[发明专利]一种光纤光栅倾角传感器及桥梁

说明书

本发明提供了一种光纤光栅倾角传感器以及桥梁，属于桥梁监测设备技术领域，包括壳体、位移传递组件、滑块和光纤光栅，壳体用于固定设置在桥墩柱体上，且位于支座的上支座板的下方；位移传递组件位于壳体内，上端倾斜向上伸出壳体，并且与上支座板相接；滑块与位移传递组件的下端连接，能够在位移传递组件的带动下沿水平方向滑动；光纤光栅沿上下方向设置，上端与壳体固定连接，下端与滑块相接；其中，在支座发生偏转时，上支座板带动位移传递组件摆动，使位移传递组件推动滑块移动，以使光纤光栅产生应变。本发明由于在桥墩柱体上安装了上述传感器，可以在支座的有限测量区间和测量空间内实现实时监测支座倾角，且测量精度高。

技术领域

本发明属于桥梁监测设备技术领域，更具体地说，是涉及一种光纤光栅倾角传感器。

背景技术

为保证桥梁的正常运载状态，可以通过监测桥梁的支座来反应桥梁的健康状态。支座作为桥梁承载系统中的重要组成部分，位于梁体和桥墩柱体之间。支座可以将梁体所受的载荷传递至桥墩柱体上，并减缓由于异常因素引起的冲击。支座本身应该具有足够的承载能力，以保证可靠地传递桥墩柱体形成的反力。梁体在竖直荷载下会发生挠曲变形，需要支座产生相应的转角来满足桥梁端部的转动，所以支座还要做到减小对桥梁的约束，保证梁体可以正常变位(位移和转角)。当支座的转动性能不足时会发生支座的转动掉落，对桥梁结构健康状态带来一定的影响。通过支座的转动性能可以更容易地分析出桥梁的健康状态。

支座倾角是判断桥梁、支座健康状态的重要参数，它关系到列车车辆、汽车车辆的正常运行。尤其是对于列车的提速、平稳性等都有很大的影响。因此必须对支座的转角进行监测。

目前工程市场上的球型支座关于倾角测量的问题仍有不足，球型支座本身不包含倾角监测装置，无法对支座的倾角进行实时监测。采用远程机器人操控监测技术，虽然能提高监测精度，但是监测成本高，普及率低，且不便于维修。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光纤光栅倾角传感器，旨在解决现有技术中无法对桥梁球形支座的倾角进行实时监测的问题。

第一方面，本发明实施例提供一种光纤光栅倾角传感器，包括：：

壳体，用于固定设置在桥墩柱体上，且位于支座的上支座板的下方；

位移传递组件，位于所述壳体内，上端倾斜向上伸出所述壳体，并且与所述上支座板相接；

滑块，与所述位移传递组件的下端连接，能够在所述位移传递组件的带动下沿水平方向滑动；以及

光纤光栅，沿上下方向设置，上端与所述壳体固定连接，下端与所述滑块相接；

其中，在所述支座发生偏转时，所述上支座板带动所述位移传递组件摆动，使所述位移传递组件推动所述滑块移动，以使所述光纤光栅产生应变。

本申请实施例所示的方案，与现有技术相比，壳体固定在桥墩柱体上，并且位于支座的上支座板下方，位移传递组件和上支座板相接，用于接收上支座板的偏转，在支座发生偏转时，上支座板会带动位移传递组件摆动，位移传递组件将支座转角转化成滑块的水平位移，推动光纤光栅摆动，使光纤光栅发生应变，产生波长移动，通过波长漂移量可反推上支座板的倾角。

本发明提供的光纤光栅倾角传感器，由于固定在桥墩柱体上，可以实时监测支座倾角；另外，由于支座倾角变化非常小，通过位移传递组件可以将支座小角度的偏转放大为光纤光栅的大角度的摆动，以提升测量精度，实现在有限的测量区间和测量空间内的有效监测。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述位移传递组件包括：

直杆，相对于上下方向呈倾斜状态，下端与所述滑块连接；

V型杆，第一端倾斜向上伸出所述壳体，第二端与所述直杆的上端铰接；以及

回转轴，固定设置在所述壳体内，并且与所述V型杆转动连接。