专利名称：一种对工程结构体测量挠度沉降的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明属于大型工程结构体，如桥梁、地基、基桩、坝体等水平或竖向(沉降)变形的测量技术。更具体地说，这些大型工程结构体受到自身重力、外加荷载、温度等物理因素会导致工程结构体各测点与静止参考物体之间产生微小相对位移。测量这种位移的技术，我们将其称为挠度或沉降测量技术。
通常观测挠度或沉降主要采用以下几种方法，如光学原理制成的水准仪，它采用激光射靶原理，请参见美国布莱克和戴克公司申请的发明专利“激光水准仪(CN03136347.4)”，光学镜头靶点成像原理，请参见中国武汉大学申请的发明专利“一种数字水准仪(CN200310111409.2)”。利用液位连通器原理制成的挠度监测装置，如中国同济大学申请的发明专利“大跨径桥梁结构挠度监测方法(CN200310108447.2)”等。光学原理测量挠度或沉降的方法或装置存在系统过于复杂、价格昂贵、维护不便，不适宜在环境恶劣的工程现场长期连续观测。液体连通器还存在液体流动滞渍，准确度不高、重复性不好且不能进行动态挠度、沉降检测的缺点。本发明旨在提出一种简单易行的工程结构体挠度、沉降测量方法及装置，它具有安装简单、维护方便、成本低廉、准确度高、重复性好，适宜长期连续观测又能进行动态挠度、沉降检测等优点。
图1为本发明方法及装置总体示意图。
图2为本发明角位移传感器旋臂与柔状线绳接触关系示意图。
上述2个示意图均表述了本发明的最佳实施例的组成方式、工作原理及各部位安装、连接、接触的相互关系。
图1中，①为被测工程结构体，②为不变位静止物体，③为柔状线绳，④为角度位移传感器，⑤为旋臂。
图2中，③为柔状线绳，④为角度位移传感器，⑤为旋臂，⑥为电缆线，⑦为数据采集与处理系统。
本发明提出的一种对工程结构体测量挠度沉降的方法，是将一柔状线绳③以恒定拉伸力安装固定在被测工程结构体外二端不变位的静止物体上②，被测工程结构体①各挠度或沉降测点上分别安装有若干角度位移传感器④，角度位移传感器④的转轴上引出的旋臂⑤与柔状线绳③相接触，当被测工程结构体①受力变形时，以柔状线绳作为静止参考点，与柔状线绳③相接触的各角度位移传感器旋臂⑤将受力转动，其转动方位量值由各角度位移传感器④测出，即可得出被测工程结构体①各测点的挠度值。
本发明提出的一种对工程结构体测量挠度沉降的装置，由一根柔状线绳③，若干角度位移传感器④组成，柔状绳③以恒定拉伸力安装固定于被测工程结构体①外二端不变位的静止物体②上，各角度位移传感器分别安装固定在被测工程结构体的各挠度或沉降测点上，旋臂⑤的一端固定在角度位移传感器转轴上，另一端与柔状线绳③滑动接触，各角度位移传感器④的输出信号通过电缆线⑥与数据采集与处理系统⑦相连接。该系统含有传感器模拟信号转换为数字信号的功能。实现旋臂与柔状线绳的滑动接触可以有多种方式，只要是滑动接触均属本发明保护范围之内。本发明提出的测量挠度沉降装置中，旋臂一端同角位移传感器输出轴径向连接，另一端呈90°弯曲，弯曲部分与角位移传感器输出轴平行，与柔状线绳呈“十字”交叉，依靠旋臂自身重力放置在柔状线绳上滑动接触。这是最佳的一种实现形式。
