一种基于恒水平力悬链线的挠度监测系统的制作方法

1.本发明涉及挠度监测技术领域，具体而言，涉及一种基于恒水平力悬链线的挠度监测系统。


背景技术：

2.挠度综合反应了预应力损失、徐变等对桥梁运行状况的影响，是威胁预应力混凝土连续刚构桥安全以及耐久性的主要因素之一。对于大跨度预应力混凝土连续刚构桥，有文献统计认为：跨中挠度的累积速度随着桥梁跨径的增加而增大。可见，挠度的监测对桥梁的科学研究及安全诊断具有极其重要的意义，是桥梁安全监测的基本指标。
3.经发明人研究发现，现有的挠度监测技术或因成本高仅应用于特别重要的桥梁而没有充分推广普及、或因精度较低而不能准确反映桥梁的变形。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种基于恒水平力悬链线的挠度监测系统，悬链线分别连接于间隔设置的第一支撑单元和第二支撑单元，且能缠绕于第一支撑单元或者第二支撑单元，使悬链线能够处于绷紧状态，通过测距单元进行监测，本发明具有精度可控、成本较低的优势，对桥梁的健康监测具有较大的应用价值。
5.本发明的实施例可以这样实现：
6.第一方面，本发明提供一种基于恒水平力悬链线的挠度监测系统，包括：
7.间隔设置的第一支撑单元和第二支撑单元；
8.悬链线，悬链线的一端固接于第一支撑单元，悬链线的另一端搭接于第二支撑单元且用于与配重连接；
9.测距单元，测距单元设置于第一支撑单元与第二支撑单元之间，测距单元包括相对设置的测距仪和悬挂结构，悬挂结构悬挂于悬链线，测距仪用于测量测距仪与悬挂结构之间的距离。
10.在可选的实施方式中，第一支撑单元和第二支撑单元中的至少一个包括第一转动部和设置于第一转动部上的手柄，手柄能够在外力的驱动下使第一转动部绕自身轴线转动，悬链线固接于第一转动部，当第一转动部绕自身转轴转动时，悬链线缠绕于第一转动部。
11.在可选的实施方式中，第一转动部包括第一转动轴和轴承，轴承的内圈套接于第一转动轴，手柄固接于轴承的外圈，能在外力的驱动下使轴承的外圈转动。
12.在可选的实施方式中，轴承的外圈开设有凹槽，用于卡接悬链线。
13.在可选的实施方式中，第一转动部还包括定位销，轴承的外圈上开设有与定位销插接配合的定位孔。
14.在可选的实施方式中，悬挂结构包括与悬链线连接的连接件和与连接件连接的中间件，中间件用于反射测距仪发射的信号。
15.在可选的实施方式中，中间件为反射片。
16.在可选的实施方式中，测距单元还包括调节测距仪的水平调节结构。
17.在可选的实施方式中，基于恒水平力悬链线的挠度监测系统还包括温湿度计，用于测量基于恒水平力悬链线的挠度监测系统所处的实时温湿度。
18.在可选的实施方式中，基于恒水平力悬链线的挠度监测系统还包括数据采集仪和数据传输模块，数据采集仪用于采集并存储数据，数据传输模块用于传输现场采集的测距仪及温湿度计的数据。
19.本发明实施例的有益效果包括，例如：
20.本基于恒水平力悬链线的挠度监测系统包括悬链线、测距单元、以及间隔设置的第一支撑单元和第二支撑单元，悬链线的一端与第一支撑单元连接，悬链线的另一端搭接于第二支撑单元且用于与配重连接；测距单元设置于第一支撑单元与第二支撑单元之间，测距单元包括相对设置的测距仪和悬挂结构，悬挂结构悬挂于悬链线，测距仪用于测量测距仪与悬挂结构之间的距离。当梁体下挠时，悬链线可视为不动，于是梁体与悬链线之间的距离发生变化，亦即测距仪与悬挂结构之间的距离发生变化，这个变化的值就是梁体的挠度。通过此种设置方式测量梁式结构挠度，能够实现测量成本的降低。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
22.图1为本发明实施例中基于恒水平力悬链线的挠度监测系统的结构示意图；
23.图2为本发明实施例中第一支撑单元的结构示意图；
24.图3为本发明实施例中测距单元的结构示意图。
25.图标：1-基于恒水平力悬链线的挠度监测系统；10-第一支撑单元；110-第一转动轴；111-轴承；112-凹槽；113-手柄；114-定位销；115-支撑杆；116-第一定位件；117-第二定位件；20-悬链线；30-测距单元；310-悬挂结构；311-连接件；312-中间件；320-测距仪；330-水平调节结构；331-调节部；332-支撑板；40-温湿度计；50-第二支撑单元。
