CN211576158U - 一种扣塔多向变形监测装置 - Google Patents

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彭浩
郑雪玉
郭法旺
周以林
卞晓卫
易伟
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Abstract

本实用新型提供了一种扣塔多向变形监测装置,包括混凝土基座、扣塔;所述扣塔铅直固定在混凝土基座上,混凝土基座上有支架固定于扣塔旁,支架和扣塔之间固定有位移传感器组,支架为多根钢管平行组成,位移传感器组中的位移传感器和支架中钢管一一对应。本实用新型一端与扣塔连接,不受扣塔自身弹性变形、弯曲、边界、外部风雨等因素影响,即可准确获取扣塔顶部中心横桥向、顺桥向、垂线向的三个方向变形情况,测量精度高,可靠性和耐久性好;在成本上,最少仅需要3支位移传感器和1个数据采集传输模块,外加一些常用材料,即可实现自动化监测分析,成本仅需几万元,安装简单、人力投入少,技术经济效益大幅提高,具有很强的推广应用价值。

Description

一种扣塔多向变形监测装置
技术领域
本实用新型涉及一种扣塔多向变形监测装置,属于桥梁工程监控测量领域。
背景技术
大跨度拱桥施工中,经常需要在两岸设置扣塔,用来悬挂扣背索或者吊索等,起作用非常重要。施工过程中,当扣、背索产生的水平力不平衡时,扣塔会产生变形,这对于桥梁线形和结构应力是不利的,施工过程中应尽量消除或减小这种影响。因此,需要紧随施工进度,实时跟踪监测扣塔变形情况,在出现异常时,能够及时报警,利于现场调整纠偏,保证工程安全。
传统观测扣塔位移的方法是使用全站仪,采用交会法或极坐标法测量,但是采用这种方法,反映的是事后结果,而非施工全过程,同时现场观测和数据处理耗时长、人力投入大。另外,利用激光原理或其他设备的方式,实际使用效果不佳。上述方法均受外部环境条件影响大,观测精度难以保证,时效性较差且不易实现自动化观测。
由贵州桥梁建设集团有限公司和柳州黔桥工程材料有限公司联合开发的“塔架偏移自动测量报警系统及方法”是在扣塔顶部边缘固定特制的高强度钢丝,然后连接在重锤上使其张紧,通过观测钢丝长度的变化来推算塔顶的顺桥向位移,实现了自动化观测和报警功能。但是,该套系统仍存在一些不足:
假定扣塔为刚体,不发生弹性变形,因此在计算时将扣塔总长度假定为固定常数,而实际上,扣塔一般高达几十米,其发生变形后自身长度也会发生相应改变,若仍然按照扣塔原始状态时的总长度参与计算,结果存在一定偏差。
仅能够监测平面上一个指定方向的扣塔偏移量,一般根据关注重点而设置为监测顺桥向的偏移量,因此不能监测平面上横桥向的偏移量和垂直位移,即无法反映扣塔是否存在扭转、侧向位移或压缩等情况,虽然此类情况极少发生,但仍应该监测。
由于存在特制部件,整套系统造价过高,市场价格约80万,不利于推广应用。
实用新型内容
为解决上述技术问题,本实用新型提供了一种扣塔多向变形监测装置,该扣塔多向变形监测装置从结构上确保了对扣塔顶部中心的多方向变形情况测量精度高,且整体可靠、耐久性好。
本实用新型通过以下技术方案得以实现。
本实用新型提供的一种扣塔多向变形监测装置,包括混凝土基座、扣塔;所述扣塔铅直固定在混凝土基座上,混凝土基座上有支架固定于扣塔旁,支架和扣塔之间固定有位移传感器组,支架为多根钢管平行组成,位移传感器组中的位移传感器和支架中钢管一一对应。
所述支架由第一钢管、第二钢管、第三钢管组成,位移传感器组由第一传感器、第二传感器、第三传感器组成。
所述第一钢管、第二钢管、第三钢管在垂直投影上位于一等边三角形的顶点位置。
所述第一传感器、第二传感器、第三传感器均为两端固定有万向球头的杆体结构。
所述第一传感器、第二传感器、第三传感器均固定于扣塔顶部的支座上。
所述扣塔顶部固定数据采集传输模块,数据采集传输模块电气连接第一传感器、第二传感器、第三传感器。
本实用新型的有益效果在于:一端与扣塔连接,不受扣塔自身弹性变形、弯曲、边界、外部风雨等因素影响,即可准确获取扣塔顶部中心横桥向、顺桥向、垂线向的三个方向变形情况,测量精度高,可靠性和耐久性好;在成本上,最少仅需要3支位移传感器和1个数据采集传输模块,外加一些常用材料,即可实现自动化监测分析,成本仅需几万元,安装简单、人力投入少,技术经济效益大幅提高,具有很强的推广应用价值。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图;
图2是图1的俯视示意图。
图中:1-混凝土基座,2-扣塔,3-支架,4-第一传感器,5-第二传感器,6-第三传感器,7-数据采集传输模块,31-第一钢管,32-第二钢管,33-第三钢管,34-固定盘。
具体实施方式
下面进一步描述本实用新型的技术方案,但要求保护的范围并不局限于所述。
如图1、图2所示的一种扣塔多向变形监测装置,包括混凝土基座1、扣塔2;所述扣塔2铅直固定在混凝土基座1上,混凝土基座1上有支架3固定于扣塔2旁,支架3和扣塔2之间固定有位移传感器组,支架3为多根钢管平行组成,位移传感器组中的位移传感器和支架3中钢管一一对应。
所述支架3由第一钢管31、第二钢管32、第三钢管33组成,位移传感器组由第一传感器4、第二传感器5、第三传感器6组成。
所述第一钢管31、第二钢管32、第三钢管33在垂直投影上位于一等边三角形的顶点位置。
所述第一传感器4、第二传感器5、第三传感器6均为两端固定有万向球头的杆体结构。
所述第一传感器4、第二传感器5、第三传感器6均固定于扣塔2顶部的支座上。
所述扣塔2顶部固定数据采集传输模块7,数据采集传输模块7电气连接第一传感器4、第二传感器5、第三传感器6。
实施例1
采用上述方案,如图1、图2所示,在扣塔2中心一侧,安装镀锌钢管31、镀锌钢管32、镀锌钢管33,镀锌钢管31、镀锌钢管32、镀锌钢管33在平面上互成60°。镀锌钢管31、镀锌钢管32、镀锌钢管33的各段管节采用内螺纹连接。镀锌钢管31、镀锌钢管32、镀锌钢管33的底部与扣塔混凝土基座1稳固连接,管上等距离套穿留有3个圆孔的固定盘34,固定盘34在套穿至设计位置后,应焊接在镀锌钢管31、镀锌钢管32、镀锌钢管33的外壁上,由此形成一个稳固的支架3。根据扣塔计算位移值,确定位移传感器4、位移传感器5、位移传感器6的量程。然后制作预留有空间互成60°角螺纹孔的安装支座,将安装支座焊接在扣塔2顶部中心外侧,然后将位移传感器4、位移传感器5、位移传感器6的两端与带有万向球头的加长杆连接,万向球头一端应提前车床加工好螺纹。紧接着将万向球头旋入安装支座螺纹孔内,旋入前应在螺纹上涂抹胶水,以确保旋入后与安装支座连接牢靠。将位移传感器4、位移传感器5、位移传感器6的另一端万向球头焊接在支架3上。最后安装数据采集传输模7,将位移传感器接入,调试正常后取得初始值,然后根据三角函数和投影原理,可计算扣塔2的三向变形。
实际使用时,一般按照如下方式操作:
第一步:根据仿真分析计算的扣塔位移范围,定制3支位移传感器和配套电缆,确保传感器的量程、精度和稳定性满足需求。传感器到货后,根据其外形尺寸,加工1个预留有空间互成60°角螺纹孔的安装支座和6个带有万向球头的加长杆备用。根据扣塔高度,采购足量的镀锌钢管。然后将镀锌钢管两端车好螺纹,并支座好足够数量的等边三角形固定盘,固定盘预留3个圆孔,圆孔直径略大于镀锌管外径,固定盘边角均为圆弧形倒角,以便于现场安装时,顺利套穿。
第二步:现场安装作业,首先确定镀锌管安装位置,将首节镀锌管固定在扣塔混凝土基座上,然后依次旋上第2根、第3根、第n根镀锌管。镀锌管拼装连接到位后,从上往下套穿固定盘,固定盘间距5m,然后依次将固定盘与各个钢管连接处,焊接牢靠。
第三步:将安装支座焊接在扣塔顶部中心外侧,然后将位移传感器两端与带有万向球头的加长杆连接,万向球头一端应提前车床加工好螺纹,然后将万向球头旋入安装支座螺纹孔内,旋入前应在螺纹上涂抹胶水,以确保旋入后与安装支座连接牢靠。将位移传感器另一端的万向球头焊接在支架上。最后安装数据采集和传输模块,将位移传感器接入,调试正常后投入使用
第四步:取得初始值,然后根据三角函数和投影原理,计算其三向变形。当计算值大于预警值时,现场施工应进行相应的调整,确保安全。

