一种构造物变形缝三维相对位移测量装置及方法与流程

本发明属于建筑测量技术领域，具体涉及一种构造物变形缝三维相对位移测量装置及方法。

背景技术：

钢筋混凝土结构的设计与施工过程中会在结构上设置有沉降缝、施工缝等。这些缝隙的变形特征，既是反映结构受力状态的重要表征，也是评估结构健康状态的重要指标。准确地监测这些结构缝隙，对于结构的设计施工和后期养护都有着十分重要的意义。

变形缝的测量一般采用连杆式位移传感器，传统的连杆式位移传感器只能测量变形缝单一方向相对位移，而变形缝的变形一般是多维度的，因此现有的测量装置及方法无法满足高要求的监测要求，测量的结果可靠性低，不能有效反映变形缝的实际状态。

技术实现要素：

本发明为了解决上述变形缝监测方向单一、监测精度低的技术问题，提供一种构造物变形缝三维相对位移测量装置和方法，结构简单，多维度测量变形缝的位移，测量精度高，能真实反映构造物变形缝的位移，给结构的设计施工和后期养护提供可靠性的参考。

为了解决上述问题，本发明按以下技术方案予以实现的：

本发明所述构造物变形缝三维相对位移测量装置，包括位移测量块、顶块，所述位移测量块和顶块分别设置在构造物变形缝的两侧，所述位移测量块上设置有第一传感器、第二传感器、第三传感器，所述顶块上设置有第一滑槽、第二滑槽、第三滑槽，所述第一传感器上连接有第一位移测杆，所述第二传感器上连接有第二位移测杆，所述第三传感器上设置有第三位移测杆；所述第一位移测杆的另一端上设置有与第一滑槽配合的第一滑块，所述第二位移测杆的另一端设置有与第二滑槽配合的第二滑块，所述第三位移测杆的另一端上设置有与第三滑槽配合的第三滑块。

进一步地，所述第一滑槽、第二滑槽、第三滑槽所在的平面相互垂直；

所述第一传感器测量第一位移测杆沿x轴方向的位移，所述第二位移传感器测量第二位移测杆的沿y轴方向的位移，所述第三传感器测量第三位移测杆沿z轴方向的位移，所述x轴、y轴、z轴是三维空间坐标上的坐标轴。

进一步地，所述顶块包括相互垂直设置的第一顶板、第二顶板，所述第一顶板和第二顶板形成l状；所述第一滑槽设置在第一顶板上，所述第二滑槽设置在第二顶板上，所述第三滑槽设置在第一顶板和第二顶板的侧面。

进一步地，为了方便安装，所述位移测量块外设置有保护壳，所述第一传感器、第二传感器和第三传感器设置在所述保护壳内。

进一步地，为了简化结构、安装方便，提高测量的精度，所述第一滑块为第一h槽滑轮，所述第一h槽滑轮与第一滑槽配合；

所述第二滑块为第二h槽滑轮，所述第二h槽滑轮与第二滑槽配合，所述第二位移测杆为l状，所述第二位移测杆靠近第二传感器的一端外套设有y轴导向杆，所述y轴导向杆的一端固定在保护壳上，所述y轴导向杆靠近顶块的一端设置有y轴导向轮，所述导向轮设置在所述第二位移测杆的转角位置；

所述第三滑块为第三h槽滑轮，所述第三h槽滑轮与第三滑槽配合，所述第三位移测杆为u状，所述第三位移测杆靠近传感器的一端外套设有z轴导向杆，所述z轴导向杆的一端固定在保护壳上，所述z轴导向杆靠近顶块的一端设置有z轴导向轮，所述z轴导向轮设置在所述第三位移测杆的转角位置。进一步地，所述保护壳上设置有两个以上的第一螺栓孔；所述顶块上设置有两个以上的第二螺栓孔。

