专利名称：一种大跨度桥梁挠度监测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于桥梁工程的桥梁挠度监测装置，尤其是适用于大 跨度的连续梁桥、连续刚构桥、斜拉桥和悬索桥的挠度长期实时监测，属于桥 梁工程建筑领域，具体地说是涉及一种适用于大跨度桥梁工程挠度的实时监测 装置。
背景技术：
在现有技术中，桥梁工程结构中的挠度测量，桥梁竖向位移的监测一般采 用全站仪、反射镜法或者水准仪，这些方法无法实现桥梁挠度的连续观测，也 无法实现桥梁挠度的自动化处理，只能作为桥梁定期监测的一种手段，而且存 在在人为参与环节中增加误差产生的缺陷。对于中小跨度桥梁其挠度较小，一 般无人职守桥梁挠度监测采用液位测量来实现，液位测量的方法有很多，如直读 法、浮力法、静压法、电容法、放射性同位素法、超声波法、微波法及激光法 等。但对于大跨度桥梁因挠度较大，无人值守桥梁长期健康监测的挠度监测一 直是难点，实现起来也比较困难。
发明内容
本实用新型提供一种大跨度桥梁挠度监测装置，通过在桥梁挠度监测布置 点上设置压力变送器，将各监测点处梁体发生竖向位移变化引起的水管水压力
值转化成电模拟信号加以釆集，经A/D转换后通过485信号传输线路将转换形成 的压强信号传输至工业控制计算机，再按照压强和高程的线性数学关系计算， 结合全桥的压力变送器布置的编组情况存入工业控制计算机的数据库中，实现 全桥的关键点的实时挠度测量，进而实现大跨度桥梁挠度长期健康监测。 本实用新型的技术方案是这样实现的
桥梁挠度监测装置主要由水箱a、水管b、压力变送器c、 485传输线路d、 A/D 转换卡e和工业控制计算机f组成。整个装置分为水路、电路和计算机三个部分， 其中水路部分主要由水箱a、水管b、压力变送器c构成；电路部分由A/D卡e和485 传输线路d以及一些附属开关电路组成；计算机部分由工业控制计算机f以及相 应的计算程序和数据库組成。首先将水箱a安装在桥梁上，水箱a安装点确定的 原则是水箱a安装高度要高于任意监测布置点压力变送器c的高度，以保证水箱a 中的液体流入与水箱a底部连接的水管b和与压力变送器c连接的分水管，并产生 相应的管压，水管b和分水管构成水路，在水箱a的底部设置一个基准压力变送 器；水箱a中的液体采用防冻、防腐溶液保证了整个装置能长期稳定使用。压力 变送器c的量程根据实际需要进行调节，精度和量程根据各桥梁的变形的大小进 行确定；压力变送器c分别安装于按照有限元计算的最优化方式确定的挠度监测 布置点处，并通过安装支座，螺栓固定在桥梁的底板或者加劲肋上，以防止压 力变送器c在桥梁上移动、滑动和跳动，同时为了防止压力变送器c的积灰和人 为损坏，在压力变送器c上设置专用的设备罩子，压力变送器c与水管b通过分水管连接；485传输线路d采用屏蔽双绞线，保证线路能传输足够的距离而不衰减、 失真；为了减小由于线路传输距离长而产生的信号衰减、失真等现象，在线路 中间位置设置信号中继器，中继器的数量根据信号的衰减程度进行设置；由于 水箱a中的液体液面和压力变送器c不在一个平面上，压力变送器c处的分水管具 有一定的压力，压力变送器c将其对应挠度监测布置点的水压转换为4 ~ 2OmA的 电流信号，通过485传输线路d传至A/D转换卡e进4亍才莫/数转换，转换后的数据信 号作为压强信号，再通过485传输线路传至工业控制计算机f中按照压强和高程 的线性数学关系进行计算、编组存储，以便于对处理后数据的显示和查询。同 样，设置在水箱a底部的基准压力变送器将水箱a底部的水压转换为4 20mA的电 流信号，也通过485传输线路d传至A/D转换卡e进行模/数转换，转换后的数据信 号作为基准压强信号，再通过485传输线路传至工业控制计算机f中作为基准值 用于对比计算和存储。在温度变化或荷载作用下桥梁梁体发生挠度时，桥梁梁 体会产生竖向位移变化，压力变送器c随着桥梁梁体的竖向位移同时发生变化， 而水箱a中的液面基本保持不变，压力变送器c将其对应挠度监测布置点的压力 记录下来，通过压力和水柱高度的线性关系计算其对应挠度监测布置点桥面标 高，通过一段时间的记录数据，可以得到对应时段的桥梁挠度变化数据，实现 大跨度桥梁挠度实时监测。 本实用新型的优点
1、 具有高度的准确性和实时性，实现了桥梁的连续挠度监测，对桥梁的趋 势分析提供了客观可靠的数据；
2、 便于制作和安装；
3、 具有高度的可靠性，能够对出现问题的线路和仪器提前报警，方便维修， 对桥梁安全提供报警功能；
4、 根据不同桥梁的设计、施工要求，结合压力变送器量程和精度大小、使 用寿命等要求，可合理选择不同精度和量程的压力变送器进行测量。
