[发明专利]精确测量吊索（杆）拱桥主拱肋挠度的方法及其装置

说明书

技术领域

本发明属于上承式和中承式吊索（杆）拱桥荷载试验检测技术领域，尤其涉及一种精确测量吊索（杆）拱桥主拱肋挠度的方法及其装置。

背景技术

吊索（杆）类拱桥包括上承式和中承式拱桥，由主拱肋、横向联系和悬吊系统组成，主拱肋多数采用钢管混凝土结构，悬吊系统采用高强钢绞线或精轧钢筋。此类桥型可以降低桥面高程、缩短两端引桥长度，当然仍然具有同传统的下承式拱桥一样的良好跨越性能，拱脚可直接布设在河道或峡谷两岸，中间不需要设置桥墩，尤其是跨越深谷，更突显其造价和技术上的优势。随着现代交通的发展，大跨径的上承式和中承式拱桥越来越多，在交通线路中起着举足轻重的作用。为掌握这类桥梁技术状况、了解其承载能力，定期对其进行检测非常必要，而荷载试验是最直接的判断桥梁承载能力的检测方法，试验时主拱肋的挠度又是非常重要的判断依据之一，因此，主拱肋的挠度是荷载试验检测的必测参数。

测量结构挠度常用的仪器设备有全站仪、光电挠度仪、GPS系统、连通管水准仪、精密水准仪、位移计等。

上承式和中承式拱桥在等效设计荷载的试验荷载作用下，主拱肋的挠度一般不大，百米跨径的拱桥在10mm左右，因此，要求测量精度达到亚毫米级。目前主要使用全站仪和光电挠度仪进行测量，但是使用这两种仪器时，只能架设在桥址附近稳定、通视的地基上，由于桥梁较长，视距都较大，更主要是仪器精度以及测量误差导致不能到达亚毫米级，其测量数据对主拱肋变形趋势的定性判断尚可，但要较为准确对比计算值定量的分析还不够。使用GPS系统静态模式测量，测试时间较长，大多数情况下试验交通管制的时间不允许，更何况仪器精度也无法达到毫米级的要求。使用连通管水准仪测量，要求基准点和测点基本要保持在同一水平面上，主拱肋是竖向弯曲结构，高差较大，不能满足这一要求，因此无法使用连通管水准仪测量其挠度。精密水准仪的测量精度可达0.01mm，满足测量要求，但是由于主拱肋大部分处于高空，坡度很陡，无法直接在拱圈上架设水准仪测量其挠度。位移计精度（可达0.005mm，甚至更高）同样也满足测量要求，但此类拱桥跨径和失高较大，更何况主拱肋正下方是桥面结构，试验时同样也有变形，不能搭设要求没有变形的测试支架来直接使用位移计测量。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种科学合理、简单易行、精度较高的精确测量吊索（杆）拱桥主拱肋挠度的方法及其装置。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：精确测量吊索（杆）拱桥主拱肋挠度的方法，使用精密水准仪测量桥面在试验荷载作用下挠度Δ2，同时使用位移计测量桥面和主拱肋的相对挠度Δ1，再利用几何关系式Δ=Δ2-Δ1精确计算出主拱肋的挠度Δ。

上述精确测量吊索（杆）拱桥主拱肋挠度的方法，包括以下步骤：

<1>在桥址附近稳定的地基上埋设方便水准测量的基准点；

<2>在主拱肋的测试截面悬吊一根钢绞线，钢绞线下端挂一重锤使钢绞线绷紧；在重锤侧面捆绑位移计，位移计指针抵触在水平牢固粘在桥面的钢垫板上，用以测量加载时桥面和主拱肋的相对挠度Δ1；

<3>在钢垫板上布设有桥面挠度观测点，使用精密水准仪，在试验加载分别前后按照二等水准测量标准，优先选用闭合路线从基准点引测，两次测量计算出其高程的变化量Δ2；

<4>根据几何关系，计算主拱肋试验加载时的挠度Δ=Δ2-Δ1。

钢绞线公称直径不大于5.0mm；重锤底部距桥面约15cm，重锤重量为悬吊钢绞线重量的8～12倍，且不小于5.0kg；钢垫板尺寸为15cm×25cm，厚度为5mm，长边平行桥横向安放。

钢绞线公称直径为3.0mm。

步骤<2>中，在桥面设置一个三脚架上，三脚架上端固定一个套夹，套夹内径比钢绞线直径大1.0mm，在离桥面1.0m左右的高度套住钢绞线。

精确测量吊索（杆）拱桥主拱肋与桥面相对挠度的装置，包括钢绞线、重锤、位移计，钢绞线下端挂重锤使钢绞线绷紧，重锤侧面捆绑位移计。

上述精确测量吊索（杆）拱桥主拱肋与桥面相对挠度的装置，还包括三脚架，三脚架上端固定一个套夹，套夹套住钢绞线。