一种悬挂主缆测量桥梁挠度的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于道路桥梁领域，涉及桥梁挠度的测量，具体涉及一种悬挂主缆测量桥 梁挠度的方法。
【背景技术】
[0002] 桥梁挠度对桥梁结构而言是一个非常重要的数据，它直接反映桥梁结构的竖向整 体刚度，判断桥梁的薄弱部位及结构的整体性，在桥梁检定、危桥改造和新桥验收等方面都 需要准确测量桥梁的静、动态挠度值。目前，国内外的桥梁挠度测量方法有很多，主要分为 两大类，即全人工测量法和自动测量法；其中全人工测量法包括机械式测量法和光学仪器 测量法，机械式测量又分百分百测量法和悬垂法，光学仪器测量法包括水准仪测量法和全 站仪测量法；自动测量法包括：倾角仪测量法、加速度计法、CCD图像法、PSD激光测量法、 GPS法。
[0003] (A)水准仪法测量法：水准仪测量法原理简单，只需要将加载前后的数值相减即 可。该方法测量精度高，结果可靠。缺点是：不能实现动态连续观测，需要良好视野，对大跨 径桥梁挠度测需要多次转点，测量费时。
[0004] (B)全站仪测量法：全站仪挠度测量的基本原理是三角高程测量，全站仪测量法 准备工作简单，操作方便。其缺点是不能实现各测点的连续观测，对地形、天气等观测条件 要求较高。
[0005] (C)倾角测量法：该法测量各节点处的倾角，通过积分可得桥梁梁部结构的挠度 曲线。现在用倾角仪来测静载下的挠度不成问题，而要用倾角仪进行动态挠度测试，则对 各倾角仪之间的相位差、倾角仪的瞬态反应、倾角仪零漂等的要求较高，此法在国内应用很 少。
[0006] (D)加速度计法：尽管高精度加速度计所测量的加速度观测值经过二次积分后能 够得到横向和垂向的位移向量，但由于加速度计对桥体低频震荡不敏感，所以通过这种方 法得到的位移量是不完整、不连续的。加速度传感器对于低频静态位移鉴别效果差，为获得 位移必须对它进行两次积分，精度不高，也无法实时。而大型悬索桥的频率一般都较低。
[0007] (E) (XD图像法：C⑶图像法是用(XD光电耦合器件测量桥梁挠度，该法结合了远距 离成像技术，是一种远距离非接触式测量方法。但该设备价格昂贵，易受环境条件影响。
[0008] (F)PSD激光测量法：位置敏感传感器（PSD)是利用横向光电效应来实现光点位置 探测的光电器件。该法需要安装激光发射装置，费用较高。
[0009] (G)现有技术中公开了一种中小跨径桥梁挠度测量装置：该方法通过在待测桥梁 上方架设刚性导梁，在导梁安装机电百分表，通过机电百分表测量桥梁挠度。该方法的不 足：①只能获得两根边梁数据，无法获得数量更多的中梁挠度，不能全面反映桥梁性能。② 刚性导梁不便于携带与架设。③由于运输长度有限，此方法无法用于检测大、中型跨度的桥 梁挠度。
[0010] 显然，目前没有一种监测手段能够同时满足必需的准确性、实时性、同步性、便捷 性、廉价性及自动化等多方面要求。
【发明内容】
[0011] 针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种悬挂主缆测量桥梁挠度 的方法，不仅适用于中小跨径，也适用于大跨径桥梁，解决现有技术中桥梁挠度测量过程中 精准性、可靠性和便捷性难以兼顾的问题。
[0012] 为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：
[0013]一种悬挂主缆测量桥梁挠度的方法，该方法在桥梁跨度之外的桥梁防撞护栏的上 方架设主缆，在主缆上倒挂有多个千分表，每个千分表的测头与桥跨范围内的桥梁防撞护 栏接触；
[0014]主缆上还悬挂有横桥向水平放置在桥梁底面下方的横梁，横梁上安装有多个千分 表，每个千分表的测头顶在桥梁的梁底面；
[0015]横梁上安装的多个千分表所在的平面与主缆上倒挂的多个千分表所在的平面垂 直，使得桥梁上的检测点呈网状分布；
[0016]试验加载车通过桥梁的桥面，通过千分表获得的数据来得到桥梁的挠度，配合数 据采集仪自动采集挠度。
[0017]本发明还具有如下区别技术特征：
[0018]优选的，所述的横梁为三个，分别设置在桥梁的桥底面下方的1/4跨位置、跨中位 置和3/4跨位置。
[0019]进一步地，所述的主缆上悬挂有多个配重块，每个配重块下焊接有限位板，限位板 下安装有一个千分表，其测头与桥梁护栏接触。
