橋梁整體位移預警裝置及其使用方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種橋梁整體位移預警裝置，包括設置在橋梁上部結構底面的水平位移傳感坐標網(wǎng)，所述水平位移傳感坐標網(wǎng)為金屬線；還包括設置在墩臺帽梁上的位移傳感器，所述位移傳感器上部設置有用于觸發(fā)水平位移傳感坐標網(wǎng)的探針；還包括有視頻攝像設備，所述視頻攝像設備與所述水平位移傳感坐標網(wǎng)相連接。根據(jù)橋梁的結構和構造特性，提前預設梁體偏位或扭轉的閥值，當梁體發(fā)生偏位或扭轉超過預設閥值時，發(fā)生報警，并將現(xiàn)場工況通過視頻設備傳輸給監(jiān)視器，采用這套裝置，一方面避免了實時監(jiān)控現(xiàn)場工況，降低了工作人員的勞動強度；一方面可以及時的對偏位或扭轉發(fā)生預警，保證了橋梁監(jiān)測的可靠性，并且整套裝置造價較低，適宜大規(guī)模的推廣應用。
【專利說明】橋梁整體位移預警裝置及其使用方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種位移預警裝置，尤其涉及一種橋梁整體發(fā)生位移時的預警裝置及其使用方法。
【背景技術】
[0002]架設在江河湖海上，使車輛行人等能順利通行的建筑物，稱為橋。橋梁一般由上部結構、下部結構和附屬構造物組成，上部結構主要指橋跨結構和支座系統(tǒng)；下部結構包括橋臺、橋墩和基礎；附屬構造物則指橋頭搭板、錐形護坡、護岸、導流工程等。
[0003]橋梁按照結構體系劃分，有梁式橋、拱橋、剛架橋、懸索承重(懸索橋、斜拉橋)四種基本體系:梁式橋一般建在跨度很大、水域較淺處，由橋柱和橋板組成，物體重量從橋板傳向橋柱；拱橋一般建在跨度較小的水域之上，橋身成拱形，一般都有幾個橋洞，起到泄洪的功能，橋中間的重量傳向橋兩端，而兩端的則傳向中間；懸橋是如今最實用的一種橋，橋可以建在跨度大、水深的地方，由橋柱、鐵索與橋面組成，早期的懸橋就已經可以經住風吹雨打，不會斷掉，吊橋基本上可以在暴風來臨時巋然不動。
[0004]橋梁使道路、鐵路或人行道跨越河流、湖泊、河谷、峽谷或其他道路。橋梁大多是固定的，但有些橋梁可以升起或旋轉。無論是哪一類橋梁，工程師面對的設計及建筑問題是使橋梁結構牢固，不會因承受重量而下陷或破裂。在保證使用牢固程度的同時，也要及時的做好相應的監(jiān)測工作，包括橋梁的整體水平位移、橋梁上部結構的扭轉情況等。
[0005]目前的監(jiān)測裝置分為幾大類。中國專利(CN201852585U)公開一種監(jiān)測橋梁結構相對位移的激光裝置，裝置由多個相鄰的箱體組成，每個箱體由一基座固定于監(jiān)測點底部，箱體外部是封裝罩，在箱體內部基座下方固定一個雙向鉸鏈，雙向鉸鏈連接一根連桿，連桿下方連接一夾具，夾具夾住一個激光發(fā)射器，激光發(fā)射器對準封裝罩前面板的通孔，前面板的通孔對準相鄰箱體封裝罩背板上的激光標靶，標靶上有光敏傳感器接收激光發(fā)射器信號。用于監(jiān)測由于基礎不穩(wěn)定導致沉降發(fā)生的偏移，雖然解決了 GPS系統(tǒng)整體設備昂貴的問題，但是監(jiān)測精度有待提高。
[0006]中國專利(CN103134432A)公開一種基于光纖傳感的橋梁位移監(jiān)測系統(tǒng),包括:至少一個光纖光柵應變傳感器組，其固定于橋梁的監(jiān)測點并用于監(jiān)測橋梁的橫向、縱向和垂直形變；光纖光柵解調儀，其通過傳輸光纖連接至光纖光柵應變傳感器組，光纖光柵解調儀內部的光源發(fā)出的探測光入射到監(jiān)測區(qū)域的所有光纖光柵位移傳感器中，且所述光纖光柵解調儀用于解調光纖光柵應變傳感器組產生的波長傳感信號；以及監(jiān)控主機，其通過通信網(wǎng)絡接收光纖光柵解調儀的解調數(shù)據(jù)，并基于該解調數(shù)據(jù)分析橋梁的位移狀況和健康狀態(tài)。
