桥梁主梁变位情况长期监测装置的制作方法

1.本发明涉及桥梁监测领域，具体公开了桥梁主梁变位情况长期监测装置。


背景技术：

2.桥梁的检测项目包括主梁变位变形，且施工期和运营期都需要进行长期监测。现有桥梁变形的监测方法有：位移传感器法、激光全站仪法、加速度传感器法、倾角计法、静力水准法、gnss法等方法。
3.其中，位移传感法需要在特定位置安装传感器、对于大跨度桥梁来说，安装多个零部件十分麻烦。激光全站仪法需要在特定位置安装反光镜，然后人工将全站仪对准反光镜，该方法的问题在于人工操作麻烦。gnss法是卫星定位系统采用gps/北斗等卫星定位+ptk技术的快速监测，该方法成本高、精确度较低。
4.对于一些需要建立长期监测系统的桥梁，激光法或位移传感法相对更加实用可行，激光法操作麻烦、反光镜难以安装、位移法传感器设置多且难以安装的问题亟待解决。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明的目的在于提供桥梁主梁变位情况长期监测装置，以解决激光法反光镜安装难的技术问题。
6.为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.一种桥梁主梁变位情况长期监测装置，包括激光单元、反光单元和调节单元，其中激光单元包括发射器和接收器，所述激光单元设置在桥梁的桥墩上，所述反光单元包括安装带和反光镜，且安装带具有中空腔体，所述反光镜的上端通过扭簧水平设置在安装带的底部，所述反光镜的上端设置有拨片，所述调节单元包括第一收卷器、第二收卷器、调节带和调节片，所述第一收卷器和第二收卷器设置在主梁的底部且分别位于两个桥墩的上方，所述调节带缠绕在第一收卷器和第二收卷器上，所述第一收卷器和第二收卷器能够收卷和放卷调节带，所述调节片固定设置在调节带上，所述调节带穿过安装带的中空腔体，所述调节片能够拨动拨片。本方案中，将激光单元安装在桥墩上，激光单元包括发射器和接收器。主梁的底部设置有安装带，安装带上设置有若干反光镜。自然状态下，反光镜均水平设置在安装带的底部，反光镜与安装带底部之间有一定的间隙，需要进行监测时，启动第一收卷器或第二收卷器，调节带能够移动并带动调节片在两个桥墩之间往复移动，当调节片触碰到拨片时，拨片就能够带动反光镜向下翻转，反光镜就能够向下翻出，此时发射器发出的激光就能够被反光镜反射，然后通过接收器来进行接收。调节片继续移动就能够带动不同位置的反光镜翻出，以测量不同位置的变形量。本方案中的反光镜是一次性固定设置在主梁的底部，且安装带和反光镜等都是无需电子设备，完全依靠传动机构，而第一收卷器、第二收卷器、激光单元等需要用电的设备都设置在桥墩或桥墩上方，安装相对较为容易，所以本方案中的监测装置安装简单、监测容易、为第一收卷器、第二收卷器和激光单元供电也很简单，十分适用于长期监测。
8.可选地，所述激光单元还包括自动旋转机构，所述自动旋转机构包括机座、安装槽、旋转电机和联动机构，所述安装槽设置在机座上，安装槽中转动设置有安装座，所述发射器和接收器均固定设置在安装座上；所述旋转电机和联动机构设置在机座中，联动机构能够将旋转电机的动力传动到安装座上。本方案中设置有自动旋转机构，自动旋转机构的结构相对简单，其能够使激光单元中的发射器和接收器转动，使其能够对准反光镜。
9.可选地，所述安装带的中空腔体中设置有若干滚柱，所述滚柱与中空腔体内上壁之间的间距大于调节带的厚度，调节带位于滚柱和中空腔体内上壁之间。采用本方案，调节带在安装带的移动能够被滚柱和中空腔体的上壁限制，调节带为柔性结构，在增加限制后能够保证其运动更加平稳。
