一种高精度墩梁三向位移监测装置的制作方法

1.本实用新型涉及土木工程监测技术领域，具体来说是一种高精度墩梁三向位移监测装置。


背景技术：

2.以桥梁墩梁相对位移为代表的土木工程结构物位移监测一直是结构运营状态的重要监测内容。例如，对于桥梁结构中的梁式桥，由于温度作用，墩梁之间存在平行于桥行车方向的相对位移——纵桥向位移；同时，若桥梁带有平面弯曲弧度，桥梁存在垂直于桥行车方向的横桥向位移；在重车作用下，墩梁之间存在相对竖向位移。这些位移量是表征桥梁结构运营状态的重要指标，对判断梁式桥是否安全、是否有倾覆风险具有重要意义。其他建筑和交通基础设施结构的长期监测内容中，也涉及相对位移这一重要的监测内容。
3.目前，可分别同时测量结构物间相对三向位移的监测方法，主要是以非接触的激光测量技术、微波红外测量技术和机器视觉测量为主。如专利cn 107783142 a中采用三向激光测距传感器实现三向激光测量；专利 cn 112304191 a中提出用工业数码相机结合图像处理技术识别三向位移的方法；专利cn 203687827 u中提出融合可变电阻、高清摄像头的三向位移测量设备；专利cn 205940372 u中提出一种基于滑槽、伸缩杆、弹簧、刻度板等部件组成的可同时测量三向位移的测量设备，其中平面方向的两个位移测量由刻度板读出，竖向位移由伸缩杆测量。
4.以桥梁墩梁相对位移为代表的一部分结构位移监测，不仅要求测量三向相对位移、还要求高精度（亚毫米）、低成本（硬件成本不超过千元）。当前技术条件下，基于激光位移传感器的测量方法，土木工程领域常用的设备工程精度在厘米级，无法满足亚毫米的测量精度要求；基于机器视觉的测量方法，达到高精度要求的设备成本较高，在投入有限的场景下无法大规模应用。


