[发明专利]初始大高差结构的竖向位移监测装置和方法

说明书

本发明公开了初始大高差结构的竖向位移监测装置和方法，装置包括：测点储液罐，其内灌装有液体；一对测试端储液罐，其上部相同高度处分别对应设置有贯通外部的通孔，一对测试端储液罐底部通过第一连通管连通为一体式结构，所述第一连通管上设置有第一阀门，其中一测试端储液罐底部还与所述测点储液罐通过第二连通管连通，一对测试端储液罐上表面均具有相同的开口；差压传感器，其负极端和正极端分别通过管道密封连通一对测试端储液罐的开口。本发明的装置以及利用装置进行测量的方法成功消除了初始高差对亚毫米级竖向位移自动化监测的影响，也有效避免了温度和大气压对监测结果的影响。

技术领域

本发明涉及土木工程技术领域。更具体地说，本发明涉及初始大高差结构的竖向位移监测装置和方法。

背景技术

由于压力传感器的量程是有限的，一般仍可满足结构竖向位移的相对变化的测量。但工程实践过程中，存在一些结构，其各构造部分的初始高差达到几米、数十米甚至百米以上，但竖向位移相对变化值很小，有的仅为毫米级甚至亚毫米级的情况，即初始大高差结构的小变形监测问题，此类问题包括诸如拱桥主拱结构的竖向变形问题、房建结构屋顶主梁竖向变形问题及桥墩沉降监测问题等。此种情况下的测量既要求测量仪器量程足够大以适应结构各部位的初始较大高度差，又要求仪器精度足够高以实现对其竖向微小变形值的高精度测量，多数情况下还要求实现在线、远程及自动化监测。

目前的既有技术及相关设备，如精密水准仪、全站仪、光电挠度仪及GPS等均难以达到此要求：(1)百(千)分表等位移计法，水准仪、全站仪等光学仪器测量法，均属于短期、人工测量，存在耗费时间和人力、实时性不强、测点附近需要固定点等缺点。(2)倾角仪法、激光图像法、GPS、惯性测量法、光电液位连通管法、压力变送器法、张力线法等均可实现自动测量，但均存在不足，如倾角仪法要求的轴线与桥轴线平行安装不易实现；图像法受大气能见度影响较严重，在雨、雾、霾等能见度差的天气难以正常工作；GPS在竖向位移方向精度较低，且易受构件遮挡，目前仅适用于大跨径结构的竖向位移监测；惯性测量法对低频位移存在失真现象且不能测量竖向静态位移；光电液位连通管法属于开放式连通管，液面震荡、液体蒸发、管道摩阻力、具有时变特性的大气场等降低了其测试精度和长期稳定性，且很难考虑温度变化的影响、设备成本较高，其难以满足具有初始大高差特性结构的小变形测试所需的超大量程和高精度，且对施工安装垂直度要求很高即环境适应性较弱；张力线法的精度较低，测试过程需进行复杂的运算，同时构造复杂、成本较高，且难以布设与满足有效监测该类结构竖向位移。

发明内容

本发明的一个目的是提供初始大高差结构的竖向位移监测装置和方法，成功消除了初始高差对亚毫米级竖向位移自动化监测的影响，也有效避免了温度和大气压对监测结果的影响。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种初始大高差结构的竖向位移监测装置，包括：测点储液罐，其内灌装有液体；一对测试端储液罐，其上部相同高度处分别对应设置有贯通外部的通孔，一对测试端储液罐底部通过第一连通管连通为一体式结构，所述第一连通管上设置有第一阀门，其中一测试端储液罐底部还与所述测点储液罐通过第二连通管连通，一对测试端储液罐上表面均具有相同的开口；差压传感器，其负极端和正极端分别通过连接管道密封连通一对测试端储液罐的开口。

优选的是，所述第二连通管上也设置有第二阀门。

优选的是，所述通孔处均设置有密封通孔的控制螺栓。

优选的是，所述差压传感器为液体差压传感器或气体差压传感器。

优选的是，所述差压传感器电连接数字显示器。

优选的是，所述差压传感器电连接数据传输模块，所述数据传输模块有线连接或者无线连接数据接收与存储处理设备。