10.可选地，所述调节片包括水平板和竖直板，所述水平板固定嵌入设置在调节带中，水平板的长度大于两个滚柱之间的距离。采用本方案，调节带为柔性结构，其上设置的调节片就可能出现偏转等情况，本方案中将调节片的长度设置大一些，使其能够同时与两个滚柱接触，此时两个滚柱就能够将其支撑起来，避免其在安装带内翻转。
11.可选地，所述安装带采用弹性材料制成。采用本方案，安装带具有一定的弹性，当主梁底部变形时，安装带不会直接破裂。
12.可选地，所述拨片垂直于反光镜设置在反光镜的上端，所述反光镜在自然状态下水平贴在安装带的外底壁。采用本方案，便于使反光镜在调节片的作用下翻转移动。
13.可选地，所述调节片的下端朝向调节片移动方向的一侧设置有单向槽，所述单向槽中转动设置有单向片，所述单向片能够与拨片相抵。采用本方案，当调节片沿着移动轨迹移动时能够正常的拨动反光镜，当调节片反向移动时则不会拨动反光镜。
14.本方案的工作原理及有益效果在于：
15.1、本方案中直接将监测地点从主梁上改变到了主梁下，无需占用桥梁的交通运输时间空间，同时能够实时对桥梁进行监测，且对监测数据不会有任何影响，只需稍微改变算法。
16.2、现有技术中需要在桥梁上安装多个反光镜，若在主梁的底部安装，则很难施工，本方案中将反光镜设置在安装带上，同时反光镜能够通过外部的第一收卷器和第二收卷器来带动调节片进而拨动反光镜竖直，解决了反光镜开启的问题。
17.3、本方案中的安装带具体弹性、调节带具有柔性，所以两者都容易发生变形，尤其是调节带，为了保证每次都能够顺利地翻动反光镜，调节带上的调节片尺寸较大，能够在安装带的两个滚柱作用下沿着安装带移动，基本上不会发生较大幅度的位移。
18.4、本方案中还在激光单元上设置有自动旋转机构，该机构能够带动发射器和接收器转动，以防特殊情况下发射器无法对准反光镜。
附图说明
19.图1为实施例中的结构示意图；
20.图2为激光单元、第一收卷器、第二收卷器和安装带的结构示意图；
21.图3为激光单元的部分内部结构示意图；
22.图4为安装带俯视视角的部分结构示意图；
23.图5为安装带仰视视角的部分结构示意图。
24.附图中标记如下：激光单元1、第一收卷器2、第二收卷器3、安装带4、机座5、安装座6、发射器7、接收器8、调节带9、反光镜10、反光点11、滑轮12、安装槽13、旋转电机14、主动齿轮15、从动齿轮16、传动齿轮组17、滚柱18、水平板19、竖直板20、单向片21、拨片22。
具体实施方式
25.下面通过具体实施方式进一步详细说明：
26.实施例
27.一种桥梁主梁变位情况长期监测装置，如图1-图5所示，包括激光单元1、反光单元和调节单元。
28.激光单元1包括自动旋转机构、发射器7和接收器8。自动旋转机构包括机座5、安装槽13、旋转电机14和联动机构，安装槽13设置在机座5上，机座5安装在桥墩的上端面。安装槽13中转动设置有安装座6，转动设置方式为：机座5中空，安装槽13的两端设置有与机座5内部连通的转动孔，安装座6的两端设置有转轴，转轴转动设置在转动孔内。发射器7和接收器8均固定设置在安装座6上，且朝向桥梁的主梁方向。旋转电机14和联动机构设置在机座5中，旋转电机14可采用伺服电机，联动机构能够将旋转电机14的动力传动到安装座6上。联动机构包括主动齿轮15、从动齿轮16和传动齿轮组17，主动齿轮15设置在旋转电机14的输出端上，从动齿轮16设置在转轴上，传动齿轮组17转动设置在机座5 中，且分别与主动齿轮15和从动齿轮16啮合。
