基于光纤光栅的桥梁安全监测结构的制作方法

[0001]
本实用新型专利涉及桥梁安全监测的技术领域，具体而言，涉及基于光纤光栅的桥梁安全监测结构。


背景技术：

[0002]
桥梁，一般指架设在江河湖海上，使车辆行人等能顺利通行的构筑物。
[0003]
目前，桥梁按照受力特点划分，有梁式桥、拱式桥、刚架桥、悬索桥、组合体系桥(斜拉桥)等。
[0004]
若采用封闭交通，对拱式桥进行检测与维护，这样，既不现实，也不经济；因此，现有技术中，缺乏对拱式桥进行监测，无法保证拱式桥的使用安全性。


技术实现要素：

[0005]
本实用新型的目的在于提供基于光纤光栅的桥梁安全监测结构，旨在解决现有技术中，桥梁检测不便的问题。
[0006]
本实用新型是这样实现的，基于光纤光栅的桥梁安全监测结构，包括桥墩、桥面以及桥跨，所述桥墩用于支撑所述桥面以及桥跨；所述桥墩与所述桥跨对接形成拱脚部，所述拱脚部安设有光纤光栅应力应变传感器以及光纤光栅温度传感器，所述光纤光栅应力应变传感器与所述光纤光栅温度传感器呈对应布置，所述桥面设有第一加速度传感器；所述光纤光栅应力应变传感器、所述光纤光栅温度传感器和所述第一加速度传感器分别与服务器呈信号连接布置。
[0007]
进一步的，所述桥跨包括主拱圈以及多个吊杆，所述吊杆的上部与所述主拱圈呈固定布置，所述吊杆的下部与所述桥面呈固定布置，沿所述主拱圈的长度方向，多个所述吊杆呈间隔依序布置；所述吊杆设有第二加速度传感器，所述第二加速度传感与所述服务器呈信号连接布置。
[0008]
进一步的，所述吊杆具有内壁，所述吊杆的内壁设有两个呈对应布置的固定柱，所述第二加速度传感器的两端分别穿设固定所述固定柱，所述第二加速度传感器具有检测部，所述检测部贴附所述内壁；所述固定柱设有挤压弹簧，所述挤压弹簧的一端呈固定布置，所述挤压弹簧的另一端与所述检测部呈连接布置，所述挤压弹簧呈压缩状态，且所述挤压弹簧箱另一端方向施加挤压力。
[0009]
进一步的，所述桥面包括多个主梁、多个连接杆以及面板体，所述面板体呈平铺布置，沿所述面板体的长度方向，各个主梁呈间隔依序排列布置，所述主梁的顶部与所述面板体呈固定布置，所述主梁的底部与所述桥墩呈固定布置，所述连接杆的两端分别对接固定相邻所述主梁，所述吊杆的下部与所述主梁呈固定布置；所述主梁设有第三加速度传感器。
[0010]
进一步的，所述主梁包括上梁体、下梁体以及支撑梁体，所述上梁体与所述下梁体呈上下对应布置，所述支撑梁体呈纵向布置，所述支撑梁体的上部对接固定所述上梁体，所述支撑梁体的下部对接固定所述下梁体，所述上梁体、所述下梁体和所述支撑梁体呈工字
形布置，所述支撑梁设有所述第三加速度传感器。
[0011]
进一步的，所述上梁体活动设有安设架，所述安设架包括架体、下夹板以及下调节杆，所述架体与所述上梁体呈固定布置，所述下调节杆的一端对接固定所述下夹板，所述下调节杆的另一端朝下延伸活动穿设所述架体；所述下夹板夹持固定第四加速度传感器以及所述光纤光栅应力应变传感器；所述上梁体与所述支撑梁体连接处形成上连接部，安设所述第四加速度传感器和所述光纤光栅应力应变传感器时，旋拧所述下调节杆，使所述下夹板朝下相对所述架体移动，直至所述第四加速度传感器和所述光纤光栅应力应变传感器分别处于所述上连接部。
[0012]
进一步的，所述安设架包括上夹板以及上调节杆，所述上调节杆的一端对接固定所述上夹板，所述上调节杆的另一端朝下延伸活动穿设所述架体，所述上夹板与所述下夹板呈上下对应布置，所述上调节杆的另一端与所述架体呈反向螺纹连接；所述上夹板夹持固定第五加速度传感器以及所述光纤光栅应力应变传感器，安设所述第五加速度传感器和所述光纤光栅应力应变传感器时，旋拧所述上调节杆，使所述上夹板朝上相对所述架体移动，直至所述第五加速度传感器和所述光纤光栅应力应变传感器分别抵触所述面板体。
[0013]
