一种梁挠度的测量装置的制作方法

本实用新型涉及建筑工程领域。

背景技术：

挠度是在受力或非均匀温度变化时，杆件轴线在垂直于轴线方向的线位移或板壳中面在垂直于中面方向的线位移，是土木工程领域结构构件变形的一个重要指标。建筑物挠度观测包括建筑物基础、建筑物主体及独立构筑(如独立墙、柱、梁)的挠度观测。对于高层建筑物，当较小面积上受到很大集中荷载作用时，可能导致建筑物的沉陷，不均匀沉陷将导致建筑物的倾斜，使局部构件产生弯曲并产生裂缝。对于桥梁结构，反映结构整体性能的综合性指标是挠度和线性，保证挠度、变形测试结果的可靠性是客观评价结构性能的重要前提。目前的测量方法主要有百分表法、倾角仪测量挠度法、连通管液位式挠度测量法、全站仪法挠度测量和基于差分GPS的挠度测量法等。虽然测试方法很多，但每种方法都有其局限性，或成本高，或精度低，或维护困难，或安装不方便不适于长期使用，或对专业水平要求很高使得测量结果不可靠。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种检测成本低，节省材料，检测精度高，操作步骤简单的梁的挠度测量装置。本实用新型包括有机械传动装置和电信号输出装置两部分。机械传动装置由可调支撑台座(6)，短钢拉杆(2)，长钢拉杆(3)和伸缩钢拉杆(4)，圆铰(5)，轴承(8)，金属指针(10)，角度圆盘(7)组成，短钢拉杆(2)长度为1m，半径为1.5cm，长钢拉杆(3)长度为2m，半径为1.75cm，短钢拉杆(2)上端与吸盘(1)固接；吸盘(1)与梁底待测点挤密固结；伸缩钢拉杆(4)初始长度为b＝1.1m，内半径为1.5cm，外半径1.75cm,其左端与短钢拉杆(2)铰接，右端与一金属指针(10)焊接；角度圆盘(7)为木质圆盘，半径为0.7cm，其与三根拉杆(2)(3)(4)用轴承(8)，螺栓(9)固定。电信号输出装置由电阻丝(12)，滑片(11)，灵敏电流计(16)，单刀单掷开关(14)，导线(13)，蓄电池(15)组成；电阻丝(12)采用半径为3.5mm，长度为0.942m，电阻率为ρ＝0.017Ω㎜2/m的铜丝制成；金属指针(9)与滑片(11)焊接，导线(13)将电阻丝(12)一端和滑片(11)相连，电路中串有灵敏电流计(16)，单刀单掷开关(14)和电压为U＝12V的蓄电池(15)。

本实用新型与现有技术相比具有如下优点：

1.检测精度高，利用电路装置将机械信号转化为电信号，电路中可以连接计算机设备，将电信号输入计算机中绘制成曲线，以实现实时监测梁的挠度变化；

2.造价成本低廉，测量装置的主要构件易获得且价格便宜；

3.结构简单，容易制造。

附图说明

1.图1—本实用新型在梁产生挠度前的结构正立面示意图

2.图2—本实用新型在梁产生挠度后的结构正立面示意图

3.图3—角度圆盘的侧立面示意图

4.图4—吸盘的正立面示意图

图中：

1—吸盘；2—短钢拉杆；3—长钢拉杆；4—伸缩钢拉杆；5—圆铰；6—可调支撑台座；7—角度圆盘；8—轴承；9—螺栓；10—金属指针；11—滑片；12—电阻丝；13—导线；14—单刀单掷开关：15—蓄电池；16—灵敏电流计。

具体实施方式

本实用新型在使用前先按图纸进行组装，组装时注意保证吸盘(1)与梁底成挤密状态以保证测量结果更加准确；电路连接好前开关处于断开状态，以保证电路的正常工作和测量人员的人身安全；室内保持恒温以保证电阻丝(12)的电阻率不受温度变化的影响。装置组装完毕后，合上开关，记录灵敏电流计(16)的初始读数I₁，并测量出电阻丝(12)在角度圆盘(7)上所围半径r以及伸缩钢拉杆(4)的从轴承(8)到圆铰(5)之间的初始长度b；电阻丝(12)的电阻率ρ、横截面面积S，蓄电池(15)的电源电压U均已知。记录完毕后，等过一段较长时间后，测量人员再来观测时，读取这时的灵敏电流计(16)度数I₂。在这段较长时间里，梁会发生挠度变形，设装置的测点处的挠度下降了ω，下降的距离ω会通过短钢拉杆(2)向下传递，与短钢拉杆(2)相连的伸缩钢拉杆(4)会由于短钢拉杆(2)的下移而绕着轴承(8)逆时针旋转某一角度θ，同时会向左侧斜下方伸长了某一长度△b，由此短钢拉杆(2)下降的距离ω、伸缩钢拉杆(4)的从轴承(8)到圆铰(5)之间的初始长度b和变化后的长度b+△b构成一直角三角形，必有三角关系式ω＝btanθ，这里θ未知，但当伸缩钢拉杆(4)旋转θ角时，与伸缩钢拉杆(4)焊接的金属指针(10)会跟着偏转θ角，因此与金属指针(10)相连的滑片(11)也会跟着偏转θ角，这样由于滑片(11)的移动，接入电路中的电阻丝(12)长度跟着发生变化，由此电路中的电阻丝(12)长度变化量△L、电阻丝(12)在角度圆盘(7)上所围半径r以及金属指针(10)偏转角θ构成一个扇形，必有弧长公式θ＝Δl/r，这里电阻丝(12)长度变化量△L未知，但对于电阻丝(12)来说恒有电阻定律ΔL＝SΔR/ρ成立，在这里电阻丝(12)接入电路中的阻值变化量△R未知，但△R可以由恒定电路的欧姆定律ΔR＝U/ΔI得到，而电路的电流变化量△I＝I₂-I₁，这里的I₂是梁测点变化了ω后灵敏电流计(16)显示的度数，即为测量人员再来观测时需记录的度数。由此得出伸缩钢拉杆(4)绕着轴承(8)逆时针旋转的某一角度θ＝ΔL/r＝SΔR/ρ＝SU/ρrΔI＝SU/(ρr(Ι₂-Ι₁)，所以推出梁测点处挠度变化值ω＝btanθ＝btan(SL/(ρr(Ι₂-Ι₁)。