CN210741454U - 一种桥梁墩台形变监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供一种桥梁墩台形变监测系统，所述系统包括：设置于标准基准点的卫星定位组件、设置于测量基准点的监测组件、分别设置于多个观测点的测量组件以及控制设备；所述控制设备通过传输总线分别与所述卫星定位组件、所述监测组件和所述测量组件连接；所述卫星定位组件，用于基于接收的卫星信号获得所述测量基准点相对于所述标准基准点的第一高程值，通过所述传输总线发送所述第一高程值至所述控制设备；所述监测组件包括第一计量器件，用于获得第一高程差值，通过所述传输总线发送所述第一高程值至所述控制设备；所述测量组件包括第二计量器件，用于获得第二高程差值，通过所述传输总线发送所述第二高程差值至所述控制设备。

Description

一种桥梁墩台形变监测系统

技术领域

本实用新型涉及岩土工程检测技术领域，尤其涉及一种桥梁墩台形变监测系统。

背景技术

传统的桥梁墩台沉降及倾角监测通过人工运用光学仪器，包括采用水准仪、经纬仪及全站仪等，并参照桥梁临近的基准点(一般距桥梁仅约200m)，测量相对于基准点的变形，进而推算测量墩台沉降及倾角。

该法较为原始，在深厚土层区基准点由于埋设深度(传统的仪器一般无法穿透超过百米厚的压缩土层)有限，往往受抽水及基坑开挖等各种人工活动影响，在长期监测中基准点所处的土层(也即松散压缩层)仍会产生细微沉降，无法保证基准点绝对稳定，从而导致整体测量误差，使得测量精度难以保障，不能满足高标准毫米级的精度要求，且人工观测存在操作误差，劳动强度大，功效低的问题。针对该问题，而目前尚无有效解决方案。

实用新型内容

为解决现有存在的技术问题，本实用新型实施例提供一种桥梁墩台形变监测系统。

为达到上述目的，本实用新型实施例的技术方案是这样实现的：

本实用新型实施例提供一种桥梁墩台形变监测系统，所述系统包括：设置于标准基准点的卫星定位组件、设置于测量基准点的监测组件、分别设置于多个观测点的测量组件以及控制设备；所述标准基准点位于不易发生形变的区域；所述测量基准点位于桥梁测量区域；桥梁墩台两侧分别设置观测点；所述控制设备通过传输总线分别与所述卫星定位组件、所述监测组件和所述测量组件连接；

所述卫星定位组件，用于基于接收的卫星信号获得所述测量基准点相对于所述标准基准点的第一高程值，通过所述传输总线发送所述第一高程值至所述控制设备；

所述监测组件包括第一计量器件，用于获得第一高程差值，通过所述传输总线发送所述第一高程值至所述控制设备；所述第一高程差值表征所述测量基准点的形变程度；

所述测量组件包括第二计量器件，用于获得第二高程差值，通过所述传输总线发送所述第二高程差值至所述控制设备；所述第二高程差值表征所述测量组件所在观测点对应的土层区域的形变程度。

在上述方案中，所述控制设备通过传输总线分别与所述卫星定位组件、所述第一计量器件和所述第二计量器件连接。

在上述方案中，所述测量组件还包括第三计量器件，所述第三计量器件设置于一个观测区间内的边缘观测点；其中，所述观测区间内包括的至少两个观测点满足预设高度条件或满足预设距离条件。

