[发明专利]一种桥梁动挠度在线监测方法与系统

权利要求书

1.一种桥梁动挠度在线监测系统，其特征在于：包括光电成像系统、反光装置（3）以及数据处理装置（5），所述光电成像系统包括数字成像装置（4）、红外补光装置（1）和成像目标板（2）；所述反光装置（3）包括若干反光板和可旋转的反光板固定件，反光板通过反光板固定件悬挂于待测桥梁各个挠度监测断面下方；所述红外补光装置（1）安装在桥梁（6）与桥墩（7）内侧的连接处，安装高度高于全部桥梁挠度监测断面的反光板上边缘，所述红外补光装置（1）照射范围覆盖全部反光板，且各个反光板之间在桥梁量程内任意挠度下无相互遮挡；所述成像目标板（2）竖直安装在红外补光装置（1）同一侧的桥墩内侧，用于接收全部反光板反射的红外光斑；所述数字成像装置（4）和数据处理装置（5）安装在成像目标板（2）对侧的桥墩内测，数字成像装置（4）与数据处理装置（5）之间设有数字链路，数字成像装置（4）用于拍摄带有全部反光板反射的红外光斑的成像目标板图像并传输至数据处理装置（5），数据处理装置（5）用于计算每个红外光斑的相对偏移尺寸，并根据相对偏移尺寸计算桥梁的挠度测量值。

2.根据权利要求1所述的桥梁动挠度在线监测系统，其特征在于：所述桥梁挠度监测断面的反光板设置规则为：全部桥梁挠度监测断面下悬挂的所有反光板高度一致；桥梁跨度方向至少在L/4、L/2、L3/4这三个桥梁挠度监测断面下安装反光板，L为桥梁跨度；桥梁宽度方向不同桥梁挠度监测断面下的反光板相互错开，宽度方向各个反光板间距不小于2b，不大于4b，b为反光板宽度。

3.根据权利要求1或2所述的桥梁动挠度在线监测系统，其特征在于：所述反光板固定件从上到下依次分为第一节段、第二节段和第三节段，第一节段的顶部固定连接到桥梁挠度监测断面底部的监测点，第一节段与第二节段之间为360度旋转连接，同时该旋转连接处设有锁止机构；第二节段与第三节段之间为±30度以内的旋转阻尼连接，旋转面为桥梁跨度高度所在平面；第三节段面向两个桥墩的两侧分别设有反光板。

4.根据权利要求3所述的桥梁动挠度在线监测系统，其特征在于：所述第三节段的重心位于距离第三节段底部不超过第三节段高度的1/5处。

5.根据权利要求3所述的桥梁动挠度在线监测系统，其特征在于：所述第二、三节段高度为5~30cm。

6.根据权利要求3所述的桥梁动挠度在线监测系统，其特征在于：所述反光板为正方形的宽度为5~15cm的平面反光镜。

7.根据权利要求1或2所述的桥梁动挠度在线监测系统，其特征在于：所述红外补光装置（1）为点光源。

8.根据权利要求1或2所述的桥梁动挠度在线监测系统，其特征在于：所述成像目标板（2）为黑色哑光表面。

9.根据权利要求1所述的桥梁动挠度在线监测系统的桥梁动挠度在线监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）在待监测桥梁上安装桥梁动挠度在线监测系统，在L/4、L/2、L3/4这三个待测点安装反光板，L为桥梁跨度；

2）在待监测桥梁未加载前先对每个待测点进行测量，红外补光装置（1）发出红外光照射到反光板上，经反光板反射后在成像目标板（2）上形成红外光斑，数字成像装置（4）采集成像目标板（2）的数字图像，并传输到数据处理装置（5）进行处理，得到红外光斑在成像目标板上的初始位置坐标(x0,y0)；

3）在桥梁加载后再次对待测点进行测量，得到红外光斑的实时位置坐标(x1,y1)，则待测点两次测量的红外光斑位置沿x方向和y方向的距离之差分别为Δx=x1－x0和Δy=y1－y0，由此得到待测点的不含桥梁的徐变自重挠度；

4）对于某一时刻测量得到的多个待测点的挠度，以及两端的两个支点处挠度为0，经过样条插值后，拟合出桥梁在该时刻的挠曲线，从而得出桥梁动挠度在线监测结果。