进一步的，所述基于光纤光栅的桥梁安全监测结构包括数据采集器，所述光纤光栅应力应变传感器、所述光纤光栅温度传感器、所述第一加速度传感器、所述第二加速度传感器、所述第三加速度传感器、所述第四加速度传感器和所述第五加速度传感器分别与所述数据采集器呈连接布置；所述数据采集器与所述服务器呈无线信号连接布置。
[0014]
进一步的，所述桥跨设有风速风向传感器，所述风速风向传感器与所述服务器呈无线信号连接布置。
[0015]
进一步的，所述基于光纤光栅的桥梁安全监测结构包括全球定位器，所述全球定位器与所述服务器呈无线信号连接布置。
[0016]
与现有技术相比，本实用新型提供的基于光纤光栅的桥梁安全监测结构，桥面供车辆行驶、行人行走等，桥跨起到加固作用，桥墩用于支撑桥面以及桥跨，实现桥梁的使用；在整个桥梁中，拱脚部和桥面容易发生应力变化，影响桥梁的安全，根据桥面振动，第一加速度传感器输出与振动量呈正比的电压信号传输至服务器，实现对桥面进行监测；通过光纤光栅应力应变传感器和所述光纤光栅温度传感器，实现对拱脚部起到监测作用，拱脚部一旦出现应力变化，光纤光栅应力应变传感器将信号传输至服务器，实现远程监测，极大便于对桥梁进行监测，保障桥梁的使用安全性。
附图说明
[0017]
图1是本实用新型提供的桥梁的平面示意图；
[0018]
图2是本实用新型提供的基于光纤光栅的桥梁安全监测结构的吊杆的剖面示意图；
[0019]
图3是本实用新型提供的基于光纤光栅的桥梁安全监测结构的吊杆的剖面示意图；
[0020]
图4是本实用新型提供的基于光纤光栅的桥梁安全监测结构的吊杆的剖面示意图；
[0021]
图5是本实用新型提供的基于光纤光栅的桥梁安全监测结构的桥面的分解示意
图；
[0022]
图6是本实用新型提供的基于光纤光栅的桥梁安全监测结构的上梁体的剖面示意图；
[0023]
图7是本实用新型提供的基于光纤光栅的桥梁安全监测结构的上梁体的剖面示意图；
[0024]
图8是本实用新型提供的基于光纤光栅的桥梁安全监测结构的拱脚部的剖面示意图。
具体实施方式
[0025]
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0026]
以下结合具体实施例对本实用新型的实现进行详细的描述。
[0027]
本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
[0028]
参照图1-8所示，为本实用新型提供的较佳实施例。
[0029]
基于光纤光栅的桥梁安全监测结构，包括桥墩10、桥面20以及桥跨30，桥墩10用于支撑桥面20以及桥跨30；桥墩10与桥跨30对接形成拱脚部11，拱脚部11安设有光纤光栅应力应变传感器40以及光纤光栅温度传感器，光纤光栅应力应变传感器40与光纤光栅温度传感器呈对应布置，桥面20设有第一加速度传感器50；光纤光栅应力应变传感器40、光纤光栅温度传感器和第一加速度传感器50分别与服务器呈信号连接布置。
[0030]
上述的基于光纤光栅的桥梁安全监测结构，桥面20供车辆行驶、行人行走等，桥跨30起到加固作用，桥墩10用于支撑桥面20以及桥跨30，实现桥梁的使用；在整个桥梁中，拱脚部11和桥面20容易发生应力变化，影响桥梁的安全，根据桥面20振动，第一加速度传感器50输出与振动量呈正比的电压信号传输至服务器，实现对桥面20进行监测；通过光纤光栅应力应变传感器40和所述光纤光栅温度传感器，实现对拱脚部11起到监测作用，拱脚部11一旦出现应力变化，光纤光栅应力应变传感器40将信号传输至服务器，实现远程监测，极大便于对桥梁进行监测，保障桥梁的使用安全性。
[0031]
实施例一：
[0032]
桥跨30包括主拱圈31以及多个吊杆32，吊杆32的上部与主拱圈31呈固定布置，吊杆32的下部与桥面20呈固定布置，沿主拱圈31的长度方向，多个吊杆32呈间隔依序布置；吊杆32设有第二加速度传感器60，第二加速度传感与服务器呈信号连接布置；桥梁中，吊杆32也属于容易发生应力变化，通过第二加速度传感，实现对吊杆32的监测，提高桥梁的安全性。
[0033]
吊杆32具有内壁34，吊杆32的内壁34设有两个呈对应布置的固定柱33，第二加速