所述第三计量器件用于获得所述至少两个观测点中的一个观测点对应的第二高程差值。

在上述方案中，所述第三计量器件通过固定杆刚性连接设置于所述边缘观测点的第二计量器件。

在上述方案中，所述测量组件还包括定位器件；

所述定位器件的一端固定于桥梁墩台上对应观测点所在位置，所述定位器件的另一端固定连接所述第二计量器件。

在上述方案中，所述控制设备通过传输总线分别与所述第一计量器件、所述第二计量器件、所述第三计量器件和所述卫星定位组件连接。

在上述方案中，所述第一计量器件、所述第二计量器件和所述第三计量器件均设置有保护罩。

在上述方案中，所述监测组件设置于与墩台顶平齐的观测平台上，所述第一计量器件固定于所述观测平台上。

本实用新型实施例提供一种桥梁墩台形变监测系统，所述系统包括：设置于标准基准点的卫星定位组件、设置于测量基准点的监测组件、分别设置于多个观测点的测量组件以及控制设备；所述标准基准点位于不易发生形变的区域；所述测量基准点位于桥梁测量区域；桥梁墩台两侧分别设置观测点；所述控制设备通过传输总线分别与所述卫星定位组件、所述监测组件和所述测量组件连接；所述卫星定位组件，用于基于接收的卫星信号获得所述测量基准点相对于所述标准基准点的第一高程值，通过所述传输总线发送所述第一高程值至所述控制设备；所述监测组件包括第一计量器件，用于获得第一高程差值，通过所述传输总线发送所述第一高程值至所述控制设备；所述第一高程差值表征所述测量基准点的形变程度；所述测量组件包括第二计量器件，用于获得第二高程差值，通过所述传输总线发送所述第二高程差值至所述控制设备；所述第二高程差值表征所述测量组件所在观测点对应的土层区域的形变程度。采用本发明实施例的技术方案，通过设置于标准基准点的卫星定位组件，获得作为参考标准的第一高程值，以通过该第一高程值对测量基准点的高程差值进行校准，以及对各观测点对应的高程差值进行校准，从而准确获得各观测点对应的土层区域的形变程度，无需人工手动测量观测点对应的土层区域的形变程度，相比于现有的人工手动测量桥梁墩台变形的方案，其操作误差小，功效高。

附图说明

图1为本实用新型实施例的一种桥梁墩台形变监测系统的平面布置示意图；

图2为本实用新型实施例的一种桥梁墩台形变监测系统中的观测点纵向布置示意图；

图3为本实用新型实施例的一种桥梁墩台形变监测系统中的观测点横向布置示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对实用新型的具体技术方案做进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

本实用新型实施例提供一种桥梁墩台形变监测系统，图1为本实用新型实施例提供的一种桥梁墩台形变监测系统的平面布置示意图；图2为本实用新型实施例提供的一种桥梁墩台形变监测系统中的观测点纵向布置示意图；图3为本实用新型实施例提供的一种桥梁墩台形变监测系统中的观测点横向布置示意图；结合图1、图2和图3所示，所述系统10包括：设置于标准基准点的卫星定位组件101、设置于测量基准点的监测组件102、设置于多个观测点的测量组件103以及控制设备104；所述标准基准点位于不易发生形变的区域；所述测量基准点位于桥梁测量区域；桥梁墩台两侧分别设置观测点；所述控制设备104通过传输总线分别与所述卫星定位组件101、所述监测组件102和所述测量组件103连接；

所述卫星定位组件101，用于基于接收的卫星信号获得所述测量基准点相对于所述标准基准点的第一高程值，通过所述传输总线发送所述第一高程值至所述控制设备104；

所述监测组件102包括第一计量器件1021，用于获得第一高程差值，通过所述传输总线发送所述第一高程值至所述控制设备104；所述第一高程差值表征所述测量基准点的形变程度；

所述测量组件103包括第二计量器件1031，用于获得第一高程差值，通过所述传输总线发送所述第一高程值至所述控制设备104；所述第二高程差值表征所述测量组件所在观测点对应的土层区域的形变程度

需要说明的是，本实用新型实施例中的桥梁墩台形变可以为桥梁墩台对应的土层区域的沉降或上拱变形。

所述卫星定位组件101、所述第一计量器件1021、所述第二计量器件1031与所述控制设备104之间可以通过传输总线连接，通过所述传输总线传输控制信号或数据。例如，所述卫星定位组件101可通过传输总线向控制设备104传输第一高程值；所述第一计量器件1021可通过传输总线向控制设备104传输第一高程差值；所述第二计量器件1031可通过传输总线向控制设备104传输第二高程差值。

