桥梁整体位移预警装置及其使用方法
【专利摘要】本发明公开一种桥梁整体位移预警装置，包括设置在桥梁上部结构底面的水平位移传感坐标网，所述水平位移传感坐标网为金属线；还包括设置在墩台帽梁上的位移传感器，所述位移传感器上部设置有用于触发水平位移传感坐标网的探针；还包括有视频摄像设备，所述视频摄像设备与所述水平位移传感坐标网相连接。根据桥梁的结构和构造特性，提前预设梁体偏位或扭转的阀值，当梁体发生偏位或扭转超过预设阀值时，发生报警，并将现场工况通过视频设备传输给监视器，采用这套装置，一方面避免了实时监控现场工况，降低了工作人员的劳动强度；一方面可以及时的对偏位或扭转发生预警，保证了桥梁监测的可靠性，并且整套装置造价较低，适宜大规模的推广应用。
【专利说明】桥梁整体位移预警装置及其使用方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种位移预警装置，尤其涉及一种桥梁整体发生位移时的预警装置及其使用方法。
【背景技术】
[0002]架设在江河湖海上，使车辆行人等能顺利通行的建筑物，称为桥。桥梁一般由上部结构、下部结构和附属构造物组成，上部结构主要指桥跨结构和支座系统；下部结构包括桥台、桥墩和基础；附属构造物则指桥头搭板、锥形护坡、护岸、导流工程等。
[0003]桥梁按照结构体系划分，有梁式桥、拱桥、刚架桥、悬索承重(悬索桥、斜拉桥)四种基本体系:梁式桥一般建在跨度很大、水域较浅处，由桥柱和桥板组成，物体重量从桥板传向桥柱；拱桥一般建在跨度较小的水域之上，桥身成拱形，一般都有几个桥洞，起到泄洪的功能，桥中间的重量传向桥两端，而两端的则传向中间；悬桥是如今最实用的一种桥，桥可以建在跨度大、水深的地方，由桥柱、铁索与桥面组成，早期的悬桥就已经可以经住风吹雨打，不会断掉，吊桥基本上可以在暴风来临时岿然不动。
[0004]桥梁使道路、铁路或人行道跨越河流、湖泊、河谷、峡谷或其他道路。桥梁大多是固定的，但有些桥梁可以升起或旋转。无论是哪一类桥梁，工程师面对的设计及建筑问题是使桥梁结构牢固，不会因承受重量而下陷或破裂。在保证使用牢固程度的同时，也要及时的做好相应的监测工作，包括桥梁的整体水平位移、桥梁上部结构的扭转情况等。
[0005]目前的监测装置分为几大类。中国专利(CN201852585U)公开一种监测桥梁结构相对位移的激光装置，装置由多个相邻的箱体组成，每个箱体由一基座固定于监测点底部，箱体外部是封装罩，在箱体内部基座下方固定一个双向铰链，双向铰链连接一根连杆，连杆下方连接一夹具，夹具夹住一个激光发射器，激光发射器对准封装罩前面板的通孔，前面板的通孔对准相邻箱体封装罩背板上的激光标靶，标靶上有光敏传感器接收激光发射器信号。用于监测由于基础不稳定导致沉降发生的偏移，虽然解决了 GPS系统整体设备昂贵的问题，但是监测精度有待提高。
[0006]中国专利(CN103134432A)公开一种基于光纤传感的桥梁位移监测系统,包括:至少一个光纤光栅应变传感器组，其固定于桥梁的监测点并用于监测桥梁的横向、纵向和垂直形变；光纤光栅解调仪，其通过传输光纤连接至光纤光栅应变传感器组，光纤光栅解调仪内部的光源发出的探测光入射到监测区域的所有光纤光栅位移传感器中，且所述光纤光栅解调仪用于解调光纤光栅应变传感器组产生的波长传感信号；以及监控主机，其通过通信网络接收光纤光栅解调仪的解调数据，并基于该解调数据分析桥梁的位移状况和健康状态。
[0007]中国专利(CN102607425A)公开一种光纤光栅变形环的钢轨或桥梁位移监测装置，该装置由固定夹组件、连接组件、光纤光栅环形位移传感组件、拉杆组件和传感器壳体装置组成；其中固定夹组件包括钢轨固定夹和固定夹紧固螺栓，固定夹组件通过钢轨固定夹夹持于被测钢轨底部两侧，通过固定夹紧固螺栓将其紧固；连接组件包括钢板、钢板固定螺栓、固定架固定螺栓、连接钢索固定架、连接钢索紧固螺栓、连接钢索固定螺栓和连接钢索，钢板固定螺栓将钢板固定于钢轨固定夹外侧，连接钢索固定架由固定架固定螺栓固定于钢板外侧，连接钢索一端由连接钢索紧固螺栓固定于连接钢索固定架上，另一端通过连接钢索固定螺栓固定于拉杆上；光纤光栅环形位移传感组件包括第I光纤、第2光纤和刚性圆环，其第I光纤写有第I光栅，