度传感器60的两端分别穿设固定在固定柱33上，第二加速度传感器60具有检测部，检测部贴附内壁34；固定柱33设有挤压弹簧35，挤压弹簧35的一端呈固定布置，挤压弹簧35的另一端与检测部呈连接布置，挤压弹簧35呈压缩状态，且挤压弹簧35箱另一端方向施加挤压力。
[0034]
在固定柱33的作用下，实现对第二加速度传感器60的安设，在挤压弹簧35的作用下，保障第二加速度传感器60的检测部与吊杆32的内壁34具有挤压力，这样，一旦吊杆32出现应力变化，第二加速度传感器60即刻将变化数据传输至服务器，从而对吊杆32的使用安全进行监测。
[0035]
吊杆32设有两个第二加速度传感器60，固定柱33具有连通槽，连通槽中设有抵压块，抵压块的两端分别安设有挤压弹簧35，两个挤压弹簧35的内端分别固定抵压块，两个挤压弹簧35的外端分别与两个第二加速度传感器60呈连接布置，两个第二加速度传感器60呈对应间隔布置，且两个第二加速度传感器60分别抵触吊杆32的内壁34；这样，吊杆32的受压面以及临空面都对应设有第二加速度传感器60，实现多区域的监测，保证监测精准性。
[0036]
另外，两个挤压弹簧35均呈压缩状态，这样，分别对两个第二加速度传感器60施加挤压力，从而保障第二加速度传感器60与吊杆32的内壁34的抵触效果，保证监测精准性。
[0037]
吊杆32的内部设有监测板36，两个第二加速度传感器60之间形成镂空区域，监测板36平铺覆盖该镂空区域，监测板36贴合吊杆32的内壁34，且第二加速度传感器60的检测部抵触监测板36；实现对吊杆32进行全方位监测，减少第二加速度传感器60的使用数量，降低造价。
[0038]
桥梁包括172根吊杆32，上下游对称且为双索面布置，吊杆32向内倾斜17度，吊杆32采用pej15b-15环
[0039]
氧喷涂无粘结钢绞线成品索，抗拉强度不低于1860mpa，外用shg哈弗套管防护，吊杆32中心距6m。
[0040]
吊点设两根吊杆32，每个吊杆32横梁设2对吊杆32，吊杆32在吊杆32横梁上的吊点在拱肋轴线外侧，以平衡拱肋内倾产生的影响；吊杆32在横梁上的吊点距桥面20中19.5m。吊杆32在拱肋上采用锚管式锚固方式，并于吊杆32横梁梁底进行张拉。
[0041]
实施例二：
[0042]
桥面20包括多个主梁22、多个连接杆29以及面板体21，面板体21呈平铺布置，沿面板体21的长度方向，各个主梁22呈间隔依序排列布置，主梁22的顶部与面板体21呈固定布置，主梁22的底部与桥墩10呈固定布置，连接杆29的两端分别对接固定相邻主梁22，吊杆32的下部与主梁22呈固定布置；主梁22设有第三加速度传感器；桥梁中，主梁22也属于容易发生应力变化，通过第三加速度传感器，实现对主梁22进行监测，保证主梁22的使用安全。
[0043]
主梁22设有光纤光栅应力应变传感器40，将第三加速度传感器替换成光纤光栅应力应变传感器40，根据桥梁的监测需求，实现对主梁22进行监测，保证主梁22的使用安全。
[0044]
主梁22包括上梁体23、下梁体24以及支撑梁体25，上梁体23与下梁体24呈上下对应布置，支撑梁体25呈纵向布置，支撑梁体25的上部对接固定上梁体23，支撑梁体25的下部对接固定下梁体24，上梁体23、下梁体24和支撑梁体25呈工字形布置，支撑梁设有第三加速度传感器；从而实现对支撑梁体25进行监测。
[0045]
或者采用光纤光栅应力应变传感器40对支撑梁体25进行监测。
[0046]
上梁体23活动设有安设架26，安设架26包括架体、下夹板261以及下调节杆264，架
体与上梁体23呈固定布置，下调节杆264的一端对接固定下夹板261，下调节杆264的另一端朝下延伸活动穿设架体；下夹板261夹持固定第四加速度传感器27以及光纤光栅应力应变传感器40；上梁体23与支撑梁体25连接处形成上连接部，安设第四加速度传感器27和光纤光栅应力应变传感器40时，旋拧下调节杆264，使下夹板261朝下相对架体移动，直至第四加速度传感器27和光纤光栅应力应变传感器40分别处于上连接部。