这里，标准基准点需要作为参照物，需要确保标准基准点位于的区域比较稳定，不会发生形变，所述标准基准点可以位于该区域的任何位置，在此不做限定，为了方便理解，作为一种示例，可以在距离桥梁预设距离内选取地基稳定的基岩区作为标准基准点的区域，在该区域任选一点作为标准基准点，作为一种具体的实施方式，该预设距离可以为10～20公里，该地基稳定的基岩区可以为山上面的岩石上。于该地基稳定的基岩区视野开阔处设点浇筑混凝土观测墩，该观测墩的形状可以根据实际情况进行确定，为了方便了解，这里示例说明，可以将观测墩的形状设置为高1.5～2.0m、长0.3m、宽0.3m的混凝土观测方墩，该观测方墩下部可以嵌入基岩连为一体，作为标准基准点，该标准基准点为固定点，其高程可以保持不变。对应的，设置于标准基准点的卫星定位组件101可以在该观测方墩顶安装卫星定位组件101，具体的，可以在该观测方墩顶用螺栓固定卫星定位组件101，该卫星定位组件101可以包括天线接收器、天线杆、避雷器等等。

所述测量基准点位于桥梁测量区域，其中，桥梁测量区域可以为桥梁发生形变的任何区域，作为一种示例，该桥梁测量区域可以紧邻桥墩视野开阔处的区域。所述测量基准点的位置可以位于桥梁测量区域视野开阔处的任何位置，在此不做限定，为了方便理解，作为一种示例，可以在桥梁测量区域紧邻桥墩视野开阔处的任意位置设置钢筋混凝土观测柱，柱顶与桥墩顶平齐，作为测量基准点，该钢筋混凝土观测柱的直径可以为0.8m。对应的，设置于测量基准点的监测组件102可以为在所述观测柱顶上安装监测组件102，具体的，可以将监测组件102用螺栓固定在所述观测柱顶上。

所述多个观测点中的两个观测点分别设置于桥梁墩台两侧，其中，桥梁墩台可以为单柱墩，也可以为双柱墩，在此不做限定；所述多个观测点中的两个观测点可以分别设置于单柱墩的两侧，也可以设置为双柱墩的两侧，作为一种示例，所述多个观测点中的两个观测点可以分别设置于桥梁墩台两侧边的中心上，如图1、图2、图3所示，图1、图2、图3中的桥梁墩台用的是双柱墩，单柱墩也同样适用，在此不在一一绘图说明。

在本实施例中，卫星定位组件101可以为全球定位系统(GPS，Global PositioningSystem)和/或北斗卫星导航系统(BDS，Bei Dou Navigation Satellite System)。卫星定位组件101可以接收卫星信号，基于所述卫星信号获得所述测量基准点相对于所述标准基准点的第一高程值；这里，所述标准基准点是作为参照物，其为固定点，该标准基准点的高程可以为已知的，该高程可以是该标准基准点的实际高程，也可以是任意设置的高程。由于卫星信号中可以携带有测量基准点相对于标准基准点的高度，该高度是测量基准点相对于标准基准点的相对高度，卫星定位组件101可以根据标准基准点的高程和测量基准点相对于标准基准点的相对高度确定所述测量基准点相对于所述标准基准点的第一高程值。为了方便理解，进行举例说明，假设标准基准点的高程为100km，测量基准点相对于标准基准点的相对高度为正或负10km，正10km表示测量基准点的高程高于标准基准点10km，负10km表示测量基准点的高程低于标准基准点10km，当测量基准点相对于标准基准点的相对高度为正10km时，则基于所述卫星信号获得所述测量基准点相对于所述标准基准点的第一高程值为110km；当测量基准点相对于标准基准点的相对高度为负10km时，则基于所述卫星信号获得所述测量基准点相对于所述标准基准点的第一高程值为90km。由上所述，卫星定位组件101便可以基于所述卫星信号获得所述测量基准点相对于所述标准基准点的第一高程值。

