[发明专利]桥梁挠度和位移的监测装置及监测方法

说明书

技术领域

本发明属于桥梁领域，具体来说涉及的是一种桥梁挠度和位移的监测装置及监测方法，用以检测和监测桥梁的垂向和纵向位移。

背景技术

桥梁作为交通大动脉的重要组成部分，在国家经济建设与社会发展中发挥着极为重要的作用。由于受环境、使用、老化等因素的影响，桥梁常常会出现垂向和测向变形(通常所说挠度)，也会出现纵向变形(通常所说位移)，这些变形是桥梁健康状况的重要表现，如果变形到了一定程度，桥梁就会出现垮塌。

因此桥梁的挠度/位移检测和监测技术很早就受到了人们的重视，它旨在及时捕捉桥梁的挠度/位移信息，以维护桥梁的长期健康安全、保护人民的生命财产。但就现有的技术来看，目前所出现的桥梁挠度/位移监测装置与方法还有这样那样的不足，有待改进。如中国专利200310108447.2公开的“大跨径桥梁结构挠度监测方法”采用水箱和水管连接装置，利用桥梁变形引起水压力变化的规律来检测桥梁挠度的方法容易受环境温度因素的影响，且不可以检测位移。

又如中国专利200510020375.5公开的“二维、大量程激光挠度/位移测量方法及装置”以及中国专利200510057473.6公开的“位移/挠度检测和监测装置及方法”等采用激光照射装置以及视频采集装置来检测桥梁挠度和位移的光电方法，是目前研究比较多的方法。该类方法的主要内容是：将激光头安装在桥梁的检测位置(如桥梁跨中)，在一个比较稳定的位置(如桥墩处)安装一个固定的接收屏，在接收屏的后面安装一个摄像头视频采集设备，视频采集设备与计算机相连接。检测时首先让激光头发射的激光束几乎垂直地照射在接收屏上，形成光斑，经摄像设备对光斑和一些标记成像，再通过计算机计算激光光斑的当前位置相对初始标定位置的变化，来识别桥梁的挠度和位移。可以看出，光电方法虽然利用了视频采集技术的一些优点，如成本越来越低，受环境温度影响小，以及激光束的集光特性等优点，但由于需采集激光束光斑，激光头与接收装置的距离一般较远，对激光束光斑的位置定位要求较高，因此检测和监测效果容易受天气、桥梁跨距、桥梁扰动等因素的影响。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明提出一种成本低、使用条件低、安装调试方便、检测效果好、稳定性好、使用范围广，可长期、远距离监测的线检测挠度和位移监测装置，用于桥梁侧向位移可以忽略不计的情况。

本发明的第二个目的还在于是提供一种检测方法，用于桥梁侧向位移可以忽略不计的情况下桥梁挠度和位移的监测。

为实现本发明的第一个目的，采用如下技术方案：

一种桥梁挠度和位移的监测装置，包括一个安装在桥梁待检测位置上的视频采集设备，其特征在于：在所述的桥梁下方对向所述视频采集设备的摄像头的位置有一个竖向的遮挡屏通过支架安装在桥梁的待检测点上，在所述的遮挡屏与视频采集设备之间靠近遮挡屏的位置有一根水平绷紧的基准线被固定在桥梁不易发生位移的位置上，基准线上固定有颜色与遮挡屏不同的均匀直圆管或直圆杆，在直圆管或直圆杆的正下方位置有与其平行的等效直线圆杆或等效直线圆管固定在所述的遮挡屏上；还有一台计算机与所述的视频采集进行通讯和对数据进行处理；并有一个为所述的均匀直圆管或直圆杆及等效直线圆杆或等效直线圆管照明的光源。

所述的基准线可以为一根细线，一端固定在桥梁一端的桥墩上，另一端绕过一个固定在桥梁另一端桥墩上的滑轮，并在端部拴有一个悬锤。

所述的视频采集设备可以为数码摄像机或数码照相机。

为了实现本发明的第二个目的，采用如下技术解决方案：

该技术主要用于桥梁侧向位移可以忽略不计的情况，其方法为：

(1)在桥梁两处不易变形的位置确定一条沿桥梁方向延伸、水平的绷紧线作为基准线；

(2)在桥梁上待检测位置的正前方安装一个遮挡屏，遮挡屏固定在桥梁上，而绷紧基准线位于遮挡屏与待检测位置之间并靠近遮挡屏；

(3)在绷紧基准线上正对待检测位置固定一根颜色突出、不易变形的均匀直圆管或直圆杆，它在视频采集设备中的图像将为一个狭长的矩形，监测过程中利用该矩形容易较精确地确定绷紧基准线的位置以及直圆管的实际位置；