第2光纤写有第2光栅，第I光栅和第2光栅为不同波长的两个光纤光栅构成的光纤光栅对，光纤光栅固定钢管激光焊接于刚性圆环上，并且呈垂直分布；第I光纤和第2光纤分别穿过光纤光栅固定钢管并呈垂直状态，使得所述的光纤光栅对处于刚性圆环圆心处，光纤光栅对粘贴固化在光纤光栅固定钢管里；刚性圆环沿第I光纤焊有相对方向的两个受力臂，其一端固定在传感器保护盒壳体上，另一端与传递位移量的拉杆相连；光纤光栅环形位移传感组件置于传感器壳体装置内，传感器壳体装置由两对固定脚和四个固定脚固定螺栓固定在无砟轨道的道床上；传感器壳体装置由传感器保护盒和拉杆保护管组成；拉杆组件包括拉杆、连接钢索固定螺栓和弹簧，弹簧的一端连接在刚性圆环上，另一端通过拉杆的安装孔与连接钢索相连；对于监测桥梁简支梁或连续梁梁体间伸缩位移，则将连接钢索固定架和传感器壳体装置的固定脚分别固定在桥梁的被测梁体上和基准梁体上。
[0008]上述公开的专利申请均用于解决桥梁监测的问题，但是都需要实时监测，一方面对监测人员要求较高，随时要监控状态，另一方面，整体结构组成都比较复杂，不适于大规模的推广和应用。
[0009]有鉴于上述现有的桥梁位移监测存在的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的桥梁整体位移预警装置及其使用方法，使其更具有实用性。
【发明内容】
[0010]本发明的主要目的在于，克服现有的桥梁位移监测存在的缺陷，而提供一种新型桥梁整体位移预警装置及其使用方法，提高监测效率，降低成本，从而更加适于实用，且具有产业上的利用价值。
[0011]本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种桥梁整体位移预警装置，包括设置在桥梁上部结构底面的水平位移传感坐标网，所述水平位移传感坐标网为金属线式的水平位移传感坐标网；还包括设置在墩台帽梁上的位移传感器，所述位移传感器上部设置有用于触发水平位移传感坐标网的探针，还包括有视频摄像设备，所述视频摄像设备与所述水平位移传感坐标网相连接。
[0012]为了更好地保证探针与水平位移传感坐标网相接触，前述的桥梁整体位移预警装置，所述位移传感器与探针之间设置有弹簧。
[0013]为了防止水平位移传感坐标网设置在桥梁上部底面造成腐蚀，前述的桥梁整体位移预警装置，所述水平位移传感坐标网预设在壳体上，所述壳体固定在桥梁上部结构底面。
[0014]更进一步的，前述的桥梁整体位移预警装置，所述壳体为塑料壳体。
[0015]为了保证信号传输与测量结果的精确度，前述的桥梁整体位移预警装置，所述壳体厚度为0.1?0.5cm。
[0016]前述的桥梁整体位移预警装置，所述水平位移传感坐标网为铜线式的水平位移传感坐标网。[0017]前述的桥梁整体位移预警装置，所述水平位移传感坐标网为铝线式的水平位移传感坐标网。
[0018]前述桥梁整体位移预警装置的使用方法，包括如下步骤，
[0019]I)根据需要监测桥梁的结构特性计算位移阀值；
[0020]2)将水平位移传感坐标网预设在壳体内，并固定在桥梁上部结构底面；
[0021]3)根据计算的位移阀值，在墩台帽梁上的合适高度设置位移传感器和视频摄像设备;
[0022]4)当梁体位移超过预设位移阀值时，电路接通，开启视频摄像设备，并发出预警；
[0023]5)管理人员根据传输的视频信号进行监控和判断。
[0024]前述的桥梁整体位移预警装置的使用方法，所述位移传感器上设置有探针。
[0025]借由上述技术方案，本发明的桥梁整体位移预警装置及其使用方法至少具有下列优点:
[0026]本发明公开的桥梁整体位移预警装置，根据桥梁的结构和构造特性，提前预设梁体偏位或扭转的阀值，当梁体发生偏位或扭转超过预设阀值时，发生报警，并将现场工况通过视频设备传输给监视器，采用这套装置，一方面避免了实时监控现场工况，降低了工作人员的劳动强度，一方面可以及时的对偏位或扭转发生预警，保证了桥梁监测的可靠性；并且整套装置造价较低，适宜大规模的推广应用；整体装置的操作方法较容易，安装方便。
[0027]上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1为本发明水平位移传感坐标网结构示意图；