第一计量器件1021和第二计量器件1031可以是一种高精度测量高差的计量器具，具体的可以采用精度不低于0.5mm、灵敏度不低于0.01mm的高精度自动监测计量器具。作为一种示例，第一计量器件1021和第二计量器件1031可以为液位计。当测量基准点发生形变时，该形变可以是测量基准点向下沉降或向上拱，第一计量器件1021按照高差相同及高程传递原理，能实时测量出测量基准点向下沉降或向上拱的高度，具体的是第一计量器件1021能将测量基准点向下沉降或向上拱的高度实时反映为第一高程差值，同理，当观测点发生形变时，第二计量器件1031按照高差相同及高程传递原理，能实时测量出观测点向下沉降或向上拱的高度，具体的是第二计量器件1031能将观测点对应的土层区域向下沉降或向上拱的高度实时反映为第二高程差值。这里，第一计量器件1021和第二计量器件1031可以具备通讯功能，实时将高程差值通过该通讯功能传递给控制设备104。第一计量器件1021和第二计量器件1031也可以有传输接口，通过传输接口与传输总线连接，将高程差值通过传输总线传递给控制设备104。

控制设备104可以位于任意位置，在此不做限定，为了方便理解，作为一种示例，可以将控制设备104的位置设置在钢筋混凝土观测柱的周边，如图1所示，在图1中，由于监测组件102用螺栓固定在所述观测柱顶上，控制设备104的位置可以位于监测组件102的附近。

控制设备104可以为能够实现对数据进行自动采集，并将采集后的数据进行相应的处理的设备，在此不做限定。作为一种示例，控制设备104可以为电脑、工作站、服务器等电子设备。控制设备104可以实时或定时获得所述第一高程值、所述第一高程差值和所述第二高程差值中的至少一种数据，基于所述第一高程值、所述第一高程差值和所述第二高程差值确定所述观测点的高程可以为基于所述第一高程值和所述第一高程差值实时确定所述测量基准点的高程，再基于所述测量基准点的高程和所述第二高程差值确定所述观测点的高程。作为一种示例，可以基于所述第一高程值加或减所述第一高程差值确定所述测量基准点的高程，再基于所述测量基准点的高程加或减所述第二高程差值确定所述观测点的高程。其中，“加”操作是针对形变为上拱变形的情况，“减”操作是针对形变为沉降变形的情况。

在本实用新型的一种可选实施例中，所述控制设备104通过传输总线分别与所述第一计量器件1021、所述第二计量器件1031和所述卫星定位组件101连接。

这里，所述第一计量器件、所述第二计量器件和所述卫星定位组件可以自动测量数据，并将测量的数据通过传输总线传输到控制设备，使控制设备能实时获取数据，并进行相应的处理。

在本实用新型的一种可选实施例中，所述测量组件103还包括第三计量器件1032，所述第三计量器件1032设置于一个观测区间内的边缘观测点；其中，所述观测区间内包括的至少两个观测点满足预设高度条件或满足预设距离条件。

所述第三计量器件用于获得所述至少两个观测点中的一个观测点对应的第二高程差值。

这里，所述第三计量器件1032可以是一种高精度测量高差的计量器具，具体的可以采用精度不低于0.5mm、灵敏度不低于0.01mm的高精度自动监测计量器具。作为一种示例，第三计量器件1032可以为液位计，具体的可以为转点液位计，其中转点主要体现该液位计的功能，可以将使该液位计的高程变化与其它液位计的高程变化相同。

