[发明专利]一种基于磁悬浮技术的桥梁动挠度测量装置及测量方法

说明书

本发明提出了一种基于磁悬浮技术的桥梁动挠度测量装置及测量方法，该装置包括电磁线圈组、永磁铁、敞开式光栅尺、导向杆、可调节支座和机箱盒。该测量装置基于磁悬浮原理，利用电磁线圈组产生的电磁斥力为永磁铁、光栅尺读数头和配重组成的整体提供恒定的竖向力，使该整体的悬浮高度保持不变，光栅尺读数头形成挠度测试中的固定点。测量时机箱盒随桥梁变形产生竖向移动，光栅尺读数头与光栅尺尺身之间产生绝对位移变化，即是梁桥的挠度值。本发明应用于桥梁动挠度测量，无需设置外部固定点，既可精准测量出桥梁的动挠度值；且作业方式更加灵活，外业工作强度小，能广泛适用于各类桥梁动挠度测量。

技术领域

本发明属于桥梁挠度测量技术领域，尤其涉及一种基于磁悬浮技术的桥梁动挠度测量装置及测量方法。

背景技术

在当今土木工程行业中，挠度测量已广泛地应用于各式桥梁结构上。在桥梁健康监测的多项监测指标中，桥梁的挠度是其中一项非常重要的指标数据，挠度可以很直接地反映出桥梁现阶段的变形状态，从中也可以分析出桥梁荷载状况以及结构刚度是否满足要求。在桥梁的施工、结构状态鉴定、旧桥改造和新桥验收等工作中，桥梁动静状态下的挠度都是至关重要的一项数据。

目前，常见桥梁挠度的人工测量法主要有百分表测量法、精密水准仪测量法和全站式测量法等，但人工测量法均存在耗时长、效率低等缺点，且测量现场存局限性。随着测量技术的发展，出现了不少自动测量技术，如激光图像测量法、光电成像测量法和机器人测量法等，这些方法测量精度高，测量便捷，但均需要在桥外设置固定点，当桥梁跨越江、河、山涧等大跨度障碍物时，由于不能布设固定支架，存在一定的局限性。因此，现有技术中急需一种可精准、快速测量大跨度桥梁挠度并且适用性强的测量装置。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明提供了一种基于磁悬浮技术的桥梁动挠度测量装置及测量方法，以实现高精度、便捷的动态测量桥梁挠度值，且不受场地等因素的影响，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，本发明采用以下技术方案：

一种基于磁悬浮技术的桥梁动挠度测量装置，包括：

一导向杆，所述导向杆竖直固定于一机箱盒内；所述机箱盒固定在待测点处；

一水平设置的永磁铁，所述永磁铁套设在所述导向杆上；所述永磁铁远离所述光栅尺尺身的一侧设置一配重；所述配重和所述光栅尺读数头配合以保持所述永磁铁水平设置；

一敞开式光栅尺；所述敞开式光栅尺包括光栅尺尺身和光栅尺读数头；所述光栅尺读数头竖直固定在所述永磁铁靠近所述光栅尺尺身的一侧；所述光栅尺尺身固定于所述机箱盒的内壁上；

一电磁线圈组，用于驱动所述永磁铁和光栅尺读数头处于稳定悬浮状态，所述电磁线圈组固定在所述机箱盒内；所述电磁线圈组位于所述永磁铁的下方；所述机箱盒处于不同高度位置时，所述电磁线圈组提供的悬浮力等于所述永磁铁、光栅尺读数头及配重三者的重量之和；

所述机箱盒下降时，所述光栅尺尺身随所述机箱盒向下移动，所述光栅尺读数头扫描所述光栅尺尺身以获取桥梁的挠度值。

优选地，所述导向杆位于所述电磁线圈组的中心位置；所述机箱盒的底部设置一可调节支座上；所述可调节支座包括四个可伸缩的支脚。

优选地，所述机箱盒的上表面中心位置设置一圆水准泡。

优选地，所述敞开式光栅尺选用精度为0.005mm级的高精度光栅尺；所述光栅尺尺身的量程为70mm。

优选地，所述光栅尺读数头平行于所述光栅尺尺身。

优选地，所述导向杆的上段设置一限位凸起，所述限位凸起与所述永磁铁的内壁卡合。

优选地，所述电磁线圈组由电磁线圈电源提供电源；所述敞开式光栅尺由光栅尺电源提供电源。