杆件变形监测装置及脚手架监测报警系统的制作方法

本发明属于杆件形变监测的技术领域，具体涉及一种杆件变形监测装置和脚手架监测报警系统。

背景技术：

目前，随着高层建筑、大型工业厂房、地下工程、桥梁等建筑的大量兴建，促使脚手架模板工程的应用日渐增多，但是，一些施工企业不重视脚手架模板工程在施工中的安全作用，导致脚手架倒塌事故不断发生，不仅影响工程质量、施工进度和工程造价，而且还影响人们的生命财产安全。

脚手架倒塌事故的原因主要如下：1)脚手架材质不符合规范要求；2)脚手架搭设不符合要求；3)现场管理不到位致使承重重量严重超标。脚手架在使用过程中都是通过杆件和连接扣件进行力的传递，最终会反映在杆件的变形上面。只要能时刻监测杆件的变形，确保杆件一直在塑性变形范围内(失稳前)工作，超出变形范围(失稳)立即报警，停止工作。这样就能有效地避免脚手架坍塌事故，减少损失。

目前监测杆件的变形一般是采用人工在杆件上贴应变片的方式，此方式虽然可以起到监测作用，但是由于应变片贴装的要求比较高，导致安装工作量繁重。

技术实现要素：

本发明的目的在于避免现有技术中的不足而提供一种杆件变形监测装置及脚手架监测报警系统，其可实时监测杆件的变形，且安装方便。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一方面，提供一种杆件变形监测装置，包括刚性直杆、电源和信号发生器，所述刚性直杆的两端分别设置有可与待测杆件固定连接的第一固定扣件、第二固定扣件，所述第一固定扣件和/或第二固定扣件上设置或形成有可与待测杆件电接触的第一电极，所述刚性直杆的中部设置有监测扣件，所述监测扣件上设置有可供待测杆件穿过并与待测杆件保持一环形间隙的监测孔，监测扣件在监测孔的内周沿周向设置有第二电极，所述电源和信号发生器串联在第一电极和第二电极之间。

作为进一步的改进，所述监测孔为圆孔。

作为进一步的改进，所述第二电极为带开口的环状电阻。

作为进一步的改进，所述信号发生器为警示信号发生器。

作为进一步的改进，所述警示信号发生器为警示灯或警示喇叭。

作为进一步的改进，所述第一固定扣件由两个半圆形的半扣组成，两个半扣的一端通过销轴与刚性直杆铰接，另一端通过螺栓连接；和/或，所述第二固定扣件由两个半圆形的半扣组成，两个半扣的一端通过销轴与刚性直杆铰接，另一端通过螺栓连接；和/或，所述监测扣件由两个半圆形的半扣组成，两个半扣的一端通过销轴与刚性直杆铰接，另一端通过螺栓连接。

本发明提供的杆件变形监测装置，包括刚性直杆、电源和信号发生器，所述刚性直杆的两端分别设置有可与待测杆件固定连接的第一固定扣件、第二固定扣件，所述第一固定扣件和/或第二固定扣件上设置或形成有可与待测杆件电接触的第一电极，所述刚性直杆的中部设置有监测扣件，所述监测扣件上设置有可供待测杆件穿过并与待测杆件保持一环形间隙的监测孔，监测扣件在监测孔的内周沿周向设置有第二电极，所述电源和信号发生器串联在第一电极和第二电极之间。杆件变形监测装置通过第一固定扣件、第二固定扣件与待测杆件相固定，待测杆件穿过监测孔并与监测孔保持一环形间隙，当待测杆件受力发生弯曲形变到一定程度时，待测杆件中部与监测孔的孔壁相接触，此时第一电极和第二电极通过待测杆件导通，信号发生器通电发出信号，即可进行杆件形变超标的报警。本发明实时监测杆件形变，可确保杆件一直在塑性变形范围内(失稳前)工作，超出变形范围(失稳)立即报警，此外，通过固定扣件安装，可以避免人工贴应变片的繁重工作量，安装简便，经济可靠。

本发明还提供了另一种杆件变形监测装置，包括间隔固定在待测杆件上的第一固定扣件和第二固定扣件，所述第一固定扣件上设置有光束发射器，所述第二固定扣件上设置有可接收所述光束发射器所发出光束的光束接收器，所述光束接收器连接有信号发生器。

