[实用新型]磁悬浮式桥梁挠度测量装置

说明书

技术领域

本实用新型属于桥梁挠度测量技术领域，尤其涉及一种磁悬浮式桥梁挠度测量装置。

背景技术

在当今土木工程行业中，挠度测量广泛地应用于建筑、铁路、桥梁、交通、大坝等结构上。结构的挠度测试是工程人员进行结构设计优化，了解结构受力状态以及保证结构安全的一个重要环节。例如，在大跨度桥梁的施工过程以及营运过程的长期健康监测、桥梁荷载试验当中，对关键截面的桥梁挠度进行监测和测量，是评价桥梁结构安全状态的重要指标和依据。

常见的挠度测试方法有水准测量、位移计法、静力水准法、雷达法等，这些方法均需要在桥外设置固定点，通过测量桥上测点相对于桥外固定点的高程或位移变化来得到桥梁的挠度。位移计法等接触式测量方法精度高，测试便捷，但当桥梁跨越江、河、山涧等障碍物，或跨越城市道路时，由于不能布设固定支架，存在接触式位移测量仪器(如位移计等)无法安装的困难。非接触式位移监测仪器(如静力水准仪、雷达等)和水准测量方法，可实现绝大部分桥梁的挠度测试，但在长大桥梁的挠度测试当中，存在比较明显的缺点：静力水准仪方法存在现场安装时间长、成本高、对大纵坡桥梁应用困难；而雷达方法在长大桥梁上的精度无法满足、测试效率低；水准测量需要逐站传递高程，长大桥梁由于测点多，距离远，一次水准测量时间相当长，人力成本高，同时人为因素影响大。为此，要精准、快速测试长大桥梁挠度变得十分困难，也是目前桥梁检测工程领域的一大技术难题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种磁悬浮式桥梁挠度测量装置，以实现高精度、便捷地测量桥梁挠度，该装置及方法广泛适用于桥梁荷载试验、健康监控等技术领域。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

磁悬浮式桥梁挠度测量装置，主要由高精度微型直线电机、外套筒和可调节水平的安装底座组成；高精度微型直线电机竖直向安装于外套筒内，外套筒置于安装底座上；高精度微型直线电机上安装有悬浮质量块，高精度微型直线电机顶部安装有测距仪，高精度微型直线电机具有控制器并由控制器控制为悬浮质量块提供等于其重力的恒定悬浮力。

高精度微型直线电机为电磁式圆筒直线电机，最大行程大于10cm，最大负载为悬浮质量块重力的2倍以上。

安装底座具有三个脚螺旋及一个圆水准泡。

控制器包含悬浮质量块位置检测反馈系统。

测距仪选用精度为0.01mm级的高精度测距仪，测量频率大于10Hz。

高精度微型直线电机和测距仪由供电电池提供电源。

针对现有桥梁挠度测试方法存在的问题，发明人设计制作了一种磁悬浮式桥梁挠度测量装置，主要由高精度微型直线电机、外套筒和可调节水平的安装底座组成；高精度微型直线电机竖直向安装于外套筒内，外套筒置于安装底座上；高精度微型直线电机上安装有悬浮质量块，高精度微型直线电机顶部安装有测距仪，高精度微型直线电机具有控制器并由控制器控制为悬浮质量块提供等于其重力的恒定悬浮力。该测量装置基于磁悬浮原理，利用高精度微型直线电机为悬浮质量块提供恒定竖向力，使质量块悬浮的绝对高度保持不变，形成挠度测试当中的固定点(即自身内部实现固定点设置)，直线电机、外套筒和底座则随着桥梁变形竖向移动，测量悬浮质量块与外套筒相对竖向距离的变化，即可得到桥梁的挠度。将本实用新型用于桥梁挠度测试，无需设置外部固定点，即可精确测量出桥梁的绝对挠度；且可实现动态挠度测量，并广泛适用于桥梁荷载试验、健康监控等技术领域。据此，发明人还建立了相应测量方法。

与现有技术相比，本实用新型的突出优势具体在于：

(1)通过磁悬浮原理，在装置内部形成挠度测试固定点，无需如传统测量方法在桥梁以外设置固定点，因而不存在高程传递问题，简化了挠度测试过程，在长大桥梁当中应用优势明显；

(2)本实用新型测量装置直接安装于测试点处的桥面之上，无需任何固定支架，无需任何安装工具，可通过自带的调节底座调节水平，现场安装及操作十分便捷，提高了桥梁挠度测试效率；

(3)本实用新型选用高精度直线电机及测距仪，可实现0.1mm精度的挠度测量，满足了工程的需要，并且仪器密封于外套筒内，不受外界环境因素的干扰；

(4)可实现桥梁动态挠度测试。

附图说明

图1是本实用新型磁悬浮式桥梁挠度测量装置的结构示意图。

图2是本实用新型磁悬浮式桥梁挠度测量装置中悬浮质量块的受力示意图。

图3是本实用新型磁悬浮式桥梁挠度测量装置使用状态参考图。