[0007]中國專利(CN102607425A)公開一種光纖光柵變形環(huán)的鋼軌或橋梁位移監(jiān)測裝置，該裝置由固定夾組件、連接組件、光纖光柵環(huán)形位移傳感組件、拉桿組件和傳感器殼體裝置組成；其中固定夾組件包括鋼軌固定夾和固定夾緊固螺栓，固定夾組件通過鋼軌固定夾夾持于被測鋼軌底部兩側，通過固定夾緊固螺栓將其緊固；連接組件包括鋼板、鋼板固定螺栓、固定架固定螺栓、連接鋼索固定架、連接鋼索緊固螺栓、連接鋼索固定螺栓和連接鋼索，鋼板固定螺栓將鋼板固定于鋼軌固定夾外側，連接鋼索固定架由固定架固定螺栓固定于鋼板外側，連接鋼索一端由連接鋼索緊固螺栓固定于連接鋼索固定架上，另一端通過連接鋼索固定螺栓固定于拉桿上；光纖光柵環(huán)形位移傳感組件包括第I光纖、第2光纖和剛性圓環(huán)，其第I光纖寫有第I光柵，第2光纖寫有第2光柵，第I光柵和第2光柵為不同波長的兩個光纖光柵構成的光纖光柵對，光纖光柵固定鋼管激光焊接于剛性圓環(huán)上，并且呈垂直分布；第I光纖和第2光纖分別穿過光纖光柵固定鋼管并呈垂直狀態(tài)，使得所述的光纖光柵對處于剛性圓環(huán)圓心處，光纖光柵對粘貼固化在光纖光柵固定鋼管里；剛性圓環(huán)沿第I光纖焊有相對方向的兩個受力臂，其一端固定在傳感器保護盒殼體上，另一端與傳遞位移量的拉桿相連；光纖光柵環(huán)形位移傳感組件置于傳感器殼體裝置內，傳感器殼體裝置由兩對固定腳和四個固定腳固定螺栓固定在無砟軌道的道床上；傳感器殼體裝置由傳感器保護盒和拉桿保護管組成；拉桿組件包括拉桿、連接鋼索固定螺栓和彈簧，彈簧的一端連接在剛性圓環(huán)上，另一端通過拉桿的安裝孔與連接鋼索相連；對于監(jiān)測橋梁簡支梁或連續(xù)梁梁體間伸縮位移，則將連接鋼索固定架和傳感器殼體裝置的固定腳分別固定在橋梁的被測梁體上和基準梁體上。
[0008]上述公開的專利申請均用于解決橋梁監(jiān)測的問題，但是都需要實時監(jiān)測，一方面對監(jiān)測人員要求較高，隨時要監(jiān)控狀態(tài)，另一方面，整體結構組成都比較復雜，不適于大規(guī)模的推廣和應用。
[0009]有鑒于上述現(xiàn)有的橋梁位移監(jiān)測存在的缺陷，本設計人，積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設一種新型結構的橋梁整體位移預警裝置及其使用方法，使其更具有實用性。
【發(fā)明內容】
[0010]本發(fā)明的主要目的在于，克服現(xiàn)有的橋梁位移監(jiān)測存在的缺陷，而提供一種新型橋梁整體位移預警裝置及其使用方法，提高監(jiān)測效率，降低成本，從而更加適于實用，且具有產業(yè)上的利用價值。
[0011]本發(fā)明的目的及解決其技術問題是采用以下技術方案來實現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出的一種橋梁整體位移預警裝置，包括設置在橋梁上部結構底面的水平位移傳感坐標網(wǎng)，所述水平位移傳感坐標網(wǎng)為金屬線式的水平位移傳感坐標網(wǎng)；還包括設置在墩臺帽梁上的位移傳感器，所述位移傳感器上部設置有用于觸發(fā)水平位移傳感坐標網(wǎng)的探針，還包括有視頻攝像設備，所述視頻攝像設備與所述水平位移傳感坐標網(wǎng)相連接。
[0012]為了更好地保證探針與水平位移傳感坐標網(wǎng)相接觸，前述的橋梁整體位移預警裝置，所述位移傳感器與探針之間設置有彈簧。
[0013]為了防止水平位移傳感坐標網(wǎng)設置在橋梁上部底面造成腐蝕，前述的橋梁整體位移預警裝置，所述水平位移傳感坐標網(wǎng)預設在殼體上，所述殼體固定在橋梁上部結構底面。
