桥梁挠度监测系统技术方案

一种桥梁挠度监测系统，属于桥梁监测技术领域。本发明专利技术包括警示电路，数据读取设备，计算机，测点处机构，所述的测点处机构与警示电路通过导线相连。本发明专利技术在监测成本和效果之间达到了较好的平衡，能实现桥梁挠度监测的主要目的，降低了监测成本，同时避免了大量冗余数据的出现。从系统本身来说，具有安装与维护简便、量程大、不受恶劣天气的限制，具有广泛的适用性等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种检测
的设备，特别是一种桥梁挠度监测系统。
技术介绍
桥梁的挠度是指桥梁上某一横截面处的形心在垂直于轴的方向发生的纵向线位移的大小。挠度是评价桥梁安全性的重要参数之一，它与桥梁的承载能力及抵御地震等破坏性荷载的能力密切相关，而且过大的挠度会直接影响桥面行车的速度和舒适性。因此对挠度的监测是桥梁健康监测中的重要部分。对桥梁挠度进行监测所需要达到的主要功能有(1)监测桥梁上某横截面处发生的挠度值，并获得挠度沿桥梁横向分布的规律。由于桥梁上有无数多个连续分布的点，对每个点的挠度都进行监测是不可能的，也没有必要，所以一般是在桥梁上选取若干个点来获取挠度数据，这些被选取的点就称为测点。桥梁上预期挠度最大的点和主梁两端边缘处的点一般都应被选为测点，除此之外桥梁长度方向上的任意点都可作为测点，由测量者根据情况自由选定。然后根据这些测点在桥梁上的相对位置和挠度值，进行数据拟合后得到挠度横向分布的规律。(2)将监测到的挠度数据与桥梁相关规范中规定的挠度允许值进行对比，及时发现实测挠度达到最大允许值的情况。经对现有技术的文献检索发现，杨建春，陈伟民在《传感器与微系统》，2006年，第25卷第9期，1～3页发表的“桥梁结构挠度自动监测技术的现状与发展”中虽然介绍的方法能达到挠度监测的目的，但是，在监测成本和效果之间没能做到很好的平衡，监测成本有不断增高的趋势，采集到的数据却出现大量冗余，造成了财力物力的浪费。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的在于克服现有技术之不足，提供一种桥梁挠度监测系统，可以有效地进行挠度监测，避免了采集到的数据出现大量冗余的问题，同时也降低了监测成本。本专利技术是通过以下技术方案实现的，本专利技术包括数据读取设备、计算机、警示电路，测点处机构；测点处机构与警示电路通过导线相连，数据读取设备独立放置，计算机同样也独立放置，所述的测点处机构(为了监测指定测点处的挠度而在该处附加布置的杆状机构)，是指布置于桥梁上预期挠度最大的测点处的第一类吊杆，布置于主梁边缘处的测点处的第二类吊杆，布置于剩余测点处的第三类吊杆。所述的第一类吊杆，其中间杆竖直向下，两个竖向边杆分布在左右两边。竖向中间杆和竖向边杆之间由水平横杆连接。在两个竖向边杆上设有标准尺寸刻度(刻度的零点设在最下端)，且在竖向边杆上到下端的距离为指定值(该指定值为该测点处与相邻测点处之间允许发生的挠度差值，根据设计规范和桥梁的实际尺寸参数可得)处设有电极。所述的第二类吊杆，其形状呈筒状，为竖向布置的开口空心杆，在其下端开口处设有电极。所述的第二类吊杆，其截面形状是圆形，矩形，多边形任一种。所述的第三类吊杆，其形状呈双条竿状，包括竖向的开口空心杆和实心曲形杆两部分。在开口空心杆的下端底部设有电极。实心曲形杆又包括水平横杆和竖向边杆两部分，在竖向边杆上设有标准尺寸刻度(刻度的零点设在最下端)，且在竖向边杆上到下端的距离为指定值(该指定值为该测点处与相邻测点处之间允许发生的挠度差值，根据设计规范和桥梁的实际尺寸参数可得)处设有电极。所述第三类吊杆的开口空心杆，其截面形状是圆形，矩形，多边形任一种。所述的吊杆，第一类吊杆、第二类吊杆、第三类吊杆它们之间的连接关系是第一类吊杆的竖向边杆伸入相邻的第三类吊杆的开口空心杆内，第一类吊杆的水平横杆的上表面与所述开口空心杆的下端面在竖直方向上紧密接触；每个第三类吊杆的竖向边杆伸入相邻吊杆(第三类吊杆或第二类吊杆)的开口空心杆内，其水平横杆的上表面同样与开口空心杆的下端面在竖直方向上紧密接触。这样，各第二类吊杆和第三类吊杆的开口空心杆在竖直方向刚好完全包容内部的竖向边杆。