具体实施方式
26.挠度是桥梁、渡槽等梁式结构的基本变形指标之一，是桥梁、渡槽监测的必测项目，但现有的挠度监测装置监测成本高。
27.针对上述问题，本发明提出了一种基于恒水平力悬链线的挠度监测系统，选用悬链线作为监测的基准面，有别于传统测量方法采用水平面作为基准面，为挠度的测量提供了新的思路，同时，能够实现监测成本的降低。
28.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
29.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
30.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
31.在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
32.此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
33.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。
34.请参考图1，本实施例提供了一种基于恒水平力悬链线的挠度监测系统1，包括悬链线20、测距单元30、间隔设置的第一支撑单元10和第二支撑单元50，悬链线20的一端固接于第一支撑单元10，悬链线20的另一端搭接于第二支撑单元50且用于与配重连接；测距单元30设置于第一支撑单元10与第二支撑单元50之间，测距单元30包括相对设置的测距仪320和悬挂结构310，悬挂结构310悬挂于悬链线20，测距仪320用于测量测距仪320与悬挂结构310之间的距离。
35.配重下方设置测距单元30，用于测量配重与测距仪320之间的距离，监测时温湿度及墩顶水平位移对悬链线20有一定影响，设置在配重下方的测距仪320能够反馈悬链线20自身的变化。
36.在桥梁、渡槽等结构挠度监测过程中，将第一支撑单元10与第二支撑单元50固设于桥墩处，因为此处的挠度可视为0，通过将悬链线20缠绕于第一支撑单元10的轴承111表面的凹槽112上，且被第一支撑单元10与第二支撑单元50抵持，能够对悬链线20的位置进行调整，进而使悬链线20在监测过程中更稳定，配重的重量不变时，悬链线20的位置不变，当梁体发生竖向位移时，测距仪320与悬挂结构310的距离变化即为梁的挠度，此种方式设置降低了梁式结构的监测成本。
37.基于恒水平力悬链线的挠度监测系统1还包括温湿度计40，用于测量基于恒水平力悬链线的挠度监测系统1所处环境的实时温湿度。温湿度监测是监测整个基于恒水平力悬链线的挠度监测系统1处于的温度值、湿度值，作为数据分析温湿度修正的用处，具体地，在配重下方也设置了测距仪320，随着测量时间的变长，墩顶水平位移及环境温湿度变化会对悬链线20有一定的影响，通过该测距仪320能够反映悬链线20随墩顶水平位移及温湿度变化而变化的大小，然后反馈该数据用于修正使用，所以配重下方的测距仪320能够反应墩顶水平位移及温湿度变化对悬链线的影响。
38.基于恒水平力悬链线的挠度监测系统1还包括数据采集仪和数据传输模块，数据采集仪用于采集并存储数据，数据传输模块用于传输现场采集的测距仪320及温湿度计40的数据，以供监测现场工作状态。现场监测点(包括测距仪320及温湿度计40)的数据通过线缆传输至数据采集仪，再经网关通过3g/4g网络传输至移动通讯网络，由服务器接收并解
译，再传输到包含监管方、监测方及业主方的客户端。各方可在电脑或手机等终端应用程序中实时查看监测数据。监测现场设有电源给监测传感器、数据采集仪及网关设备等供电。
39.第一支撑单元10和第二支撑单元50中的至少一个包括第一转动部和设置于第一转动部上的手柄113，手柄113能够在外力的驱动下使第一转动部绕自身轴线转动，悬链线20固接于第一转动部，当第一转动部绕自身转轴转动时，悬链线20缠绕于第一转动部。
40.请参考图2，图2为本发明实施例中第一支撑单元10的结构示意图。本实施例中，第一支撑单元10与第二支撑单元50的结构区别只有是否有手柄113的设置，第一支撑单元10设置有手柄113，用于使悬链线20能够缠绕于第一支撑单元10，第二支撑单元50不设置手柄113，因为第二支撑单元50只起到搭接悬链线20的作用，悬链线20不缠绕于第二支撑单元50，第二支撑单元50上的轴承111作用：减小系统摩擦，确保配重的力能够准确地传递到悬链线上。