本发明所说的测量方法和装置构成极为简单，能适应环境恶劣的工程现场长期连续工作。例如，柔状线绳可以是拉伸强度较高的钢丝，选用φ0.3mm～φ1.0mm较好，测量100米跨径的桥梁，钢丝重量约在1000克左右，携带安装方便，成本低廉。钢丝的挂拉可以在工程现场因陋就简固定在不变位的静止物上，也可在不变位静止物上根据跨径或坡度要求自立标杆设定固定点挂拉钢丝，钢丝一端固定好后可采用弹簧或重力锤在另一端的固定点上对钢丝实现拉伸恒力牵引，其方向位置保持与被测工程结构体测试面基本平行，水平即可。角位移传感器可用膨胀螺栓固定在被测工程结构体测试面的各测点上，也可在被测工程结构体测点上利用可支撑位置设立支架安装，安装时要确保连接在角位移传感器转轴上的旋臂依靠自身重力与钢丝可靠接触与滑动，这种接触力非常轻微，一般不会引起柔状线绳的扰动。柔状线绳可以安装在被测工程结构体任何测试面的一侧，对于较大被测空心工程结构体，柔状线绳也可从其空心靠近测试面的一侧穿过，角位移传感器则可安装固定在被测工程结构体空心内测试面上。角位移传感器选用精度及分辨力较高，且转动扭矩较小的即可。旋臂采用表面光洁度较高、重量轻、刚度较好的φ3mm～φ5mm不锈钢管或合金铝管制作。观测时，以柔状线绳作为本测量系统的静止参考点，当被测工程结构体受力变形时，角位移传感器同被测工程结构体一同运动，旋臂与挂拉在静止物体的柔状性线绳的接触点之间产生相对角位移，安装固定在被测工程结构体上的角位移传感器通过旋臂与柔状线绳的接触转动感测其微小的位移量，以达到测量挠度或沉降值的目的。由于旋臂是与柔状线绳可靠滑动接触，在动荷载下，被测工程结构体动位移信号也可传递到角位移传感器测出。
综上所述，本发明的要点在于以固定在不变位静止物上的柔状线绳作为测量系统的静止参考点，以固定在被测工程结构体上的角位移传感器其旋臂与柔状线绳的接触来感知被测物各测点的挠度或沉降，发明优点十分明了。对于环境恶劣的工程现场而言，本发明简单易行的测量方式既克服了利用激光射靶及光学镜头靶点成像原理测量挠度或沉降所存在的安装维护不易，系统复杂，价格昂贵，不适宜在环境恶劣的工程现场长期连续观测等缺点，又克服了液位连通器原理存在的液体流动滞渍，准确度不高，重复性不好且不能对动态挠度及沉降进行观测与记录的缺点，具有较大的实用价值。
权利要求
1.一种对工程结构体测量挠度或沉降的方法，其特征在于将一柔状线绳以恒定拉伸力安装固定在被测工程结构体外二端不变位的静止物体上，被测工程结构体各挠度或沉降测点上分别安装有若干角度位移传感器，角度位移传感器的转轴上引出的旋臂与柔状线绳相接触，当被测工程结构体受力变形时，以柔状线绳作为静止参考点，与柔状线绳相接触的各角度位移传感器旋臂将受力转动，其转动方位量值由各角度位移传感器测出，即可得出被测工程结构体各测点的挠度或沉降值。
2.一种对工程结构体测量挠度或沉降的装置，其特征在于该装置由一根柔状线绳，若干角度位移传感器组成，柔状绳以恒定拉伸力安装固定于被测工程结构体外二端不变位的静止物体上，各角度位移传感器分别安装固定在被测工程结构体的各挠度沉降测点上，旋臂的一端固定在角度位移传感器转轴上，另一端与柔状线绳滑动接触，各角度位移传感器的输出信号通过电缆线与数据采集与处理系统相连接。
3.根据权利要求2所说的测量挠度或沉降的装置，其特征在于旋臂一端同角位移传感器输出轴径向连接，另一端呈90°弯曲，弯曲部分与角位移传感器输出轴平行，与柔状线绳呈“十字”交叉，依靠旋臂自身重力放置在柔状线绳上滑动接触。
全文摘要
本发明为一种对工程结构体测量挠度沉降的方法及装置。它采用一柔状线绳以恒定拉伸力安装固定于被测工程结构体外二端不变位的静止物体上，作为测量系统的静止参考点，固定安装在被测工程结构体各挠度沉降测量点上的若干角位移传感器转轴引出的旋臂与柔状线绳相接触，通过可转动的旋臂与静止的柔状线绳间的角位移变化量测出各测点挠度或沉降值。
文档编号E02B1/00GK1948634SQ20061001882
公开日2007年4月18日 申请日期2006年4月19日 优先权日2006年4月19日
发明者程乐平, 程肯 申请人:武汉岩海工程技术有限公司