29.反光单元包括安装带4和反光镜10。安装带4采用弹性材料制成，一般可以采用带有弹性的塑料。安装带4具有中空腔体，中空腔体沿着安装带4的长度方向贯穿安装带4，安装带4的底部设置有若干矩形槽体，矩形槽体内固定设置有扭簧。图4、5中的安装带4的左部正面、上部和下部均开口，便于观察其内部结构。反光镜10在自然状态下水平贴合在安装带4的底部，反光镜10的上端一侧固定设置有拨片22，拨片22与反光镜10的长度方向垂直，拨片22的两端转动设置在矩形槽体的内壁两端上且与扭簧固定连接，扭簧能够使反光镜10复位到水平状态。反光镜10上设置有一个反光点11，该反光点11能够反射激光。安装带4的中空腔体的内上部两侧转动设置有若干滚柱18，滚柱18与中空腔体内上壁之间的间距大于调节带9的厚度，调节带9位于滚柱18和中空腔体内上壁之间。调节带9为调节单元中的结构。
30.调节单元包括第一收卷器2、第二收卷器3、调节带9和调节片。第一收卷器2和第二收卷器3设置在主梁的底部且分别位于两个桥墩的上方，且第一收卷器2位于调节带9移动的起点端，第二收卷器3位于调节带9移动的终点端，第一收卷器2和第二收卷器3还分别位于安装带4的两侧。调节带9采用柔性材料制成，例如纤维布制材料。调节带9缠绕在第一收卷器2和第二收卷器3上，第一收卷器2和第二收卷器3能够收卷和放卷调节带9。第一收卷器2和第二收卷器3内部设置有电机结构所以能够实现自动收卷和放卷，其具体结构属于十分现有的技术，不再赘述。调节片固定设置在调节带9上，调节带9穿过安装带4的中空腔体使调节片能够拨动拨片22。为了调整调节带9的位置，还可以在桥梁的底部设置有限制滑轮12，调节带9从滑轮12上穿过就能够实现提前定位。调节片包括水平板19和竖直板20，水平板19固定嵌入设置在调节带9中，水平板19的长度大于两个滚柱18之间的距离。竖直板20的下端朝向调节片移动方向的一侧设置有单向槽，单向槽中转动设置有单向片21，单向片21能够与拨片22相抵。
31.具体实施时：
32.启动激光单元1和调节单元，激光单元1的发射器7能够发射出激光，接收器8能够接收到反射回来的激光，以计算激光单元1到反光点11的距离。调节单元启动时，第二收卷器3启动并收卷调节带9，调节带9能带动调节片在安装带4中移动，此时调节片接触到拨片22时就能够拨动拨片22移动，拨片22带动反光镜10翻转呈竖直状态，然后启动自动旋转机构带动发射器7和接收器8转动，以调整位置使激光能够发射到反光镜10的反光点11 上。调节片移动过程中能够依次带动移动路径上的若干反光镜10向下翻转出来，就能够依次测量桥梁不同位置的变形情况，主要监测数据是桥梁向下变形的位置距离。将安装带4上所有反光镜10都进行激光测距后，此时调节片移动到最靠近第二收卷器3的位置，此时启动第一收卷器2，调节带9反向移动并回到起点，过程中调节片的下方的单向片21能够转动，不会带动拨片22翻转，反光镜10还是处于水平状态。调节片与拨片22的接触过程中，调节片的底部即单向片21的下端能够与安装带4的内壁底部接触，接触过程为：单向片21与拨片22接触并推动拨片22翻转，拨片22带动反光镜10翻转，拨片22在矩形槽体中逐渐从竖直变为水平状态，直到拨片22完全水平，此时拨片22的上端面与矩形槽体的上端齐平、其翻转90度，此时反光镜10由水平变为竖直，单向片21继续移动，单向片21的底部向下抵紧拨片22，直到两者分离之前，拨片22都处于水平、反光镜10都处于竖直状态，两者分离之后，拨片22在扭簧作用下复位，单向片21则继续向前移动。矩形槽体的长度足够长，能够容纳水平状态的拨片22。
33.以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和本发明的实用性。