[0014]更進一步的，前述的橋梁整體位移預警裝置，所述殼體為塑料殼體。
[0015]為了保證信號傳輸與測量結果的精確度，前述的橋梁整體位移預警裝置，所述殼體厚度為0.1?0.5cm。
[0016]前述的橋梁整體位移預警裝置，所述水平位移傳感坐標網(wǎng)為銅線式的水平位移傳感坐標網(wǎng)。[0017]前述的橋梁整體位移預警裝置，所述水平位移傳感坐標網(wǎng)為鋁線式的水平位移傳感坐標網(wǎng)。
[0018]前述橋梁整體位移預警裝置的使用方法，包括如下步驟，
[0019]I)根據(jù)需要監(jiān)測橋梁的結構特性計算位移閥值；
[0020]2)將水平位移傳感坐標網(wǎng)預設在殼體內，并固定在橋梁上部結構底面；
[0021]3)根據(jù)計算的位移閥值，在墩臺帽梁上的合適高度設置位移傳感器和視頻攝像設備;
[0022]4)當梁體位移超過預設位移閥值時，電路接通，開啟視頻攝像設備，并發(fā)出預警；
[0023]5)管理人員根據(jù)傳輸?shù)囊曨l信號進行監(jiān)控和判斷。
[0024]前述的橋梁整體位移預警裝置的使用方法，所述位移傳感器上設置有探針。
[0025]借由上述技術方案，本發(fā)明的橋梁整體位移預警裝置及其使用方法至少具有下列優(yōu)點:
[0026]本發(fā)明公開的橋梁整體位移預警裝置，根據(jù)橋梁的結構和構造特性，提前預設梁體偏位或扭轉的閥值，當梁體發(fā)生偏位或扭轉超過預設閥值時，發(fā)生報警，并將現(xiàn)場工況通過視頻設備傳輸給監(jiān)視器，采用這套裝置，一方面避免了實時監(jiān)控現(xiàn)場工況，降低了工作人員的勞動強度，一方面可以及時的對偏位或扭轉發(fā)生預警，保證了橋梁監(jiān)測的可靠性；并且整套裝置造價較低，適宜大規(guī)模的推廣應用；整體裝置的操作方法較容易，安裝方便。
[0027]上述說明僅是本發(fā)明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術手段，并可依照說明書的內容予以實施，以下以本發(fā)明的較佳實施例并配合附圖詳細說明如后。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0028]圖1為本發(fā)明水平位移傳感坐標網(wǎng)結構示意圖；
[0029]圖2為本發(fā)明橋梁整體位移預警裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0030]為更進一步闡述本發(fā)明為達成預定發(fā)明目的所采取的技術手段及功效，以下結合附圖及較佳實施例，對本發(fā)明的【具體實施方式】詳細說明如后。
[0031]實施例1
[0032]如圖1和圖2所示本發(fā)明的橋梁整體位移預警裝置，包括水平位移傳感坐標網(wǎng)101，水平位移傳感坐標網(wǎng)101采用銅金屬線，水平位移傳感坐標網(wǎng)101由互相垂直的橫線與縱線組成網(wǎng)狀結構，其中水平位移傳感坐標網(wǎng)101預設在厚度為0.1cm的塑料殼體103上，殼體103固定在橋梁上部結構底面。
[0033]還包括設置在墩臺帽梁上的位移傳感器102，位移傳感器102上部設置有用于觸發(fā)水平位移傳感坐標網(wǎng)101的探針104，為了保證裝置探針104更可靠的觸發(fā)水平位移傳感坐標網(wǎng)101，在位移傳感器102與探針104之間設置有彈簧105。
[0034]為了更有效的保證管理人員了解現(xiàn)場情況，防止誤報警，還包括有視頻攝像設備106，視頻攝像設備106與水平位移傳感坐標網(wǎng)101電連接，用于拍攝發(fā)生預警時橋梁的實際情況。