[0047]
在安设架26的作用下，实现第四加速度传感器27和光纤光栅应力应变传感器40的安设，在下夹板261的作用下，实现第四加速度传感器27和光纤光栅应力应变传感器40的位置调节，提高上连接部的监测精准性。
[0048]
安设架26包括上夹板263以及上调节杆262，上调节杆262的一端对接固定上夹板263，上调节杆262的另一端朝下延伸活动穿设架体，上夹板263与下夹板261呈上下对应布置，上调节杆262的另一端与架体呈反向螺纹连接；上夹板263夹持固定第五加速度传感器28以及光纤光栅应力应变传感器40，安设第五加速度传感器28和光纤光栅应力应变传感器40时，旋拧上调节杆262，使上夹板263朝上相对架体移动，直至第五加速度传感器28和光纤光栅应力应变传感器40分别抵触面板体21；在上夹板263的作用下，实现第五加速度传感器28和光纤光栅应力应变传感器40的位置调节，实现对面板体21与上梁体23的连接位置进行监测，同时，对面板体21的应力应变情况进行监测。
[0049]
连接杆29采用pej15b-15环氧喷涂无粘结钢绞线成品索。
[0050]
连接杆29顺桥向沿桥面20竖曲线进行布置，锚固在端横梁上，端横梁与边拱固结，横桥向锚固点基本置于拱肋形心处。
[0051]
主梁22采用钢-混凝土叠合梁结构，预制混凝土桥面20板通过剪力钉与吊杆32横梁、小纵梁相连。；吊杆32横梁为普通钢。
[0052]
筋混凝土梁，两端由吊杆32支承，桥面20板采用厚度为550mm的π型混凝土预制板；吊杆32横梁共计43片，现场预制，采用t形断面，顶宽800mm，底宽650mm，中间高度为3.2m，长42m，吊点间距19.5
×
2＝39m。
[0053]
桥面20板在吊杆32横梁间设后浇带，以保证桥面20板与横梁固结在一起；在有效桥面20以外，吊杆32之间设绿化槽，绿化槽与吊杆32横梁固结。
[0054]
实施例三：
[0055]
基于光纤光栅的桥梁安全监测结构包括数据采集器，光纤光栅应力应变传感器40、光纤光栅温度传感器、第一加速度传感器50、第二加速度传感器60、第三加速度传感器、第四加速度传感器27和第五加速度传感器28分别与数据采集器呈连接布置；数据采集器与服务器呈无线信号连接布置；数据采集器安设在桥梁上，便于数据的采集，保证采集的精准性以及及时性，同时，便于数据集中处理，然后再传输至服务器。
[0056]
桥跨30设有风速风向传感器70，风速风向传感器70与服务器呈无线信号连接布置；通过风速风向传感器70，实现风速和风向的测量，输出测量数据传输至服务器。
[0057]
基于光纤光栅的桥梁安全监测结构包括全球定位器80，全球定位器80与服务器呈无线信号连接布置；这样，一旦桥梁出现安全问题，服务器通过全球定位器80，即可精准定位桥梁的位置。
[0058]
实施例四：
[0059]
桥墩10采用12+2根直径2.0m钻孔灌注桩，桥墩10具有承台，承台用于支持桥面20
和桥跨30，承台的尺寸为9
×
14
×
3.5m，两承台之间采用连接梁相连。
[0060]
桥墩10埋深约20m处可见中风化岩层，采用嵌岩桩设计。
[0061]
拱脚部11的内部设有监测架90，监测架90包括纵向杆91以及两个侧向杆92，纵向杆91的内端与两个侧向杆92的内端呈对接固定布置，纵向杆91的外端朝上延伸呈纵向布置且固定在桥跨30，侧向杆92的外端朝外倾斜且固定在桥墩10上，纵向杆91与两个侧向杆92呈三角形状布置；纵向杆91和两个侧向杆92分部安设有光纤光栅应力应变传感器40。
[0062]
这样，当拱脚部11出现应力变化时，通过纵向杆91上的光纤光栅应力应变传感器40，可监测纵向应力，通过侧向杆92上的光纤光栅应力应变传感器40，可监测侧向应力，从而使监测的更加精准。
[0063]
以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。