41.具体地，第一转动部包括第一转动轴110和轴承111，第一转动轴110固设于梁体的固定端或者桥墩的正上方，轴承111的内圈套接于第一转动轴110，设置于与梁体的固定端或者桥墩的正上方平行的平面，手柄113固接于轴承111的外圈，手柄113能够使轴承111转动，具体地，能在外力的驱动下使轴承111的外圈转动，进而使悬链线20缠绕于轴承111，以调节悬链线20在另一端的悬吊长度。
42.轴承111的外圈开设有凹槽112，用于卡接悬链线20。凹槽112开设于轴承111的外圈的外表面，悬链线20的一端先固定于凹槽112内，再通过手柄113在外力的驱动下带动轴承111的外圈绕着第一转动轴110转动，使悬链线20能够在凹槽112内缠绕。
43.第一转动部还包括定位销114，轴承111的外圈上开设有与定位销114插接配合的定位孔。当轴承111转动到适合的位置时，用定位销114将轴承111进行定位，使轴承111不能再转动。
44.第一支撑单元10和第二支撑单元50均包括支撑件，支撑件包括支撑杆115、第一定位件116和第二定位件117，支撑杆115的数量根据实际需要进行设置，本实施例中支撑杆115的数量为两个，支撑杆115和第一转动轴110固定连接，第一定位件116和第二定位件117连接于支撑杆115上，使用时，将第一定位件116、第二定位件117和第一转动轴110固定于梁式结构上，起到固定支撑的作用。
45.请参照图3，图3为本发明实施例中测距单元30的结构示意图，测距单元30设置于第一支撑单元10与第二支撑单元50之间，测距单元30根据实际需要进行设置，可以为1个、2个、3个及以上。测距单元30包括测距仪320和悬挂结构310，悬挂结构310包括与悬链线20连接的连接件311和与连接件311连接的中间件312，中间件312用于反射测距仪320发射的信号，以使测距仪320接受反射的信号进而测量它们之间距离。
46.本实施例中，连接件311为四个相互连接的连接部组成，第一连接部位于第二连接部、第三连接部和第四连接部的上方，第二连接部、第三连接部和第四连接部的一端均与第一连接部连接，第一连接部远离第二连接部的一端开设有通孔，用于使悬链线20穿入以固定，中间件312为反射片，连接件311及反射片均足够轻，使配重不至于过大，第二连接件311、第三连接件311和第四连接件311远离第一连接件311的一端均连接于反射片，此种方式能够确保悬挂时反射片基本水平，在使用时整个悬挂结构310处于竖直状态，用于更好的接收测距仪320发出的信号。
47.测距单元30还包括调节测距仪320的水平调节结构330，水平调节结构330包括调节部331和支撑板332，支撑板332为l形，其短边固定于待监测物体上，短边上开设有用于固定的螺纹孔，螺纹结构穿入螺纹孔内安装于待测物体上，实现支撑板332的固定。长边设置有调节部331，测距仪320安装于调节部331上，调节部331上设置有调节螺杆，调节螺杆的数量为3个，且在同一圆周上等角度布置，通过调节不同的调节螺杆，以调平测距仪320，使测距仪320的测量方向为竖直方向。
48.本基于恒水平力悬链线的挠度监测系统1的工作原理和过程是：
49.首先将第一支撑单元10与第二支撑单元50安装于桥梁、渡槽等结构没有竖向位移的桥墩位置，使悬链线20的一端固定连接于第一支撑单元10，另一端搭接于第二支撑单元50且与配重连接，第一支撑单元10上手柄113在外力的驱动下使轴承111的外圈转动，以使悬链线20缠绕于第一支撑单元10的轴承111表面的凹槽112上，且被第一支撑单元10与第二支撑单元50抵持，再将连接于悬链线20的反射片和测距单元30安装好，通过水平调节结构330调节测距仪320，使测距仪320处于水平状态；最后通过数据采集仪采集现场测距仪320和温湿度计40的传出的数据，通过测距仪320与反射片之间的距离变化计算得到挠度的变化情况，进行挠度监测。
50.本基于恒水平力悬链线的挠度监测系统1至少具有以下优点：