[0035]首先根據(jù)監(jiān)測橋梁的構造和結構特征，計算梁體的安全位移閥值，根據(jù)計算結果，按照合適的高度，將整個裝置安裝在橋梁上部底面與墩臺帽梁上，當梁體的整體水平偏移超過裝置設定的閥值時，探針104接觸水平位移傳感坐標網(wǎng)101的金屬線，形成通路，發(fā)出警報，同時開啟視頻攝像設備106，管理人員根據(jù)視頻結果做出判斷。
[0036]此外，當梁體整體扭轉過大造成探針104下彈簧105的壓力變化較大時，系統(tǒng)也會發(fā)出報警信號并啟動視頻攝像設備106，這樣使得本裝置不僅能監(jiān)測橋梁上部結構在水平方向的整體變位，而且也能對橋梁上部結構由于扭轉而可能出現(xiàn)的整體傾覆隱患進行預警，便于管養(yǎng)人員及時采取措施，從而保證橋梁運營安全。
[0037]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術人員，在不脫離本發(fā)明技術方案范圍內，當可利用上述揭示的技術內容做出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術方案的內容，依據(jù)本發(fā)明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術方案的范圍內。
【權利要求】
1.一種橋梁整體位移預警裝置，其特征在于: 包括設置在橋梁上部結構底面的水平位移傳感坐標網(wǎng)，所述水平位移傳感坐標網(wǎng)為金屬線式的水平位移傳感坐標網(wǎng)；還包括設置在墩臺帽梁上的位移傳感器，所述位移傳感器上部設置有用于觸發(fā)水平位移傳感坐標網(wǎng)的探針；還包括有視頻攝像設備，所述視頻攝像設備與所述水平位移傳感坐標網(wǎng)相連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的橋梁整體位移預警裝置，其特征在于:所述位移傳感器與探針之間設置有彈簧。
3.根據(jù)權利要求1所述的橋梁整體位移預警裝置，其特征在于:所述水平位移傳感坐標網(wǎng)預設在殼體上，所述殼體固定在橋梁上部結構底面。
4.根據(jù)權利要求3所述的橋梁整體位移預警裝置，其特征在于:所述殼體為塑料殼體。
5.根據(jù)權利要求3或4所述的橋梁整體位移預警裝置，其特征在于:所述殼體厚度為0.1^0.5cm。
6.根據(jù)權利要求1所述的橋梁整體位移預警裝置，其特征在于:所述水平位移傳感坐標網(wǎng)為銅線式的水平位移傳感坐標網(wǎng)。
7.根據(jù)權利要求1所述的橋梁整體位移預警裝置，其特征在于:所述水平位移傳感坐標網(wǎng)為鋁線式的水平位移傳感坐標網(wǎng)。
8.根據(jù)權利要求f4任一項所述橋梁整體位移預警裝置的使用方法，其特征在于:包括如下步驟， O根據(jù)需要監(jiān)測橋梁的結構·特性計算位移閥值； 2)將水平位移傳感坐標網(wǎng)預設在殼體內，并固定在橋梁上部結構底面； 3)根據(jù)計算的位移閥值，在墩臺帽梁上的合適高度設置位移傳感器和視頻攝像設備; 4)當梁體位移超過預設位移閥值時，電路接通，開啟視頻攝像設備，并發(fā)出預警； 5)管理人員根據(jù)傳輸?shù)囊曨l信號進行監(jiān)控和判斷。
9.根據(jù)權利要求8所述的橋梁整體位移預警裝置的使用方法，其特征在于:所述位移傳感器上設置有探針。
【文檔編號】G01B21/02GK103591914SQ201310588941
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月20日 優(yōu)先權日:2013年11月20日
【發(fā)明者】朱曉文, 張宇峰, 李賢琪, 傅斌, 黃月華 申請人:江蘇省交通科學研究院股份有限公司