一种混凝土梁无支架挠度测量装置及其测试方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种混凝土梁无支架挠度测量装置及其测试方法，属于桥梁测量技术领域，本发明专利技术通过将三个拉线式位移传感器分别固定在混凝土梁的跨中线和两侧固定钢管支撑线上，并通过对拉线式位移传感器进行改进，消除了拉线式位移传感器的测量误差，通过三个拉线式位移传感器即可对混凝土量的挠度进行测量；本发明专利技术使用拉线式位移传感器进行混凝土梁无支架挠度测量，测量成本低，且能消除拉线式位移传感器的测量误差，成本低

【技术实现步骤摘要】
一种混凝土梁无支架挠度测量装置及其测试方法


[0001]本专利技术属于桥梁测量
，具体的说，涉及一种混凝土梁无支架挠度测量装置及其测试方法
。

技术介绍

[0002]目前桥梁荷载试验中测量挠度的仪器主要分为机械式和光电式
。
机械式主要有百分表
、
千分表
、
挠度计等；电子式有电阻式位移计和应变式位移计；光学仪器主要是水准仪和全站仪
。
机械式仪表安装方便
、
测量精度高
、
对环境适应性强
、
工作直观可靠
、
可重复使用，但灵敏度相对较低，使用时需搭设支架，不便于远距离操控，并难以自动量测和记录
。
连通管法操作简单
、
数据可靠
、
无累积误差
、
受环境影响小
、
测量速度快，可与自动化采集系统连接实现数据自动采集，但精度较低且对测量人员的操作水平要求较高
。
电测位移计精度高
﹑
数据采集方便，与自动化采集系统连接可实现自动采集，采集时间短，但桥下也需搭设支架，具有一定的现场局限性
。
精密水准仪原理简单
﹑
精度较高，不需要搭设支架，但测试距离有限，且对现场通视条件和观测者的业务水平要求较高
。
精密水准仪测量分为无基点水准法和有基点水准法，前者在测量时不需要参考点，效率较高
。
全站仪自动化程度高
、
测距远
、
测量时间短，不需要搭设支架，但是精度较低，仅适用于大跨径桥梁
。
[0003]现有的桥梁挠度测量方法或精度不高，或需要支架，架设繁琐，或操作要求和环境要求较高，并不能满足对于现有桥梁的挠度检测
。