一种构造物变形缝三维相对位移测量方法，包括以下步骤：

s1、在变形缝的一侧设置位移测量块，在变形缝的另一侧设置顶块，所述位移测量块上设置有第一传感器、第二传感器、第三传感器，所述顶块上设置有第一滑槽、第二滑槽、第三滑槽，所述第一传感器上连接有第一位移测杆，所述第二传感器上连接有第二位移测杆，所述第三传感器上设置有第三位移测杆；所述第一位移测杆的另一端上设置有与第一滑槽配合的第一滑块，所述第二位移测杆的另一端设置有与第二滑槽配合的第二滑块，所述第三位移测杆的另一端上设置有与第三滑槽配合的第三滑块

s2、假设位移测量块一侧固定不动，第一传感器记录第一位移测杆沿x轴方向的伸缩长度，第二传感器记录第二位移测杆沿y轴方向的伸缩长度，所述第三传感器记录第三位移测杆沿z轴方向的伸缩长度。

进一步地，所述s1中，所述第一滑槽、第二滑槽、第三滑槽所在的平面相互垂直；

所述第一传感器测量第一位移测杆沿x轴方向的位移，所述第二位移传感器测量第二位移测杆的沿y轴方向的位移，所述第三传感器测量第三位移测杆沿z轴方向的位移，所述x轴、y轴、z轴是三维空间坐标上的坐标轴；

所述顶块包括相互垂直设置的第一顶板、第二顶板，所述第一顶板和第二顶板形成l状；所述第一滑槽设置在第一顶板上，所述第二滑槽设置在第二顶板上，所述第三滑槽设置在第一顶板和第二顶板的侧面。

进一步地，所述s1中，所述第一滑块为第一h槽滑轮，所述第一h槽滑轮与第一滑槽配合；

所述第二滑块为第二h槽滑轮，所述第二h槽滑轮与第二滑槽配合，所述第二位移测杆为l状，所述第二位移测杆靠近第二传感器的一端外套设有y轴导向杆，所述y轴导向杆靠近顶块的一端设置有y轴导向轮，所述导向轮设置在所述第二位移测杆的转角位置；

所述第三滑块为第三h槽滑轮，所述第三h槽滑轮与第三滑槽配合，所述第三位移测杆为u状，所述第三位移测杆靠近传感器的一端外套设有z轴导向杆，所述z轴导向杆靠近顶块的一端设置有z轴导向轮，所述z轴导向轮设置在所述第三位移测杆的转角位置。

进一步地，所述s1中的位移测量块外设置有保护壳，所述第一传感器、第二传感器、第三传感器均设置在所述保护壳内；所述y轴导向杆和z轴导向杆的一端均固定在保护壳上，所述保护壳上设置有两个以上的第一螺栓孔；所述顶块上设置有两个以上的第二螺栓孔，所述保护壳和所述顶块分别通过螺栓固定在变形缝两侧的构造物上。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过设置两个传感器，并在传感器上设置位移测杆，位移测杆的一端设置在滑槽上，使得其在一维度上是自由的，该位移测杆仅测量与滑槽垂直的另一维度的变形，测量精度高，结果可靠，而且结构简单，安装方便，两个位移传感器并排放置，节约空间，避免传感器体积过大给长期监测带来不便。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：

图1是本发明所述构造物变形缝三维相对位移测量装置的结构示意图；

图2是本发明所述构造物变形缝三维相对位移测量装置的位移测量块的结构示意图；

图3是本发明所述构造物变形缝三维相对位移测量装置的顶块的结构示意图；

图4是本发明所述构造物变形缝三维相对位移测量装置的第二位移测杆的结构示意图；

图5是本发明所述构造物变形缝三维相对位移测量装置的实施状态图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1～图5所示，本发明所述构造物变形缝三维相对位移测量装置，包括位移测量块1、顶块2，所述位移测量块1和顶块2分别设置在构造物变形缝13的两侧，所述位移测量块1上设置有第一传感器3、第二传感器31、第三传感器32。