技术实现要素：

5.本实用新型提供一种高精度墩梁三向位移监测装置，其目的在于解决现有技术的不足之处，实现低成本、高精度的墩梁三向位移实时检测。
6.为了实现上述目的，设计一种高精度墩梁三向位移监测装置，包括：横向位移监测结构、纵向位移监测结构和竖向位移监测结构，每个位移监测结构均由一个与墩体连接的回弹式线性可变差动变压器位移计和一块与梁体连接的滑动挡板组成，每个回弹式线性可变差动变压器位移计的滑动杆与相应的滑动挡板垂直，滑动杆前端在内部弹力的作用下顶住滑动挡板，所述横向位移监测结构的回弹式线性可变差动变压器位移计横向布置，所述纵向位移监测结构的回弹式线性可变差动变压器位移计纵向布置，所述竖向位移监测结构的回弹式线性可变差动变压器位移计竖向布置。
7.优选的，回弹式线性可变差动变压器位移计通过传感器卡座连接传感器锚固装置一端，传感器锚固装置另一端锚固在墩体上。
8.优选的，滑动挡板通过弹性夹连接滑动挡板锚固装置，滑动挡板锚固装置另一端锚固在梁体上。
9.本实用新型同现有技术相比，其优点在于：能够同时监测横向、纵向和竖向三个方向的位移，现场操作方便，成本低，精度高。
附图说明
10.图1为本实用新型横向位移监测结构示意图；
11.图2为本实用新型竖向位移监测结构示意图；
12.图3为本实用新型水平方向的传感器锚固装置结构示意图；
13.图4为本实用新型水平方向的滑动挡板锚固装置结构示意图；
14.图5为本实用新型竖向的传感器锚固装置结构示意图
15.图6为本实用新型竖向的滑动挡板锚固装置结构示意图；
16.图中：1.梁体2.墩体3.回弹式线性可变差动变压器位移计4.滑动挡板5.水平传感器锚固装置6.水平滑动挡板锚固装置7.传感器卡座8.弹性夹9.锚固螺栓10.竖向传感器锚固装置11.竖向滑动挡板锚固装置第一部分12.竖向滑动挡板锚固装置第二部分。
具体实施方式
17.下面结合附图对本实用新型作进一步说明，本实用新型的结构和原理对本专业的人来说是非常清楚的。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。
18.本实用新型为一种高精度墩梁三向位移监测装置，包括横向位移监测结构、纵向位移监测结构和竖向位移监测结构，由三套回弹式线性可变差动变压器位移计、三套滑动挡板、两套水平传感器锚固装置、两套水平滑动挡板锚固装置、一套竖向传感器锚固装置、一套竖向滑动挡板锚固装置，实现梁体和墩体间的三向相对位移高精度、低成本监测。
19.每个位移监测结构均由一个与墩体连接的回弹式线性可变差动变压器位移计和一块与梁体连接的滑动挡板组成，每个回弹式线性可变差动变压器位移计的滑动杆与相应的滑动挡板垂直，滑动杆前端在内部弹力的作用下顶住滑动挡板，横向位移监测结构的回弹式线性可变差动变压器位移计横向布置，纵向位移监测结构的回弹式线性可变差动变压器位移计纵向布置，竖向位移监测结构的回弹式线性可变差动变压器位移计竖向布置。
20.横向位移监测结构和纵向位移监测结构的回弹式线性可变差动变压器位移计通过传感器卡座连接水平传感器锚固装置一端，水平传感器锚固装置另一端锚固在墩体上。滑动挡板通过弹性夹连接水平滑动挡板锚固装置，水平滑动挡板锚固装置另一端锚固在梁体上。
21.竖向位移监测结构的回弹式线性可变差动变压器位移计通过传感器卡座连接竖向传感器锚固装置一端，竖向传感器锚固装置另一端锚固在墩体上。滑动挡板通过弹性夹连接竖向滑动挡板锚固装置，竖向滑动挡板锚固装置另一端锚固在梁体上。
22.回弹式线性可变差动变压器位移计的滑动杆端部采用圆弧抛光处理，滑动挡板选用摩擦系数小、硬度和滑动杆匹配的材料（如pvc板），当回弹式线性可变差动变压器位移计
和滑动挡板之间发生平行于滑动挡板平面的相对运动时，回弹式线性可变差动变压器位移计的滑动杆长度不发生变化，回弹式线性可变差动变压器位移计测量到的垂直于滑动挡板面方向的位移不变，解耦空间位移，从而实现单向位移测量。
23.通过上述结构，可实现任意单个方向、两个方向和三个方向的同步监测，可实现回弹式线性可变差动变压器位移计的更换、滑动挡板的更换以及锚固装置的更换。
24.回弹式线性可变差动变压器位移计的安装方向与需要测量的相对位移方向平行。当梁体和墩体之间发生相对位移时，平行于测量方向的位移将在回弹式线性可变差动变压器位移计内部回弹力和滑动挡板的阻挡间通过回弹式线性可变差动变压器位移计的滑动杆同步平行位移，利用回弹式线性可变差动变压器位移计内部的磁致变压原理实现高精度测量。而垂直于该方向的位移，将由回弹式线性可变差动变压器位移计和滑动挡板之间的相对面内位移实现解耦，不会反应到测量结果中。
25.参见图3所示，水平传感器锚固装置与墩体连接固定的一侧板件上，通过开孔方式形成可锚固螺栓、并且位置可调的螺栓槽。水平传感器锚固装置与传感器固定的另一侧板件上，也采用相似方法开槽，用于安装传感器卡座，并可以通过调节卡座位置，实现对传感器位置的调节，锚固装置可通过设置多个加劲板提高整体刚度，避免自身受力变形。
26.参见图4所示，水平滑动挡板锚固装置与梁体连接固定的一侧板件上，通过开孔方式形成可锚固螺栓、并且位置可调的螺栓槽。锚固装置可通过设置多个加劲板提高整体刚度，避免自身受力变形。
27.参见图5所示，竖向传感器锚固装置与墩体连接固定的一侧板件上，通过开孔方式形成可锚固螺栓、并且位置可调的螺栓槽。竖向传感器锚固装置与传感器固定的另一侧板件上，也采用相似方法开槽，用于安装传感器卡座，并可以通过调节固定卡座位置，实现对传感器位置的调节。锚固装置可通过设置多个加劲板提高整体刚度，避免自身受力变形。
28.参见图6所示，竖向滑动挡板锚固装置由两部分组成：竖向滑动挡板锚固装置第一部分用于与被测物体连接锚固；竖向滑动挡板锚固装置第二部分用于与滑动挡板连接。竖向滑动挡板锚固装置第一部分与被测物体连接固定的一侧板件上，通过开孔方式形成可锚固螺栓、并且位置可调的螺栓槽。另一侧板件上开孔，与竖向滑动挡板锚固装置第二部分板件上的锚固螺栓对应，用于两者之间的螺栓连接固定。