在实际应用中，针对一个桥梁会使用多个墩台，由于多个墩台下的线路会存在纵坡变化，使得多个墩台间可能存在高度差，而第二计量器件1031不能测量超过量程范围内的高程变化，因此，需要设置第三计量器件1032。为了方便理解，这里举例说明，假设第二计量器件1031的量程范围为0.5m，当某两个墩台或多个墩台的高度差超过0.5m时，第二计量器件1031便不能测量出墩台的高度差超过0.5m的高程变化。为了解决这种情况，需要将桥梁的所有墩台划分成一个个的观测区间，在观测区间内的边缘墩台上可以设置至少两个观测点，其中，所述观测区间可以以墩台与墩台的高度差或分布距离满足预设条件进行设置，该预设条件可以根据实际情况进行确定，作为一种示例，可以在桥梁墩台高差在1米左右或分布距离在约1000米内的连续观测点作为一个观测区间。对应的，所述观测区间内包括的至少两个观测点满足预设高度条件或满足预设距离条件，其中，至少两个观测点可以设置在观测区间内的边缘墩台上，该预设高度条件或预设距离可以根据实际情况进行确定，可以以第二计量器件1031的最大量程作为预设高度条件或预设距离，例如，第二计量器件1031的最大量程具体的可以为一个观测区间内桥梁墩台的最大高差。作为一种示例，该预设高度条件可以为至少两个观测点在高度上存在差异，为了方便理解，这里举例说明，例如，至少两个观测点在高度上相差1m。预设距离条件可以为至少两个观测点之间间隔一定的距离上，为了方便理解，这里举例说明，例如，至少两个观测点间隔的距离为1m。

为了方便理解，这里结合图2进行说明，在图2中，由于观测点n3对应的桥梁墩台与观测点n5对应的桥梁墩台之间存在线路纵坡，该纵坡指的是路线纵断面上同一坡段两点间的高差与其水平距离之比，为了方便理解，这里假设路线纵断面上同一坡段两点间的高差为1m，观测点n5对应的桥梁墩台位于的位置会比观测点n3对应的桥梁墩台位于的位置低1m，使得观测点n5对应的桥梁墩台的顶面比观测点n3对应的桥梁墩台的顶面低1m，为了方便测量，需要将桥梁墩台高差在1米左右或分布距离在约1000米内的连续观测点作为一个观测区间。在图2中可以将观测点n1、观测点n3和观测点n5对应的桥梁墩台设置为一个观测区间，记为观测区间1；将观测点n5、观测点n6和观测点n7对应的桥梁墩台设置为一个观测区间，记为观测区间2。边缘观测点与观测点n5之间间隔1m，边缘观测点对应的第三计量器件可以获得观测点n5对应的第二高程差值。

在本发明的一种可选实施例中，所述第三计量器件1032通过固定杆刚性连接设置于所述边缘观测点的第二计量器件1031。

这里，固定杆可以为不变形管，作为一种示例，该固定杆可以为钢管。所述第三计量器件1032通过固定杆刚性连接设置于所述边缘观测点的第二计量器件1031，其中，刚性连接可以使第三计量器件1032与所述边缘观测点的第二计量器件1031连接为了一个整体，将所述边缘观测点的第二计量器件1031的第二高程差值实时反映到第三计量器件1032，以确保第三计量器件1032的高程变化与第二计量器件1031的高程变化相同

在本发明的一种可选实施例中，所述测量组件103还包括定位器件1033；

所述定位器件1033的一端固定于桥梁墩台上对应观测点所在位置，所述定位器件的另一端固定连接所述第二计量器件1031。

这里，定位器件1033可以为不变形器件，作为一种示例，该定位器件1033可以为支架。桥梁墩台上对应观测点所在位置可以在桥梁墩台顶上任意位置设置观测点，作为一种示例，可以在在桥梁墩台顶两侧中心分别设置观测点，将所述定位器件的下端固定在桥梁墩台顶两侧中心上，具体的，可以在桥梁各墩台顶两侧中心钻孔，通过膨胀螺栓使支架下端与桥梁墩台顶两侧中心固定，该支架的高度可以调整，将支架上端连接所述第二计量器件。根据上面的描述可知，一个观测区间内的桥梁墩台可能存在高差，该高差的范围可能在1米左右，该高差反映到桥梁上就会体现一定的坡度，可以结合一个观测区间内桥梁坡度的变化，调节一个观测区间内所有观测点对应的支架高度，使处于同一观测区间内的所述第二计量器件处于相同高度，作为一种示例，可以将该相同高度设置为一个观测区间内桥梁墩台最高的那个墩台的高度，将一个观测区间内所有的支架调节为该高度，以使处于同一观测区间内的所述第二计量器件处于相同高度。