所述顶块2上设置有第一滑槽9、第二滑槽91、第三滑槽92，所述第一传感器3上连接有第一位移测杆5，所述第二传感器31上连接有第二位移测杆151，所述第三传感器32上设置有第三位移测杆15；所述第一位移测杆5的另一端上设置有与第一滑槽9配合的第一滑块，所述第二位移测杆151的另一端设置有与第二滑槽91配合的第二滑块，所述第三位移测杆15的另一端上设置有与第三滑槽92配合的第三滑块。本实施例中，所述第一滑块为第一h槽滑轮12，所述第一h槽滑轮12与第一滑槽9配合；所述第二滑块为第二h槽滑轮121，所述第二h槽滑轮122与第二滑槽91配合，所述第二位移测杆151为l状，所述第二位移测杆151靠近第二传感器31的一端外套设有y轴导向杆7，所述y轴导向杆7靠近顶块2的一端设置有y轴导向轮8，所述导向轮8设置在所述第二位移测杆151的转角位置，保护第二位移测杆151，避免其在移动时与y轴导向杆7的端面摩擦而断裂。

所述第三滑块为第三h槽滑轮122，所述第三h槽滑轮122与第三滑槽92配合，所述第三位移测杆15为u状，所述第三位移测杆15靠近第三传感器32的一端外套设有z轴导向杆14，所述z轴导向杆14靠近顶块2的一端设置有z轴导向轮81，所述z轴导向轮81设置在所述第三位移测杆15的转角，保护第三位移测杆15，避免其在移动时与z轴导向杆14的端面摩擦而断裂。

所述顶块2包括相互垂直设置的第一顶板、第二顶板，所述第一顶板和第二顶板形成l状；所述第一滑槽9设置在第一顶板上，所述第二滑槽91设置在第二顶板上，所述第三滑槽92设置在第二顶板侧面，所述第一滑槽9、第二滑槽91、第三滑槽92均为十字槽；所述第一滑槽9、第二滑槽91、第三滑槽92所在的平面相互垂直。由于第一滑槽9、第二滑槽91、第三滑槽93分别在三维空间坐标的一个维度上给予对应的位移测杆一个维度的自由度，使得三个位移测杆分别测量一个维度的变形量，所述第一传感器测量第一位移测杆沿x轴方向的位移，所述第二位移传感器测量第二位移测杆的沿y轴方向的位移，所述第三传感器测量第三位移测杆沿z轴方向的位移，所述x轴、y轴、z轴是三维空间坐标上的坐标轴。从而保证了测量的精度，避免了同时测量多个维度，导致测量误差大，测量结果不直观的问题。

所述位移测量块1外设置有保护壳4，所述第一传感器3、第二传感器31和第三传感器32设置在所述保护壳4内。所述保护壳4上设置有两个以上的第一螺栓孔10；所述顶块2上设置有两个以上的第二螺栓孔11。所述位移测量块1和顶块2分别通过螺栓贯标第一螺栓孔10、第二螺栓孔11固定在变形缝13的两侧。

一种构造物变形缝三维相对位移测量方法，包括以下步骤：

s1、将位移测量块1通过螺栓固定在变形缝的一侧，将顶块2通过螺栓固定在变形缝的另一侧；

s2、将第一位移测杆5的另一端的第一h槽滑轮12设置在第一滑槽9内；将第二位移测杆151穿过y轴导向杆7与第二传感器31连接，另一端的第二h槽滑轮121设置在第二滑槽91内；将第三位移测杆穿过z轴导向杆14与第三位移传感器32连接，另一端的第三h槽滑轮122设置在第三滑槽92内。

s2、假设位移测量块1一侧固定不动，第一传感器3记录第一位移测杆5沿第一位移测杆5沿x轴方向的伸缩长度，第二传感器31记录第二位移测杆151的y轴的伸缩长度，即构造物变形缝13的竖向位移长度，第三传感器32记录第三位移测杆15沿z轴方向的伸缩长度。

本发明通过在保护壳内设置三个传感器，并在传感器上分别设置位移测杆，在位移测杆的另一端设置顶块，并在顶块上设置滑槽，使得位移测杆在一个维度上是自由的，然后仅测量位移测杆在一个维度的变形量，有效地提高了测量的精度，而且三个位移测杆分别测量变形缝一个维度的变形，通过三组测量数据，能清楚监测变形缝的实际变形量，给建筑设计、后期维护提供可靠的参考。

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，故凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。