[0020] 更进一步地，所述的限位板上设置有限位孔，桥梁防撞护栏上固定安装有限位导 杆，限位导杆穿过限位孔，使得配重块与限位板不受水平扰动。
[0021] 优选的，所述的横梁端部开有限位孔，限位导杆穿过横梁上的限位孔，使得横梁不 受水平扰动。
[0022] 具体的，该方法具体包括以下步骤：
[0023]步骤一，在测量桥梁挠度前，将膨胀螺栓打入桥跨范围外的防撞墙上预先定好的 位置，在膨胀螺栓上安装滑动轨道，滑动轨道上安装立柱，立柱与滑动轨道通过锁紧螺母锁 定，立柱顶端安装定滑轮；
[0024]步骤二，主缆使用钢丝绳，通过立柱顶端定滑轮转向，边跨的主缆通过钢丝绳拉紧 器与膨胀螺栓连接，主缆用不锈钢卡头锁紧，不锈钢卡头内衬绝缘橡胶垫；通过调整立柱在 滑动轨道上的位置，使主缆张紧，并用销钉固定。
[0025]步骤三，桥梁测点处的主缆上的不锈钢卡头下方悬挂配重块，配重块与不锈钢卡 头间用钢丝绳连接，配重块下方焊接有限位板，限位板下安装有表架，表架上固定有千分 表，千分表测头朝下与桥梁防撞护栏接触；
[0026]步骤四，限位板四角开有限位孔，限位导杆穿过限位孔，使得限位板不受水平扰 动；
[0027]步骤五，限位板下还焊接有吊环，用于悬挂桥梁下方的横梁；横梁上焊有吊环，横 梁上的吊环与限位板上的吊环通过钢丝绳连接，钢丝绳连接两端吊环时穿过限位环，以避 免钢丝绳与桥梁产生摩擦；
[0028]横梁端部开有限位孔，限位导杆穿过横梁上的限位孔，使得限位板不受水平扰动； 横梁上安装有表架，表架上安装千分表，千分表测头顶在桥梁的梁底面上，使得桥梁上的检 测点呈网状分布；
[0029]横梁为三个，分别设置在桥梁的桥底面下方的1/4跨位置、跨中位置和3/4跨位 置；
[0030]试验加载车通过桥梁的桥面，通过千分表获得的数据来得到桥梁的挠度。
[0031]本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：
[0032]本发明的桥梁挠度测量方法通过主缆悬挂千分表的方式进行测量，设备体积小， 携带与安装便捷，同时不影响正常交通运营；测量精度高（〇. 001mm)，既能用于短期的荷载 试验，用能适用于长期的健康监测。
[0033]梁底横梁上的测点能够遍及所有主梁，与护栏上的测点形成测点网，保证了测量 的全面性，使得测量的结果全部反映桥梁性能。
[0034]限位板和横梁上的限位孔和限位导杆装置，有效避免了横桥向和顺桥向的水平干 扰，保证了测量过程中千分表的稳定性，使得测量系统性能稳定，测量结果可靠。这一优点 使得本发明能够克服风雨等不利天气影响，特别适合越沟谷及江河的大中型桥梁测试。
[0035]本发明千分表基准面的支撑平台是主缆，由于缆索携带方便、跨越能力强等特点， 使得本方法非常适合大中型桥梁的野外挠度测试，同样适用于小跨径桥梁。
[0036]本发明的装置结构简单，重量轻，易于操作且测试数据精确，性能稳定可靠，可适 用于大中型桥梁垂直挠度测量，克服了不利天气状况及地形条件对桥梁垂直挠度测量的不 利限制。
[0037]综上所述，发明结构设计合理、安装布设及操作简单、挠度测试准确，投入成本低， 能有效解决传统挠度测试系统存在的费时耗力、需进行高空作业、系统稳定性差、安装拆除 费时、挠度测试数据精度难以保证等问题。
【附图说明】
[0038] 图1是本发明的安装图。
[0039] 图2是本发明的使用状态图。
[0040] 图3是图2的俯视图。
[0041] 图4是图2的A处放大图。
[0042] 图5是图2的B处放大图。
[0043] 图6是图2的C处放大图。
[0044] 图7是图2的C处主视图放大图。
[0045] 图8为跨中截面挠度测点图。
[0046]图中各个标号的含义为：1-地基，2-膨胀螺栓，3-锁紧螺母，4-防撞墙，5-滑动 轨道，6_立柱，7_定滑轮，8_主缆，9_粧基，10-桥台，11-伸缩缝，12-钢丝绳，13-配重块， 14-桥梁防撞护栏，15-桥梁，16-绝缘橡胶垫，17-不锈钢卡头，18-限位孔，19-钢丝绳拉紧 器，20-限位板，21-吊环，22-限位导杆，23-限位环，24-限位杆夹板，25-横梁，26-表架， 27-千分表。
[0047] 以下结合附图对本发明的具体内容作进一步详细解释说明。
【具体实