作为进一步的改进，所述光束接收器上设置的光敏接收面为圆面，在初始状态下，所述光敏接收面的中心位于所述光束发射器所发出光束的中心线上。

作为进一步的改进，所述光束发射器为红外线发射器，所述光束接收器为红外线接收器；或，所述光束发射器为激光发射器，所述光束接收器为激光接收器。

本发明提供的杆件变形监测装置，包括间隔固定在待测杆件上的第一固定扣件和第二固定扣件，所述第一固定扣件上设置有光束发射器，所述第二固定扣件上设置有可接收所述光束发射器所发出光束的光束接收器，所述光束接收器连接有信号发生器。在待测杆件未发生受力弯曲形变的初始状态下，所述光束发射器所发出光束的光束照射在光束接收器上，信号发生器不工作，当待测杆件受力发生弯曲形变时，第一固定扣件和第二固定扣件中至少有一个的位置会发生偏移，此时光束发射器所发出光束也会从光束接收器上产生偏移量，该偏移量与待测杆件的弯曲形变程度相关，当待测杆件的弯曲形变到一定程度时，偏移量也达到一定程度，信号发生器工作发出信号，即可进行杆件形变超标的报警。本发明实时监测杆件形变，可确保杆件一直在塑性变形范围内(失稳前)工作，超出变形范围(失稳)立即报警，此外，通过固定扣件安装，可以避免人工贴应变片的繁重工作量，安装简便，经济可靠。

另一方面，本发明还提供了一种脚手架监测报警系统，包括如上所述的杆件变形监测装置，所述待测杆件为脚手架的钢管。本发明可实时监测脚手架的钢管形变情况，确保钢管一直在塑性变形范围内(失稳前)工作，超出变形范围(失稳)立即报警，停止工作。这样就能有效地避免脚手架坍塌事故，减少损失。本发明还可以多点布局，在一处工程安装多个杆件变形监测装置，同时监控，并将偏离方向标定出来。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是杆件变形监测装置实施例一的结构示意图。

图2是图1的俯视图。

图3是图1的a-a向剖视图。

图4是图3中的杆件变形示意图。

图5是实施例一中第二电极为带开口的环状电阻的放大示意图。

图6是杆件变形监测装置实施例二的结构示意图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1至图5所示，本发明实施例一提供的一种杆件变形监测装置，包括刚性直杆1、电源2和信号发生器3，刚性直杆1为方管，电源2为蓄电池，信号发生器3为警示信号发生器如警示灯或警示喇叭。所述刚性直杆1的两端分别设置有可与待测杆件固定连接的第一固定扣件4、第二固定扣件5，所述第一固定扣件4和/或第二固定扣件5上设置或形成有可与待测杆件电接触的第一电极6。所述刚性直杆1的中部设置有监测扣件7，所述监测扣件7上设置有监测孔8，监测孔8直径略大于待测杆件外径，监测孔8可供待测杆件穿过并与待测杆件保持一环形间隙，所述监测孔8为圆孔，环形间隙略小于规范规定的待测杆件最大变形量。监测扣件7在监测孔8的内周沿周向设置有第二电极9，所述电源2和信号发生器3串联在第一电极6和第二电极9之间。

本实施例中的杆件变形监测装置通过第一固定扣件、第二固定扣件与待测杆件相固定，待测杆件为金属杆件，第一固定扣件或第二固定扣件上的第一电极6与待测杆件电接触。待测杆件穿过监测孔并与监测孔保持一环形间隙，当待测杆件受力发生弯曲形变到一定程度时，待测杆件中部与监测孔的孔壁相接触，此时第一电极和第二电极通过待测杆件导通，信号发生器通电发出信号，即可进行杆件形变超标的报警。本发明实时监测杆件形变，可确保杆件一直在塑性变形范围内(失稳前)工作，超出变形范围(失稳)立即报警，此外，通过固定扣件安装，可以避免人工贴应变片的繁重工作量，安装简便，经济可靠。