[0029]图2为本发明桥梁整体位移预警装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0030]为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明的【具体实施方式】详细说明如后。
[0031]实施例1
[0032]如图1和图2所示本发明的桥梁整体位移预警装置，包括水平位移传感坐标网101，水平位移传感坐标网101采用铜金属线，水平位移传感坐标网101由互相垂直的横线与纵线组成网状结构，其中水平位移传感坐标网101预设在厚度为0.1cm的塑料壳体103上，壳体103固定在桥梁上部结构底面。
[0033]还包括设置在墩台帽梁上的位移传感器102，位移传感器102上部设置有用于触发水平位移传感坐标网101的探针104，为了保证装置探针104更可靠的触发水平位移传感坐标网101，在位移传感器102与探针104之间设置有弹簧105。
[0034]为了更有效的保证管理人员了解现场情况，防止误报警，还包括有视频摄像设备106，视频摄像设备106与水平位移传感坐标网101电连接，用于拍摄发生预警时桥梁的实际情况。
[0035]首先根据监测桥梁的构造和结构特征，计算梁体的安全位移阀值，根据计算结果，按照合适的高度，将整个装置安装在桥梁上部底面与墩台帽梁上，当梁体的整体水平偏移超过装置设定的阀值时，探针104接触水平位移传感坐标网101的金属线，形成通路，发出警报，同时开启视频摄像设备106，管理人员根据视频结果做出判断。
[0036]此外，当梁体整体扭转过大造成探针104下弹簧105的压力变化较大时，系统也会发出报警信号并启动视频摄像设备106，这样使得本装置不仅能监测桥梁上部结构在水平方向的整体变位，而且也能对桥梁上部结构由于扭转而可能出现的整体倾覆隐患进行预警，便于管养人员及时采取措施，从而保证桥梁运营安全。
[0037]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
【权利要求】
1.一种桥梁整体位移预警装置，其特征在于: 包括设置在桥梁上部结构底面的水平位移传感坐标网，所述水平位移传感坐标网为金属线式的水平位移传感坐标网；还包括设置在墩台帽梁上的位移传感器，所述位移传感器上部设置有用于触发水平位移传感坐标网的探针；还包括有视频摄像设备，所述视频摄像设备与所述水平位移传感坐标网相连接。
2.根据权利要求1所述的桥梁整体位移预警装置，其特征在于:所述位移传感器与探针之间设置有弹簧。
3.根据权利要求1所述的桥梁整体位移预警装置，其特征在于:所述水平位移传感坐标网预设在壳体上，所述壳体固定在桥梁上部结构底面。
4.根据权利要求3所述的桥梁整体位移预警装置，其特征在于:所述壳体为塑料壳体。
5.根据权利要求3或4所述的桥梁整体位移预警装置，其特征在于:所述壳体厚度为0.1^0.5cm。
6.根据权利要求1所述的桥梁整体位移预警装置，其特征在于:所述水平位移传感坐标网为铜线式的水平位移传感坐标网。
7.根据权利要求1所述的桥梁整体位移预警装置，其特征在于:所述水平位移传感坐标网为铝线式的水平位移传感坐标网。
8.根据权利要求f4任一项所述桥梁整体位移预警装置的使用方法，其特征在于:包括如下步骤， O根据需要监测桥梁的结构·特性计算位移阀值； 2)将水平位移传感坐标网预设在壳体内，并固定在桥梁上部结构底面； 3)根据计算的位移阀值，在墩台帽梁上的合适高度设置位移传感器和视频摄像设备; 4)当梁体位移超过预设位移阀值时，电路接通，开启视频摄像设备，并发出预警； 5)管理人员根据传输的视频信号进行监控和判断。
9.根据权利要求8所述的桥梁整体位移预警装置的使用方法，其特征在于:所述位移传感器上设置有探针。
【文档编号】G01B21/02GK103591914SQ201310588941
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年11月20日 优先权日:2013年11月20日
【发明者】朱晓文, 张宇峰, 李贤琪, 傅斌, 黄月华 申请人:江苏省交通科学研究院股份有限公司