一个位移下基于小梁应变和倾角的桥梁挠度测试装置及测试方法与流程

本发明涉及桥梁检测，特别涉及一种一个位移下基于小梁应变和倾角的桥梁挠度测试装置及测试方法。

背景技术：

1、随着社会的发展，桥梁的使用功能也逐渐变多，最近二三十年，见证了桥梁在交通运输领域的重要作用，但在桥梁使用频率铸件增多的当下，部分桥梁的质量问题开始陆续显现出来。因此为了保证桥梁安全，对桥梁结构进行检测十分必要，其中，桥梁挠度作为桥梁安全性一种重要的评判参数，其测试精度的提升对桥梁检测方面有着重要的价值。因此，提高桥梁挠度测试的精度，成为大势所趋。以往多采用在实桥上安装挠度测试装置来检测实桥挠度，并不断推陈出新，提出全方位多角度的更高精度的装置来满足挠度测试要求，例如cn202210971494.2的发明专利提出的一种全方位桥梁挠度测试装置，既能够实现高度调节也能够自由旋转，实现了全方位实桥挠度测试，但该类方法精度虽然提高，却无法解决装置在实桥上存在安装困难等问题。另有，cn201510005413.3的发明提供的一种中小跨径桥梁挠度测量装置，提出设置导梁的想法，将测试传感器安装于导梁上来进行实桥挠度测试，但该方法并不完善，其通过设置机电百分表来测挠度，若实桥上测点过多，则需要安装大量机电百分表，不经济。

技术实现思路

1、鉴于以上内容，有必要提供一种一个位移下基于小梁应变和倾角的桥梁挠度测试装置及测试方法，以在已知实桥任一端位移的前提下，通过在实桥上放置小梁，在小梁上安装应变片与倾角传感器，根据小梁上测得的应变值与倾角值计算出小梁的挠度曲线，进而求得实桥上的挠度测点挠度，这样，无需在实桥上安装大量的传感器等装置，就可以实现在已知条件较少的前提下得到挠度测点的挠度，且所得的挠度高精度，同时，测量方法效率高，经济性好。

2、为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

3、一个位移下基于小梁应变和倾角的桥梁挠度测试装置，包括，

4、小梁，采用能够变形的材料制作，其放置在实测桥梁的上方，所述小梁的初端简支在实测桥梁挠度已知的一端上，末端架设在实测桥梁的两端之间，且实测桥梁上的挠度测点位于小梁两端之间；

5、刚性支撑装置，采用不能变形的材料制作，其刚度大于所述小梁的刚度，所述刚性支撑装置安装在小梁的两端和挠度测点所在处，所述小梁通过刚性支撑装置架设在实测桥梁上；

6、倾角传感器，安装在所述小梁上，并靠近所述小梁的末端设置；

7、应变片，安装在所述小梁上，且在相邻两个刚性支撑装置之间；

8、监控平台，分别与倾角传感器和应变片连接。

9、优选地，位于所述小梁初端处的刚性支撑装置和与该刚性支撑装置相邻的另一刚性支撑装置之间的应变片的数量为两个，其余相邻两个刚性支撑装置之间的应变片的数量均为一个。

10、优选地，位于所述小梁末端处的刚性支撑装置和与该刚性支撑装置相邻的另一刚性支撑装置之间的应变片相对倾角传感器远离位于所述小梁末端处的刚性支撑装置。

11、基于上述测试装置，本发明还提供一个位移下基于小梁应变和倾角的桥梁挠度测试方法，包括如下步骤：

12、s1：根据桥检实际工程，确定实桥挠度测点的数量及位置，从而确定应变片的数量及安装位置、所需刚性支撑装置的数量及放置位置、以及所需小梁的长度值；其中，小梁的长度值为l，所述小梁的初端和应变片所在处均设为节点，从小梁的初端至末端起算，相邻两个节点之间的间距依次为s1、s2、s3、...、sn+2，所有挠度测点与小梁初端之间的间距依次为x1、x2、x3、...、xn，倾角传感器与小梁末端之间的间距sn+3，上述中，n为挠度测点的数量；

13、s2：在小梁上安装应变片与倾角传感器；

14、s3：在小梁上安装放置刚性支撑装置，将安装好应变片与倾角传感器的小梁放到实桥上，并通过刚性支撑装置架设在实桥上；

15、s4：根据小梁上安装的应变片与倾角传感器测得的数值，及步骤s1中确定的各个参数，求得小梁各节段的挠度曲线，进而求得实桥上各个挠度测点的挠度值，其中，小梁的节段是由其所连的挠度测点所在处为界分隔而成的。

