义。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题，是针对上述存在的技术不足，提供了一种基于压力传感器的桥梁动态挠度远程监测装置，本装置采用防冻液代替传统的连通管中的水作为填充液体的技术设计，解决了传统冷却水易冻结、易挥发、易变质的技术问题，达到了环境适应性强，装置能承受极端恶劣环境的技术效果；装置采用现代远程通信控制的技术设计，解决了传统控制系统就近控制、就近操作的技术问题，达到了可远程监控桥梁、节省人本、自动化程度高的技术效果；采用细管道进行连通管铺设的技术设计，实现了施工容易，造价便宜的优点。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：包括储液箱、连通管、挠度测量装置、工控机、DTU设备、桥梁和桥墩；储液箱内储存有防冻液，储液箱安装在桥墩上；挠度测量装置固定安装在桥梁的主梁上；连通管水平铺设在桥梁上，连通管一侧连接挠度测量装置，连通管另一侧连接储液箱；工控机一侧连接有数据总线，工控机通过数据总线与挠度测量装置相连；工控机另一侧与DTU设备相连；工控机通过DTU设备无线连接有监控中心服务器；

进一步优化本技术方案，所述的挠度测量装置包括铝合金管A、铝合金管B、压力传感器A、压力传感器B和球阀，铝合金管A安装在球阀的一侧，铝合金管B安装在球阀的另一侧；铝合金管A的一端安装有压力传感器B，压力传感器B通过固定垫圈与M3螺钉固定在铝合金管的一端；铝合金管B的一端安装有压力传感器A；

进一步优化本技术方案，所述的挠度测量装置可通过球阀控制铝合金管A和铝合金管B中防冻液的联通与封闭；

进一步优化本技术方案，所述的连通管采用细管方式铺设，连通管内的各连接点密封性良好；防冻液中不含有气泡这样的空气杂质；

进一步优化本技术方案，所述的铝合金管A和铝合金管B的长度、内径、内表面粗糙度均相同；铝合金管B的一侧开有连通管接口。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：1、本装置克服了现有桥梁动态挠度监测技术存在的监测难度大、自动化程度低、操作繁琐、监测装置价格高昂的缺点，具有装置简洁，精度较高，成本低廉的优点，适合推广使用；2、本装置采用防冻液代替传统的连通管中的水作为填充液体，防冻液具有耐低温、不易挥发、不易变质等优点，环境适应性强，能够使设备承受极端恶劣环境；3、本装置采用现代网络通讯通信技术，自动化程度高，节省了大量的人力财力，实现了桥梁挠度的远程在线监测。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图；

图2是挠度测量装置结构示意图。

图中，1、储液箱；2、防冻液；3、连通管；4、挠度测量装置；5、数据总线；6、工控机；7、DTU设备；8、监控中心服务器；9、桥梁；10、桥墩；11、固定垫圈；12、M3螺钉；13、铝合金管A；14、球阀；15、连通管接口；16、铝合金管B；17、压力传感器A；18、压力传感器B。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。

具体实施方式一：如图1-2所示，包括储液箱1、连通管3、挠度测量装置4、工控机6、DTU设备7、桥梁9和桥墩10；储液箱1内储存有防冻液2，储液箱1安装在桥墩10上；挠度测量装置4固定安装在桥梁9的主梁上；连通管3水平铺设在桥梁9上，连通管3一侧连接挠度测量装置4，连通管3另一侧连接储液箱1；工控机6一侧连接有数据总线5，工控机6通过数据总线5与挠度测量装置4相连；工控机6另一侧与DTU设备7相连；工控机6通过DTU设备7无线连接有监控中心服务器8。

所述的挠度测量装置4包括铝合金管A13、铝合金管B16、压力传感器A17、压力传感器B18和球阀14，铝合金管A13安装在球阀14的一侧，铝合金管B16安装在球阀14的另一侧；铝合金管A13的一端安装有压力传感器B18，压力传感器B18通过固定垫圈11与M3螺钉12固定在铝合金管A13的一端；铝合金管B16的一端安装有压力传感器A17。