技术实现思路

[0004]本专利技术使用拉线式位移传感器进行混凝土梁无支架挠度测量，测量成本低，且能消除拉线式位移传感器的测量误差，得到一种低成本
、
高精度的桥梁挠度测量方法
。
此外，本专利技术的方法还可以用于弯桥的曲率半径测量
。
[0005]拉线式位移传感器的构造见附图1，包括力平衡机构
、
轮毂
、
钢丝线
、
传感元件
、
信号处理部件和电缆
。
拉线传感器是利用高柔韧性复合钢丝来测量位移的
。
钢丝通过弹簧被绕于滚筒之上，由此将位移转变成旋转运动
。
滚筒直接与一个精密旋转编码器连接在一起，位移量从而转变成电流
、
电压或数字脉冲形式输出
。
[0006]专利技术人发现，传统的拉线式位移传感器在变角度的工作条件下，会产生相应误差
。
拉线式位移传感器构造如附图2所示，在拉线式传感器测量角度变化时，会产生如附图3所示问题
。
图中实线代表试验前拉线式位移传感器位置；虚线代表试验后拉线式位移传感器位置；
K
点是拉线式位移传感器固定点；
O
点是试验前拉线式位移传感器钢丝线出口；
O
’
点是试验后拉线式位移传感器出口；
A
为试验前被测对象位置；
B
为试验后被测对象位置；
OA
是试验前测量距离；
OB
是理想情况下试验后测量距离；
O
’
B
是试验后测量距离
。
由于拉线传感器在使用时，固定位置在传感器的中心位置
K
，而测点位置在钢丝线的出口
O
，因此在试验中拉线式位移传感器在发生旋转时，测量距离就会发生改变，如图中理想情况下的测量长度应为
OB
段，但实际测量长度为
O
’
B
，故在角度改变后会出现试验误差
。
[0007]本专利技术通过对拉线式位移传感器进行改进，消除了拉线式位移传感器的测量误差，且通过三个拉线式位移传感器在混凝土梁上的布置及固定方式，通过三个拉线式位移传感器即可对混凝土量的挠度进行精确测量，鉴于此，本专利技术提供了一种混凝土梁无支架挠度测量装置及其测试方法
。
[0008]所述的混凝土梁无支架挠度测量装置包括混凝土梁
、
三个拉线式位移传感器
。
[0009]混凝土梁的跨中线上和梁体两侧固定钢管支撑线上分别开设一个固定孔，三个固定孔开设在混凝土梁截面的同一侧，且跨中线上固定孔高于两侧固定钢管支撑线上固定孔；三个拉线式位移传感器分别固定在三个固定孔内；三个拉线式位移传感器的钢丝绳依次固定在下一个拉线式位移传感器的钢丝绳出口管的管口处，三个拉线式位移传感器的钢丝绳围成一个三角形
。
[0010]进一步的，三个拉线式位移传感器的钢丝绳在同一个平面上
。
[0011]进一步的，所述的拉线式位移传感器的钢丝绳出口管的端口处设有固定板，固定板的底部
、
正对钢丝绳出口管的管口设有螺栓；拉线式位移传感器通过螺栓固定在固定孔内
。
[0012]进一步的，所述固定板采用塑料材质；其上端面为与钢丝绳出口管相贴合的弧形面
。
[0013]进一步的，还包括对混凝土梁施加负载的设备
。
[0014]进一步的，对混凝土梁施加负载的设备为千斤顶
。
[0015]使用上述的混凝土梁无支架挠度测量装置进行混凝土梁无支架挠度测量的方法，包括以下步骤：
[0016](1)
将三个拉线式位移传感器分别固定在三个固定孔处；
[0017](2)
将拉线式位移传感器的钢丝线依次固定在下一个拉线式位移传感器的钢丝绳出口管的管口处，将钢丝绳绷紧，三个拉线式位移传感器的钢丝线围成一个三角形，得到三角形的三边长分别为
L1、L2、L3
；计算出此时的三角形的高为，
[0018][0019](3)
对混凝土梁的跨中位置进行加载，三角形的三条边的边长发生变化，分别为
L1
’
、L2
’
、L3
’
，计算出变化之后三角形的高，
[0020](4)
计算加载前后的三角形的高度变化，即得混凝土梁的挠度，
[0021]f
＝
H
‑
H
’
[0022]式中，
[0023]H
为加载前三角形的高；
L2
为加载前三角形的底边长；
L1/L3
为加载前三角形的两个腰长；
H
’
为加载后三角形的高；
L2
’
为加载后三角形的底边长；
L1
’
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种混凝土梁无支架挠度测量装置，其特征在于，包括混凝土梁
、
三个拉线式位移传感器；在混凝土梁的跨中线上和梁体两侧固定钢管支撑线上分别开设一个固定孔，三个固定孔开设在混凝土梁截面的同一侧，且跨中线上固定孔高于两侧固定钢管支撑线上固定孔；三个拉线式位移传感器分别固定在三个固定孔内；三个拉线式位移传感器的钢丝绳依次固定在下一个拉线式位移传感器的钢丝绳出口管的管口处，三个拉线式位移传感器的钢丝绳围成一个三角形
。2.
根据权利要求1所述的混凝土梁无支架挠度测量装置，其特征在于，三个拉线式位移传感器的钢丝绳在同一个平面上
。3.
根据权利要求1或2所述的混凝土梁无支架挠度测量装置，其特征在于，所述的拉线式位移传感器的钢丝绳出口管的端口处设有固定板，固定板的底部
、
正对钢丝绳出口管的管口设有螺栓；拉线式位移传感器通过螺栓固定在固定孔内
。4.
根据权利要求3所述的混凝土梁无支架挠度测量装置，其特征在于，所述固定板采用塑料材质；其上端面为与钢丝绳出口管相贴合的弧形面
。5.
根据权利要求3所述的混凝土梁无支架挠度测量装置，其特征在于，还包括对混凝土梁施加负载的设备
。6.
使用权利要求1至5任一项所述的混凝土梁无支架挠度测量装置进行混凝土梁无支架挠度测量的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)
将三个拉线式位移传感器分别固定在三个固定孔处；
(2)
将拉线式位移传感器的钢丝线依次固定在下一个拉线式位移传感器的钢丝绳出口管的管口处，将钢丝绳绷紧，三个拉线式位移传感器的钢丝线围成一个三角形，得到三角形的三边长分别为
L1、L2、L3
；计算出此时的三角形的高为，
(3)
对混凝土梁的跨中位置进行加载，三角形的三条边的边长发生变化，分别为
L1
’
、L2
’
、L3
’
，计算出变化之后三角形的高，
(4)
计算加载前后的三角形的高度变化，即得混凝土梁的挠度，
f
＝
H

【专利技术属性】
技术研发人员：郑军涛，赵世琪，邹代灵，卢柱洋，牛艳伟，杨琴，李航，
申请(专利权)人：深圳中铁二局工程有限公司长安大学东莞市城建工程管理局，
类型：发明
国别省市：