51.本基于恒水平力悬链线的挠度监测系统1包括悬链线20、测距单元30以及间隔设置的第一支撑单元10和第二支撑单元50，悬链线20的一端固接于第一支撑单元10，悬链线20的另一端搭接于第二支撑单元50且与配重连接；测距单元30设置于第一支撑单元10与第二支撑单元50之间，测距单元30包括相对设置的测距仪320和悬挂结构310，悬挂结构310悬挂于悬链线20，测距仪320用于测量测距仪320与悬挂结构310之间的距离，当梁体发生竖向位移时，测距仪320与悬挂结构310的反射片的距离变化即为梁的挠度。通过转动手柄113使悬链线20缠绕于第一支撑单元10的轴承111表面的凹槽112上，且搭接于第二支撑单元50上的轴承111的凹槽112内，第二支撑单元50上轴承111的使用减小了系统摩擦，使配重的力准确传到悬链线20上，达到基于恒水平力悬链线的挠度监测系统1稳定的作用，将测距仪320通过水平调节结构330进行调平，其与连接于悬链线20的悬挂结构310的反射片相配合，实现梁式结构的挠度测量，降低了监测成本。
52.以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种基于恒水平力悬链线的挠度监测系统，其特征在于，包括：间隔设置的第一支撑单元和第二支撑单元；悬链线，所述悬链线的一端固接于所述第一支撑单元连接，所述悬链线的另一端搭接于所述第二支撑单元且用于与配重连接；测距单元，所述测距单元设置于所述第一支撑单元与所述第二支撑单元之间，所述测距单元包括相对设置的测距仪和悬挂结构，所述悬挂结构悬挂于所述悬链线，所述测距仪用于测量所述测距仪与所述悬挂结构之间的距离。2.根据权利要求1所述的基于恒水平力悬链线的挠度监测系统，其特征在于，所述第一支撑单元和所述第二支撑单元中的至少一个包括第一转动部和设置于所述第一转动部上的手柄，所述手柄能够在外力的驱动下使所述第一转动部绕自身轴线转动，所述悬链线固接于所述第一转动部，当所述第一转动部绕自身转轴转动时，所述悬链线缠绕于所述第一转动部。3.根据权利要求2所述的基于恒水平力悬链线的挠度监测系统，其特征在于，所述第一转动部包括第一转动轴和轴承，所述轴承的内圈套接于所述第一转动轴，所述手柄固接于所述轴承的外圈，能在外力的驱动下使所述轴承的外圈转动。4.根据权利要求3所述的基于恒水平力悬链线的挠度监测系统，其特征在于，所述轴承的外圈开设有凹槽，用于卡接所述悬链线。5.根据权利要求3所述的基于恒水平力悬链线的挠度监测系统，其特征在于，所述第一转动部还包括定位销，所述轴承的外圈上开设有与所述定位销插接配合的定位孔。6.根据权利要求1所述的基于恒水平力悬链线的挠度监测系统，其特征在于，所述悬挂结构包括与所述悬链线连接的连接件和与所述连接件连接的中间件，所述中间件用于反射所述测距仪发射的信号。7.根据权利要求6所述的基于恒水平力悬链线的挠度监测系统，其特征在于，所述中间件为反射片。8.根据权利要求1所述的基于恒水平力悬链线的挠度监测系统，其特征在于，所述测距单元还包括调节所述测距仪的水平调节结构。9.根据权利要求1所述的基于恒水平力悬链线的挠度监测系统，其特征在于，所述基于恒水平力悬链线的挠度监测系统还包括温湿度计，用于测量所述基于恒水平力悬链线的挠度监测系统所处环境的实时温湿度。10.根据权利要求9所述的基于恒水平力悬链线的挠度监测系统，其特征在于，所述基于恒水平力悬链线的挠度监测系统还包括数据采集仪和数据传输模块，所述数据采集仪用于采集并存储数据，所述数据传输模块用于传输现场采集的所述测距仪及所述温湿度计的数据。

技术总结
本发明提供了一种基于恒水平力悬链线的挠度监测系统，涉及挠度监测技术领域。本基于恒水平力悬链线的挠度监测系统包括间隔设置的第一支撑单元和第二支撑单元，以及悬链线和测距单元，悬链线的一端固接于第一支撑单元，悬链线的另一端搭接于第二支撑单元且用于与配重连接；测距单元设置于第一支撑单元与第二支撑单元之间，测距单元包括相对设置的测距仪和悬挂结构，悬挂结构悬挂于悬链线，测距仪用于测量测距仪与悬挂结构之间的距离，具体地，用于测量测距仪与悬挂结构的反射片之间的距离，悬链线缠绕在第一支撑单元的轴承的表面凹槽内，搭接在第二支撑单元的轴承表面的凹槽内，通过此系统监测挠度，降低了监测成本。降低了监测成本。降低了监测成本。


技术研发人员：王安礼 冯楚桥 袁维 徐江 向国兴 万宁
受保护的技术使用者：贵州省水利水电勘测设计研究院有限公司
技术研发日：2022.01.04
技术公布日：2022/3/8