一种测量跨水域桥梁挠度的装置及测量方法与流程

本发明属于桥梁结构检(监)测领域，具体涉及一种测量跨水域桥梁挠度的装置及测量方法。

背景技术：

桥梁作为现代交通的重要组成部分发挥着越来越重要的作用，对于社会与经济发展影响深远。但是由于桥梁在设计、建造和施工过程中的各种失误，导致桥梁产生各种问题，甚至造成不可估计的损失。时刻保证桥梁运行的可靠性，是十分重要的课题，具有重要的社会、经济、科学等多重意义。

桥梁挠度(竖向位移)是桥梁结构运营状态的直接反映，是桥梁结构的安全指标之一，是判定桥梁竖向刚度、结构承载力和结构整体性最为重要的技术参数，是桥梁结构安全性能评价、危桥改造和新桥验收的重要指标。

目前桥梁挠度(竖向位移)的检(监)测方法主要有：①根据光学原理制成的水准仪监测方法，该方法或装置存在系统过于复杂、价格昂贵、维护不便、精度不高的问题，不适宜在环境恶劣的工程现场长期连续观测；②利用液位连通器原理制成的挠度监测装置，如中国同济大学申请的发明专利“大跨径桥梁结构挠度监测方法(CN 200310108447.2)”，该液体连通器方法存在液体流动滞渍，准确度不高、重复性不好且不能进行动态挠度、沉降检测的缺点；③基准拉线一角位移监测装置，如中国武汉岩海工程技术有限公司申请的发明专利“一种对工程结构体测量挠度沉降的方法及装置(CN 200610018825.1)”，该装置存在基准拉线容易被外界作用力所扰动，从而导致准确度不高的缺点。

技术实现要素：

本发明的目的之一在于提供一种结构简单、精确度高的测量跨水域桥梁挠度的装置。

本发明的上述目的是通过如下的技术方案来实现的：该测量跨水域桥梁挠度的装置，它包括分别设置于桥面边缘挠度待测点和桥面挠度测量点处的两个定滑轮，一根钢丝通过所述两个定滑轮，所述钢丝两端分别连接较重和较轻的两个重块且使钢丝张紧，较重的重块垂直沉入水底河床作为定点，较轻的重块垂直落下并放置在一个位移测量装置上。

具体的，所述两个定滑轮分别固定在支架上，且两个定滑轮处于同一水平高度。

具体的，所述位移测量装置包括位移传感器，位移传感器位于桥面挠度测量点上，位移传感器通过自身弹簧紧密接触较轻的重块，位移传感器还与信号存储设备或者计算机信号采集系统连接。

具体的，所述两个重块采用相同材料制成，一个体积较大，一个体积较小。

本发明的目的之二在于提供基于上述测量跨水域桥梁挠度的装置的测量方法，该包括如下步骤：

(1)安装用于固定两个定滑轮的支架；支架的设计满足两个定滑轮在桥梁结构挠度测量中的使用需求，其中，一个定滑轮设置在桥面边缘挠度待测点处，该处定滑轮用支架固定，另一个定滑轮设置在桥面挠度测量点处，该处定滑轮用支架固定，两个定滑轮设置于同一水平线上；

(2)将一根钢丝由步骤(1)所述两个定滑轮引导，通过桥面边缘处定滑轮的钢丝一端连接较大重物，保持垂直沉入水底；通过桥面挠度测量点处的钢丝另一端连接较小重物，较小重物压在位移传感器上，位移传感器通过自身弹簧紧密接触较小重物；

(3)步骤(2)所述位移传感器设置在桥面挠度测量点处的正上方，利用重物的自重使钢丝整体处于张紧状态，则钢丝、重物、位移传感器及待测点位于同一垂直线上；

(4)在钢丝处于紧绷状态下，桥面受荷载作用产生竖向位移，利用位移传感器测量出桥面边缘挠度待测点在荷载作用下的挠度变化。

本发明针对跨水域桥梁的挠度测量，相比精密水准仪测量桥梁挠度，测量精度更高。本发明主要采用钢丝、定滑轮和重物，用位移测量装置测量桥梁挠度，所需设备较少，费用低，重复性好，测量精度可到达0.01mm，对于刚度较大、荷载作用下挠度较小的桥梁特别适用。

附图说明

图1是本发明装置的安装结构示意图。

图2是本发明装置测量桥面整体下挠时的结构示意图。

图3是本发明装置测量桥面扭转变形时的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的描述。

参见图1至图3，本实施例的测量装置包括设置于桥面边缘挠度待测点的定滑轮2和设置于桥面挠度测量点9处的定滑轮3，钢丝1通过定滑轮2和定滑轮3，钢丝1左端连接较重的重块6，钢丝1右端连接较轻的重块7，且使钢丝1张紧，重块6和重块7采用相同材料制成，重块6体积较大，重块7体积较小，两重物体积相差不宜过大。较重的重块6垂直沉入水面10底下的河床11上作为定点，较轻的重块7垂直落下并放置在位移传感器8上，位移传感器8位于桥面挠度测量点9上，位移传感器8通过自身弹簧紧密接触较轻的重块7，位移传感器8与计算机信号采集系统连接(位移传感器与计算机信号采集系统为现有成熟技术，在此不再赘述)。从图1中可见，定滑轮2固定在支架4上，定滑轮3固定在支架5上，且定滑轮2和定滑轮3处于同一水平高度。

本实施例的工作过程是：重块6和重块7利用自重将钢丝1一端固定于水底，另一端放置在位移传感器8上，则钢丝1张紧，桥梁受荷载作用，产生竖向位移，桥面边缘挠度待测点和桥面挠度测量点产生竖向位移差，则位移传感器8产生相应读数，该读数即为桥面边缘处的挠度(竖向位移)。当桥梁发生整体下绕和扭转变形时，桥梁边缘挠度测量示意图如图2，图3所示。