所述的挠度测量装置4可通过球阀14控制铝合金管A13和铝合金管B16中防冻液2的联通与封闭。

所述的连通管3采用细管方式铺设，连通管3内的各连接点密封性良好。

所述的防冻液2中不含有气泡这样的空气杂质。

所述的铝合金管A13和铝合金管B16的长度、内径、内表面粗糙度均相同；铝合金管B16的一侧开有连通管接口15；

如图1、图2，在桥梁9的测点处安装挠度测量装置4，挠度测量装置4通过铺设在桥梁9上的连通管3与储液箱1连通，整个连通管3内充满防冻液2。安装好挠度测量装置4后，打开挠度测量装置4中的球阀14，储液箱1中防冻液2通过连通管3经连通管接口15进入带连通管接口15的铝合金管B16与不带连通管接口的铝合金管A13。待挠度测量装置4充满防冻液2且不含气泡后，关闭球阀14进入工作状态。此时，压力传感器10测量不带连通管接口的铝合金管A13中密闭防冻液2的压力；压力传感器A17测量通过铝合金管B16、连通管3、储液箱1与大气相通的防冻液2的静态压力P₀，并将该压力值P₀通过数据总线5发送至工控机6缓存。当t时刻车辆经过桥梁9使桥梁9发生挠曲变形时，测点处的液位发生变化，挠度测量装置4中的压力传感器A17测量的压力数据包含桥梁9挠曲引起的液位变化压力与车辆经过桥梁9引起桥梁9的振动，进而使防冻液2振动对压力传感器A17产生的冲击压力两部分,记为P_1t，而压力传感器B18测量密闭铝合金管A13中防冻液2的压力仅包含车辆经过桥梁9引起桥梁9振动，进而使防冻液2振动对压力传感器B18产生的冲击压力P_2t。挠度测量装置4将数据通过数据总线5传输给工控机6缓存。工控机6通过式(1-1)、(1-2)、(1-3)所述算法计算得到桥梁真实挠度变化数据：

P_3t＝P_1t-P_2t (1-1)

ΔP_t＝P_3t-P₀ (1-2)

其中，P_3t为t时刻桥梁挠曲引起的液位变化压力；△P_t为t时刻桥梁挠曲引起的液位变化压力与桥梁未发生挠曲的压力差值；ΔH为桥梁挠度变化值；ρ为防冻液密度；g为测点处重力加速度。

工控机6将计算的桥梁9真实挠度变化数据通过DTU设备7远程传输给监控中心服务器8，实现桥梁9动态挠度的远程在线监测。

应当理解的是，本实用新型的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本实用新型的原理，而不构成对本实用新型的限制。因此，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。此外，本实用新型所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims

1.一种基于压力传感器的桥梁动态挠度远程监测装置，其特征在于：包括储液箱（1）、连通管（3）、挠度测量装置（4）、工控机（6）、DTU设备（7）、桥梁（9）和桥墩（10）；储液箱（1）内储存有防冻液（2），储液箱（1）安装在桥墩（10）上；挠度测量装置（4）固定安装在桥梁（9）的主梁上；连通管（3）水平铺设在桥梁（9）上，连通管（3）一侧连接挠度测量装置（4），连通管（3）另一侧连接储液箱（1）；工控机（6）一侧连接有数据总线（5），工控机（6）通过数据总线（5）与挠度测量装置（4）相连；工控机（6）另一侧与DTU设备（7）相连；工控机（6）通过DTU设备（7）无线连接有监控中心服务器（8）。

2.根据权利要求1所述的一种基于压力传感器的桥梁动态挠度远程监测装置，其特征在于：挠度测量装置（4）包括铝合金管A（13）、铝合金管B（16）、压力传感器A（17）、压力传感器B（18）和球阀（14），铝合金管A（13）安装在球阀（14）的一侧，铝合金管B（16）安装在球阀（14）的另一侧；铝合金管A（13）的一端安装有压力传感器B（18），压力传感器B（18）通过固定垫圈（11）与M3螺钉（12）固定在铝合金管A（13）的一端；铝合金管B（16）的一端安装有压力传感器A（17）。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于压力传感器的桥梁动态挠度远程监测装置，其特征在于：挠度测量装置（4）可通过球阀（14）控制铝合金管A（13）和铝合金管B（16）中防冻液（2）的联通与封闭。

4.根据权利要求1所述的一种基于压力传感器的桥梁动态挠度远程监测装置，其特征在于：连通管（3）采用细管方式铺设，连通管（3）内的各连接点密封性良好。

5.根据权利要求1所述的一种基于压力传感器的桥梁动态挠度远程监测装置，其特征在于：防冻液（2）中不含有气泡这样的空气杂质。

6.根据权利要求2所述的一种基于压力传感器的桥梁动态挠度远程监测装置，其特征在于：铝合金管A（13）和铝合金管B（16）的长度、内径、内表面粗糙度均相同；铝合金管B（16）的一侧开有连通管接口（15）。