图1是本实用新型桥梁挠度监测装置各组成部分连接示意图。 图2是本实用新型新型桥梁挠度监测装置的压力变送器安装示意图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本实用新型进一步说明，该实施例为 一座主跨 1280m钢箱梁悬索桥。根据该实施例中设计要求的桥梁变形大小和桥梁变形形 式，按照有限元计算的最优化方式确定，该实施例中本实用新型的压力变送器c 采用EJA110A，全桥共布置21个断面，共32个压力变送器c;主水管采用PPR250 热水管，分水管采用PPR200热水管；水箱a采用3誦不锈钢制造，水箱a高度为 1.2m，水箱a设置在距桥面挠度监测布置点最高点上方l. Om处；水箱a的溶液采 用10°/ 的防冻液，水箱a液面采用液体石蜡防止水分挥发。
图l是本实用新型桥梁挠度监测装置各组成部分连接示意图，图2是本实用 新型新型桥梁挠度监测装置的压力变送器安装示意图。压力变送器c采用L形角 钢通过螺栓固定在桥梁加劲肋上，为方便安装，采用软管将水路和压力变送器c连接起来，水箱a通过支架固定在桥塔上，水箱a支架采用Z40x 5纖的Q235B-F 型钢，支架采用焊接方式连接，能够承受水箱a足够的重量而不发生超过lmm的 位移，水箱a底部与支架采用焊接，保证水箱a的稳定性；水箱a中作为传递压力 的液体介质采用10。/。的防冻液，保证该液体介质在-15。C的条件下不会结冰，且 对水管也不产生腐蚀；沿水管每隔100m设置主阀，在每个压力变送器c位置设置 支阀，以便检修的方便；根据桥梁的承载状况，沿桥梁每隔58m设置一安装断面， 采用梅花形布置，保证可以测出桥梁的侧扭和竖向挠度，且有一定的容错性； A/D转换卡d的采样频率大于10HZ，每4 5个压力变送器c采用一个A/D转换卡d， 将A/D转换卡d编制成组，工业控制计算机f将得到的电流值按照下式进行计算转 换<formula>formula see original document page 5</formula>
h------压力变送器c的计算高程
h。------压力变送器C的基准高程
x------A/D转换卡d的电流值
n,m —--压力变送器C的最大量程，最小量程 工业控制计算机f按照每5秒记录一次数据并写入数据库。 尽管水箱a设置了防挥发的液体石蜡，液体介质在一定时间内仍然会减少， 因此在水箱a底部设置了一基准压力变送器，根据每个断面的压力变送器c的 值和同时段的基准压力变送器的值之差值的变化，可以得到对应挠度监测布置 点桥梁的变形大小，然后通过工业控制计算机f对数据库数据的整理分析及时 得到桥梁的趋势分析，观察桥梁在长期工作状态下的挠度变化情况。
若某压力变送器c或某组线路出现异常情况，通过对工业控制计算机f的 数据库提供的历史值对比分析，可以提供报警，方便了检查和维修；对桥梁长 期处于超载状态下的桥梁挠度也可提供报警功能，方便桥梁管理。
权利要求1、一种大跨度桥梁挠度监测装置，主要由水箱(a)、水管(b)、压力变送器(c)、485传输线路(d)、A/D转换卡(e)和工业控制计算机(f)组成，其特征是水箱(a)底部连接有水管(b)并设置一个基准压力变送器，水管(b)对应各挠度监测布置点接有分水管，各分水管连接至对应的压力变送器(c)，各压力变送器(c)和基准压力变送器的电模拟信号输出端通过485传输线路(d)，将各自产生的电流信号输入到A/D转换卡(e)，经模/数转换后通过485传输线路输入至工业控制计算机(f)作为压强信号和基准压强信号，由工业控制计算机(f)经过压强和高程的线性数学关系计算，并对应各压力变送器(c)经过编组存入数据库中，实现全桥的关键点的实时挠度监测。
2、 根据权利要求1所述的大跨度桥梁挠度监测装置，其特征是水箱(a) 安装高度要高于任意监测布置点压力变送器(c)的高度，以保证水箱(a)中 的液体流入水管(b)和分水管，并产生相应的管压。
3、 根据权利要求1所述的大跨度桥梁挠度监测装置，其特征是水箱(a) 中的液体采用防冻、防腐溶液，并采用液体石蜡防止水分挥发。
4、 根据权利要求1所述的大跨度桥梁挠度监测装置，其特征是水管(b) 和分水管均为具有耐热性和耐腐蚀的特性。
5、 根据权利要求1所述的大跨度桥梁挠度监测装置，其特征是485传输 线路(d)采用屏蔽双绞线。
专利摘要本实用新型提供一种大跨度桥梁挠度监测装置，通过在桥梁挠度监测布置点上设置压力变送器，将各监测点处梁体发生竖向位移变化引起的水管水压力值转化成电模拟信号加以采集，经A/D转换后通过485信号传输线路将转换形成的压强信号传输至工业控制计算机，再按照压强和高程的线性数学关系计算，结合全桥的压力变送器布置的编组情况存入工业控制计算机的数据库中，实现全桥的关键点的实时挠度测量，进而实现大跨度桥梁挠度长期健康监测。
文档编号G01M5/00GK201130082SQ200720300418
公开日2008年10月8日 申请日期2007年12月26日 优先权日2007年12月26日
发明者宏 刘, 安群慧, 李荣庆, 王铭辉, 田启贤, 辉 程, 钟继卫, 陈开利 申请人:中铁大桥局集团武汉桥梁科学研究院有限公司;中铁大桥局股份有限公司