16、在步骤s4中，通过如下方法求得小梁各节段的挠度曲线：

17、首先，设小梁上从初端至末端方向的第j节段的挠度曲线为yj,yj为关于x的三次函数，即，yj＝ajx3+bjx2+cjx+dj，其中，j为1、2、3、...、n+1，x为所求挠度测点与小梁初端之间的间距；则，小梁上所有节段的挠度曲线为

18、

19、其次，根据如下公式得到所有挠度曲线的各个常数从而得到小梁各节段的挠度曲线：

20、

21、其中，δ为实测桥梁已知的一端处的挠度值，εp为小梁上从初端至末端方向第p个应变片所测得的应变值，hp为小梁上从初端至末端方向第p个应变片所贴位置距小梁顶部的高度，θ为小梁上倾角传感器所测得的倾角值，p为1、2、3、...、n+2；

22、然后，根据所求挠度测点所在的挠度曲线及该挠度测点距离模拟梁初端的水平间距求得该挠度测点的挠度，即，实桥第n个测点挠度＝yn(xn)＝yn+1(xn)。

23、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

24、(1)本发明公开的一种一个位移下基于小梁应变和倾角的桥梁挠度测试装置和测试方法，该测试装置通过在实桥上放置小梁，在小梁上安装应变片与倾角传感器，根据小梁上所测得的应变值与倾角值，配合本发明的测试方法，可计算出小梁的挠度曲线，进而求得实桥上的挠度测点的挠度值，该装置和方法在只需已知实桥任一端位移的前提下，就可以求得挠度曲线和相应的挠度值，且所求得的挠度值准确度高，同时测试方法简便易操作，测试效率高，效果好。

25、(2)本发明的测试方法，相比较以往桥梁挠度测试的方法，本发明无需在实桥上安装传感器等装置，解决了以往实桥上应变片或传感器安装、拆卸操作困难等问题；再者，本发明在挠度测点数目多时，仅通过设置简单支撑即可求得相应的挠度曲线和挠度值，经济性强，且，简化了已知条件，并实现在已知条件较少的前提下，得到挠度测点的挠度值，适用性更强。

26、(3)本发明能够适用于多种桥梁，且装置安装方便，计算简单便利，具有很高的推广价值。

技术特征：

1.一个位移下基于小梁应变和倾角的桥梁挠度测试装置，其特征在于：包括，

2.如权利要求1所述的一个位移下基于小梁应变和倾角的桥梁挠度测试装置，其特征在于：位于所述小梁初端处的刚性支撑装置和与该刚性支撑装置相邻的另一刚性支撑装置之间的应变片的数量为两个，其余相邻两个刚性支撑装置之间的应变片的数量均为一个。

3.如权利要求1所述的一个位移下基于小梁应变和倾角的桥梁挠度测试装置，其特征在于：位于所述小梁末端处的刚性支撑装置和与该刚性支撑装置相邻的另一刚性支撑装置之间的应变片相对倾角传感器远离位于所述小梁末端处的刚性支撑装置。

4.一个位移下基于小梁应变和倾角的桥梁挠度测试方法，其特征在于，包括如下步骤：

5.如权利要求4所述的一个位移下基于小梁应变和倾角的桥梁挠度测试方法，其特征在于，在步骤s4中，通过如下方法求得小梁各节段的挠度曲线：

技术总结
本发明提供一种一个位移下基于小梁应变和倾角的桥梁挠度测试装置及测试方法，该测试装置通过在实桥上放置小梁，在小梁上安装应变片与倾角传感器，根据小梁上所测得的应变值与倾角值，配合本发明的测试方法，可计算出小梁的挠度曲线，进而求得实桥上的挠度测点的挠度值，该装置和方法在只需已知实桥任一端位移的前提下，就可以求得挠度曲线和相应的挠度值，且所求得的挠度值准确度高，同时测试方法简便易操作，测试效率高，效果好。本发明无需在实桥上安装大量的传感器等装置，就可以实现在已知条件较少的前提下得到挠度测点的挠度，且所得的挠度高精度，同时，测量方法效率高，经济性好。

技术研发人员：王龙林,王华,王希瑞,郝天之,张子墨,李俊毅,李丽,王海华,袁野,农宇,谢亮
受保护的技术使用者：广西交科集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13