如图2和图3所示，所述第一固定扣件4由两个半圆形的半扣21组成，半扣21的内衬为钢制材料，半扣21形成第一电极，两个半扣21的一端通过销轴22与刚性直杆1铰接，销轴22的一端插设开口销，两个半扣21的另一端通过螺栓23连接。两个半扣21合拢后形成一个可夹持固定待测杆件的圆孔，该结构的扣件便于与杆件固定。所述第二固定扣件5和所述监测扣件7的结构与第一固定扣件4类似，也是由两个半圆形的半扣21组成，两个半扣21的一端通过销轴22与刚性直杆1铰接，另一端通过螺栓23连接，所述监测扣件7的半扣21内衬为橡胶材料，所述第二固定扣件5的半扣21内衬为橡胶材料。

如图4所示，待测杆件10在变形过程中，两端一般是不变形的，中间变形最大。因此，第一固定扣件和第二固定扣件的中心连线即为初始状态待测杆件的中心。监测扣件7上的监测孔8与待测杆件10所形成的环形间隙略小于规范规定的杆件最大变形量。当待测杆件10由图4的实线位置变形到虚线位置时，待测杆件10与监测孔8的内周的第二电极9接触，此时第一电极和第二电极通过待测杆件导通，信号发生器通电发出报警信号。

如图5所示，作为进一步的优选的实施方式，所述第二电极9为带开口的环状电阻。通过监测环形电阻与刚性直杆间的电势差，通过解算电路电压，即可知道脚手架偏离基准的方向，从而更加精确的知道单根脚手架倾倒的方向。

如图6所示，本发明实施例二提供的另一种杆件变形监测装置，包括间隔固定在待测杆件上的第一固定扣件4和第二固定扣件5，所述第一固定扣件4上设置有光束发射器11，所述第二固定扣件5上设置有可接收所述光束发射器11所发出光束的光束接收器12，所述光束接收器12连接有信号发生器3。在待测杆件未发生受力弯曲形变的初始状态下，所述光束发射器所发出光束的光束照射在光束接收器上，信号发生器不工作，当待测杆件受力发生弯曲形变时，第一固定扣件和第二固定扣件中至少有一个的位置会发生偏移，此时光束发射器所发出光束也会从光束接收器上产生偏移量，该偏移量与待测杆件的弯曲形变程度相关，当待测杆件的弯曲形变到一定程度时，偏移量也达到一定程度，信号发生器工作发出信号，即可进行杆件形变超标的报警。本发明实时监测杆件形变，可确保杆件一直在塑性变形范围内(失稳前)工作，超出变形范围(失稳)立即报警，此外，通过固定扣件安装，可以避免人工贴应变片的繁重工作量，安装简便，经济可靠。

作为进一步的优选的实施方式，所述光束接收器12上设置的光敏接收面为圆面，在初始状态下，所述光敏接收面的中心位于所述光束发射器11所发出光束的中心线上。假设允许变形量为d，那么光敏接收面的圆形半径至少大于d，且接收端为光敏材料，能接收特定光谱的光信号。

作为进一步的优选的实施方式，所述光束发射器11为红外线发射器，所述光束接收器12为红外线接收器，红外线接收器能接收小区域内的红外信号。当脚手架不弯曲或者弯曲量较小时，红外光线能被接收到，此时信号发生器3处于断路状态；当脚手架杆件中间部位弯曲到一定程度时，红外线发射器发出的红外线超出红外线接收器的接收区域，无法接收，此时信号发生器3报警。此外，所述光束发射器11也可以为激光发射器，所述光束接收器12为激光接收器。

本发明实施例还提供了一种脚手架监测报警系统，包括如上所述的杆件变形监测装置，所述待测杆件为脚手架的钢管。本发明可实时监测脚手架的钢管形变情况，确保钢管一直在塑性变形范围内(失稳前)工作，超出变形范围(失稳)立即报警，停止工作。这样就能有效地避免脚手架坍塌事故，减少损失。本发明还可以多点布局，在一处工程安装多个杆件变形监测装置，并且将各个杆件变形监测装置的编号和偏离角度实时显示出来，可以快速定位现场变形超限位置及角度。

上面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，不能理解为对本发明保护范围的限制。

总之，本发明虽然列举了上述优选实施方式，但是应该说明，虽然本领域的技术人员可以进行各种变化和改型，除非这样的变化和改型偏离了本发明的范围，否则都应该包括在本发明的保护范围内。