[实用新型]桥梁静态挠度监测装置

说明书

技术领域

    本实用新型涉及一种桥梁健康监测设备，尤其涉及一种桥梁静态挠度监测装置。

背景技术

    随着桥龄的增长，桥梁下挠问题不可避免，为了防止因过大幅度的下挠致使桥梁结构出现破坏，有必要对桥梁进行长期挠度监测，而管养者更关心桥梁的静态挠度变化，因此特别应该针对桥梁静态挠度进行长期监测及预警。

纵观国内外桥梁挠度测量技术研究，基本方法有：百分表（尺）、千分表（尺）、悬垂法（悬丝法）、经纬仪、水准仪（一般水准仪、自动安平水准仪、精密水准仪、电子水准仪）、全站仪、测量机器人（智能全站仪）、静力水准装置、摄影测量法、线性差动变压器法（Linear Variable Differential Transformer，LVDT）、激光多普勒测振仪（Laser Doppler Vibrometer，LDV）、加速度传感器、专用挠度测量仪（如激光挠度仪）、GPS变形测量法、微波干涉仪（Microwave Interferometer）测量法、张力线法、竖杆式挠度监测法、低频拾震器、陀螺仪、基于加速度传感器或者倾角传感器间接估计桥梁挠度系列方法、基于光电图像的系列装置及方法、基于连通管方式的系列装置和方法等。每一种挠度测量技术都有各自的特点及适用范围，而目前基于连通管方式的挠度监测技术因其物理概念明确、测量结果相对可靠应用最为广泛。

基于连通管方式的挠度监测技术的基本原理是：在桥梁上铺设连通管，且连通管与各个测点处的传感器、基准位置的容器全部连通，整个连通管内装上液体，当桥梁挠曲变形时，测点处的液位发生变化，通过传感器采集液位变化而间接得到挠度。按照采集液位变化所用的传感器类型，可分为液位传感器法和液压传感器法。按照连通管内的液体在变形过程中是否流动，可分为液体流动式的连通管法挠度监测技术和液体静止式的连通管法挠度监测技术。

液体流动式的连通管法挠度监测技术的基本原理是：基于连通管静压平衡原理提出的，即在大气压作用下各连通分管内的液面处于同一水平位置，所采用的测量液位变化的传感器既有液位传感器又有液压传感器，主要用于监测桥梁静态挠度。例如授权公告号CN201387376Y公开的“一种挠度监测系统”就是基于此原理，只是所使用的传感器为光纤光栅挠度传感器，但存在的缺点是：当液体蒸发时，会导致整个液位水平面下降，各测点传感器的读数将会发生变化，导致挠度测量结果不准确。还有些方法在基准点（水箱）处再安装一个液位传感器，其它测点所测得的液位值与基准传感器液位值之差作为该点的挠度，虽能较好解决液体挥发所带来的误差，但基准传感器的精度和稳定性至关重要，测点传感器与基点传感器之间本身的相对系统误差可能会降低精度和准确度，同时，若连通管受温度影响出现热胀冷缩现象，则连通管内液位将会发生变化，也会导致挠度结果不准确。

液体静止式的连通管法挠度监测技术的基本原理：连通管内的液体保持静止，液位平面也保持不变，当桥梁挠度变形时，测点传感器的位置相应发生变化，传感器与液位面的压力差将发生改变，通过液压传感器采集桥梁变形前后的传感器压力差信号，间接换算得到挠度变形值。但是，此系列方法受连通管管内液体密度ρ、当地大气压强g、环境温度变化的影响较大，即使可以通过双基点法从理论上来消除ρg的影响，但是桥梁在振动情况下，安装在桥梁上的连通管装置及传感器也会跟着振动，致使连通管内产生较大的附加压力，由于液压传感器对力特别敏感，所以增加了测量噪声而使精度受限，不适合桥梁静态挠度监测。

实用新型内容

针对背景技术中的问题，本实用新型提出了一种桥梁静态挠度监测装置，其结构为：所述桥梁静态挠度监测装置由大水箱、小水箱、潜水泵、两个投入式液位传感器、U形连通管、控制器、高精度液位传感器和串口继电器组成；所述小水箱设置于大水箱内，小水箱下底面与大水箱内底面固定连接，小水箱外壁与大水箱内壁所围空间形成一个半封闭容器；大水箱的侧壁上设置有排液口，小水箱的侧壁上设置有排液孔，排液孔的高度高于排液口；潜水泵设置于半封闭容器内，潜水泵的出水端与小水箱上端连通，且潜水泵的出水端高度高于排液孔，潜水泵能将半封闭容器内的水抽送至小水箱内；第一投入式液位传感器设置于小水箱内，第二投入式液位传感器设置于半封闭容器内；U形连通管一端贯穿大水箱底部后与小水箱底部连通，U形连通管另一端与高精度液位传感器的测量端连通；两个投入式液位传感器、高精度液位传感器和串口继电器均与控制器电气连接，串口继电器与潜水泵电气连接。