三类吊杆之所以如此进行设计和连接，出发点和功能在于当桥梁发生下挠时，以上吊杆会随所在测点发生下降，其竖向下降量可认为等同于所在测点处的挠度。由于各相邻测点处出现的挠度值是不同的，因此各相邻吊杆的下降幅度不同。按照前述的吊杆间连接关系，在挠度出现前，各第二类吊杆和第三类吊杆的开口空心杆在竖直方向是刚好完全包容了内部的竖向边杆的，而挠度出现后，相邻吊杆下降幅度的差异将导致竖向边杆相对于所在的开口空心杆会发生一定的竖向位移。这一相对位移值就反映出了相邻测点处挠度值的差异。竖向边杆上设置的标准尺寸刻度可以使这一相对位移值清楚地显现出来，为下一步获取各测点的挠度值提供了基础。所述的第一类吊杆，其形状如“山”字。所述的警示电路，布置于各个第二类吊杆和第三类吊杆中的开口空心杆附近；包括电源、信号装置、导线，导线将电源和信号装置串联，并一端连接开口空心杆开口处布置的电极，另一端连接开口空心杆内含的竖向边杆上的电极。警示电路的功能是当监测到的相邻测点处的挠度差值达到桥梁设计规范所允许的最大值时能发出警示信号。这一功能通过如下方式实现根据前述设计，当两相邻测点处的挠度差值达到允许的最大值时，对应于各内含于开口空心杆内的竖向边杆上布置的电极将下降到所在空心杆的开口处，与该处布置的电极相接触的情况，从而使警示电路接通，信号装置开始工作，发出警示信号。所述的数据读取设备，可选自摄像头、数码相机或者望远镜等任一种。观测者使用它来获取设置有刻度的竖向边杆上显示出的刻度数值。本专利技术的基本工作过程和原理在待测桥梁出现挠度之后，根据以上对三类吊杆设计和连接方案的说明，这三类吊杆的设计和连接方案可以使各相邻测点之间出现的挠度差值体现为各个设置有刻度的竖向边杆上显示出的刻度数值，观测者使用数据读取设备获取这些刻度值后，在计算机上处理这些数据，可达到挠度监测的其中一个主要功能，即得到各测点的挠度值以及桥梁横向上挠度分布的规律。当各测点处的挠度值达到最大允许值时，对应于各相邻测点处的挠度差值也达到最大允许值的情况，根据前述警示电路的设计方案，此时将接通警示电路，发出信号，从而实现了挠度监测的另一主要功能。本专利技术达到的上述主要功能，其结构上具有的特点所述的数据读取设备，不与其他部件物理上有任何连接；所述的计算机同样不与其他部件物理上有任何连接，采集到的信息是通过人工输入到计算机的。数据读取设备和计算机在本专利技术中完成第一个主要功能。所述的测点处机构与警示电路通过导线相连，在本专利技术中完成第二个主要功能。本专利技术的有益效果本专利技术在监测成本和效果之间达到了较好的平衡，能实现桥梁挠度监测的主要目的，降低了监测成本，同时避免了大量冗余数据的出现。从系统本身来说，本系统安装与维护简便、量程大、不受恶劣天气的限制，具有广泛的适用性。附图说明图1为本专利技术的系统结构示意图。图2为第一类吊杆的结构示意图。图3为第二类吊杆的形状示意图。图4为图3的A-A剖面示意图。图5为第三类吊杆的形状示意图。图6为图5的B-B剖面示意图。图7为警示电路示意图。图8为数据处理示意图。具体实施例方式以下结合附图对本专利技术的实施例作详细说明本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。对需要进行挠度监测的指定桥梁，首先，在其上选定若干挠度测点，根据挠度分布的定性规律确定预期挠度最大的测点，在该处布置第一类吊杆1，形状如“山”字如附图2所示，在其竖向边杆上距离底部为a的位置处设置电极4，a的取值为该测点与相邻测点之间允许发生的挠度差值，这一差值根据设计规范和桥梁本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种桥梁挠度监测系统，包括数据读取设备、计算机、警示电路，其特征在于，还包括测点处机构；测点处机构与警示电路通过导线相连，数据读取设备独立放置，计算机同样也独立放置；所述的测点处机构，是指：布置于桥梁上预期挠度最大的测点处的第一类吊杆，布置于主梁边缘处的测点处的第二类吊杆，布置于剩余测点处的第三类吊杆。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王艺霖，方从启，刘西拉，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]