Claims (6)

1.一种扣塔多向变形监测装置,包括混凝土基座(1)、扣塔(2),其特征在于:所述扣塔(2)铅直固定在混凝土基座(1)上,混凝土基座(1)上有支架(3)固定于扣塔(2)旁,支架(3)和扣塔(2)之间固定有位移传感器组,支架(3)为多根钢管平行组成,位移传感器组中的位移传感器和支架(3)中钢管一一对应。
2.如权利要求1所述的扣塔多向变形监测装置,其特征在于:所述支架(3)由第一钢管(31)、第二钢管(32)、第三钢管(33)组成,位移传感器组由第一传感器(4)、第二传感器(5)、第三传感器(6)组成。
3.如权利要求2所述的扣塔多向变形监测装置,其特征在于:所述第一钢管(31)、第二钢管(32)、第三钢管(33)在垂直投影上位于一等边三角形的顶点位置。
4.如权利要求2所述的扣塔多向变形监测装置,其特征在于:所述第一传感器(4)、第二传感器(5)、第三传感器(6)均为两端固定有万向球头的杆体结构。
5.如权利要求2所述的扣塔多向变形监测装置,其特征在于:所述第一传感器(4)、第二传感器(5)、第三传感器(6)均固定于扣塔(2)顶部的支座上。
6.如权利要求1所述的扣塔多向变形监测装置,其特征在于:所述扣塔(2)顶部固定数据采集传输模块(7),数据采集传输模块(7)电气连接第一传感器(4)、第二传感器(5)、第三传感器(6)。
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