[发明专利]一种可监测梁端位移的桥梁伸缩缝装置

说明书

本发明公开了一种可监测梁端位移的桥梁伸缩缝装置，包括梁体一、梁体二、伸缩系统和分布式位移测量系统；本发明通过C型钢和支承横梁上的U型钢筋与梁体中的预埋钢筋连接。当两端梁体发生相对移动时，支承横梁推动或拉伸分布式位移测量系统顶板，使弹簧组产生拉压变形，拉压力传感器可以相应地测出每根弹簧的内力，通过无线数据传输模块转换出梁端位移。支承横梁的移动使工字型中梁随之在其上移动，鸟形橡胶带产生压缩或拉伸变形，实现伸缩功能。本发明构造简单、安装方便，可将监测的梁端位移数据与温度等数据协同分析，服务于桥梁健康监测领域，可同时评估伸缩缝服役状态，提升了桥梁伸缩缝的智能化水平和桥梁运营管理水平。

技术领域

本发明涉及一种可监测梁端位移的桥梁伸缩缝装置，属于桥梁健康监测技术领域。

背景技术

桥梁伸缩缝能够使梁体在温度变化、荷载作用、基础变位、混凝土收缩和徐变等影响下，按照设计的计算图式自由变形，同时保证行车平稳。随着交通基础设施建设的推进，桥梁向大跨度发展，这对桥梁伸缩缝的工作性能提出了更高的要求。跨度越大，梁体纵向变形需求越大。桥梁伸缩缝能否有效工作，直接影响到交通安全和行车舒适性。研究表明，梁端的纵向累计位移是导致伸缩缝过早破坏的重要原因。同时在荷载和环境因素作用下，主梁梁端易发生平面内转动，在曲线梁桥中更为显著。若梁端因车辆荷载、风荷载、温度作用等而发生过大的平面转动，将会带来支座偏离等重大安全隐患。

对于刚度小的大跨度缆索承重体系桥梁，在外部荷载和环境因素作用下的梁端位移较大。梁端位移不仅是梁端附属装置和梁端构造的一个重要参数，也是缆索承重体系桥梁健康监测的重要参数之一。同时伸缩缝变形量的变化规律，也即梁端纵向位移的变化规律，能够表征其工作状态，识别自身损伤。

伸缩缝一旦发生损坏，则会加大汽车荷载对桥梁的冲击作用，如不及早发现则会加速桥面铺装的损坏，降低桥梁使用寿命。而大多数现役桥梁伸缩缝功能单一、智能化程度低，无法监测梁端位移、识别自身损伤。

针对上述问题，亟需一种可监测梁端位移的桥梁伸缩缝，实时掌握梁端纵向位移和横桥向转角，并正确评估伸缩缝服役状态，确保桥梁服役期间车辆通行安全和行人舒适。将采集的梁端位移数据与温度传感器、风速仪等采集的数据协同分析，开展梁端位移作用因素、作用效应组合方法等问题的研究，可服务于桥梁健康监测领域，提升桥梁使用寿命和运营管理水平。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种可实时监测梁端位移的桥梁伸缩缝装置，并对伸缩缝服役状态进行评估，及时发现损伤，降低因伸缩缝损伤而影响梁体结构整体功能的概率。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种可监测梁端位移的桥梁伸缩缝装置，包括梁体一、梁体二、伸缩系统、分布式位移测量系统；其中，梁体一内设有C型钢，梁体二内设有U型钢筋，所述C型钢和U型钢筋与梁体中的预埋钢筋连接，伸缩系统包括工字型中梁、控制弹簧、鸟形橡胶带、支承横梁、支承支座、钢帽、橡胶挡块，分布式位移测量系统包括弹簧组、顶板、拉压力传感器、锚固螺栓、侧板、无线数据传输模块，所述C型钢内部设有滑道，所述支承横梁一端伸入C型钢内部与分布式位移测量系统的顶板相连，支承支座设置在支承横梁下方，支承支座设置在滑道上，所述钢帽设置在支承横梁上方，C型钢开口处设有橡胶挡块，所述顶板的里端连接弹簧组，拉压力传感器与C型钢通过锚固螺栓连接，弹簧组的尾端固定在拉压力传感器上，所述弹簧组的外侧设有侧板，所述无线数据传输模块设置在侧板上，所述支承横梁另一端连接U型钢筋，所述工字型中梁间隔设置在支承横梁中部，工字型中梁之间设有鸟形橡胶带，鸟形橡胶带的下方设有控制弹簧连接工字型中梁。

在车辆荷载等作用下，两端梁体发生移动，支承横梁使分布式位移测量系统的顶板发生移动，压缩或拉伸分布式位移测量系统的弹簧组，拉压力传感器便可测得拉压力，无线数据传输模块转换出梁端位移并回传至监控中心，将采集的数据绘制梁端位移时程曲线，实时监测梁端位移，并可进行伸缩缝的损伤识别分析。