在本实用新型实施例中，所述控制设备104通过传输总线分别与所述第一计量器件1021、所述第二计量器件1031、所述第三计量器件1032和所述卫星定位组件101连接。

这里，所述第一计量器件1021、所述第二计量器件1031、所述第三计量器件1032和所述卫星定位组件101可以自动测量数据，并将测量的数据通过传输总线传输到控制设备，使控制设备能实时获取数据，并进行相应的处理。

在本发明实施例中，所述第一计量器件1021、所述第二计量器件1031和所述第三计量器件1032均设置有保护罩。

这里，该保护罩主要对计量器件起保护作用，该保护罩可以包覆计量器，作为一种示例，该保护罩可以外套在计量器上，可以在所述第一计量器件1021、所述第二计量器件1031和所述第三计量器件1032上均外套一个保护罩。

在本实用新型实施例中，所述监测组件102设置于与墩台顶平齐的观测平台上，所述第一计量器件固定于所述观测平台上。

这里，可以在路基面测量区域视野开阔处设置观测平台，作为测量基准点，在该观测平台面上安装监测组件102，所述监测组件102中的第一计量器件1021固定于所述观测平台上。作为一种示例，第一计量器件1021可以通过螺栓固定于所述观测平台上。

本实用新型实施例提供的路基形变监测系统，其中，通过设置于标准基准点的卫星定位组件，获得作为参考标准的第一高程值，以通过该第一高程值对测量基准点的高程差值进行校准，以及对各观测点对应的高程差值进行校准，从而准确获得各观测点对应的土层区域的形变程度，无需人工手动测量观测点对应的土层区域的形变程度，相比于现有的人工手动测量桥梁墩台变形的方案，其操作误差小，功效高。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种桥梁墩台形变监测系统，其特征在于，所述系统包括：设置于标准基准点的卫星定位组件、设置于测量基准点的监测组件、分别设置于多个观测点的测量组件以及控制设备；所述标准基准点位于不易发生形变的区域；所述测量基准点位于桥梁测量区域；桥梁墩台两侧分别设置观测点；所述控制设备通过传输总线分别与所述卫星定位组件、所述监测组件和所述测量组件连接；

所述卫星定位组件，用于基于接收的卫星信号获得所述测量基准点相对于所述标准基准点的第一高程值，通过所述传输总线发送所述第一高程值至所述控制设备；

所述监测组件包括第一计量器件，用于获得第一高程差值，通过所述传输总线发送所述第一高程值至所述控制设备；所述第一高程差值表征所述测量基准点的形变程度；

所述测量组件包括第二计量器件，用于获得第二高程差值，通过所述传输总线发送所述第二高程差值至所述控制设备；所述第二高程差值表征所述测量组件所在观测点对应的土层区域的形变程度。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制设备通过传输总线分别与所述卫星定位组件、所述第一计量器件和所述第二计量器件连接。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述测量组件还包括第三计量器件，所述第三计量器件设置于一个观测区间内的边缘观测点；其中，所述观测区间内包括的至少两个观测点满足预设高度条件或满足预设距离条件；

所述第三计量器件用于获得所述至少两个观测点中的一个观测点对应的第二高程差值。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第三计量器件通过固定杆刚性连接设置于所述边缘观测点的第二计量器件。

5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述测量组件还包括定位器件；

所述定位器件的一端固定于桥梁墩台上对应观测点所在位置，所述定位器件的另一端固定连接所述第二计量器件。

6.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述控制设备通过传输总线分别与所述第一计量器件、所述第二计量器件、所述第三计量器件和所述卫星定位组件连接。

7.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第一计量器件、所述第二计量器件和所述第三计量器件均设置有保护罩。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述监测组件设置于与墩台顶平齐的观测平台上，所述第一计量器件固定于所述观测平台上。

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