一种独柱墩桥主梁倾覆监测和主动防护装置的制作方法

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本实用新型涉及桥梁监测和应急技术领域，具体涉及一种独柱墩桥主梁倾覆监测和主动防护装置。


背景技术：

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独柱墩桥梁的使用由来已久，由于其经济美观、行车视线干扰少、占用桥下土地少等优点，在城市立交、高速匝道、公路桥梁跨线时被广泛使用。然而，独柱墩大多采用非墩梁固结结构，其墩顶抗扭抗倾覆能力弱，在超载或偏载严重的交通状态下，有可能发生主梁倾覆、车毁人亡的重大事故。
[0003]
目前，对独柱墩的监测主要通过人工巡查进行，技术手段为定期或不定期的人工目测为主，尚未见有其他有效的监测技术和方法对独柱墩箱梁进行监测。同时，部分经济条件允许的地方和城市，通过对独柱墩进行加固改造，改变独柱墩的结构形式，使独柱墩变为多墩或多支座墩，从而提高独柱墩桥梁主梁抗倾覆能力。
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人工巡查的方法不能实现对独柱墩桥24小时不间断的值守观测，一旦超载车辆过桥或桥梁的结构稳定性发生变化，很难第一时间发现。且人工巡查人力投入大、费时费力、人为干扰误差大等缺点，难以满足对大量独柱墩桥梁的安全隐患全面、实时监管的需求。
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目前对独柱墩的改造加固，通过增加桥墩或在原墩增加牛腿来实现，虽然在一定程度上增加了独柱墩的箱梁抗倾覆能力，然而加固改造工程量大、造价高，难以全面推广。而且改造后的独柱墩外形变化大、占用桥下空间多，完全改变了独柱墩桥梁的结构特征和通透美观的效果。
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目前，对于大量为经过加固改造的独柱墩桥梁，尚未有一种长期实时的安全监测手段和安全应急防护装置，来对独柱墩的箱梁倾覆隐患进行监测和主动防护。
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综上所述，急需一种独柱墩桥主梁倾覆监测和主动防护装置以解决现有技术中存在的问题。


技术实现要素：

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本实用新型目的在于提供一种独柱墩桥主梁倾覆监测和主动防护装置，采用自动化监测和智能控制技术为手段，解决独柱墩桥箱梁倾覆的安全问题。
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为实现上述目的，本实用新型提供了一种独柱墩桥主梁倾覆监测和主动防护装置，包括激光监测单元和安全应急防护单元；
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所述安全应急防护单元包括圆环式底锚固板、特制钢桶和防护组件；圆环式底锚固板固定在主梁底部；防护组件安装在圆环式底锚固板上；特制钢桶套设在桥墩顶部，并用植筋螺栓固定；
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所述防护组件包括电磁铁吸盘、挂杆和转盘；挂杆两端分别通过电磁铁吸盘和转盘安装在圆环式底锚固板上；挂杆吸附在电磁铁吸盘的一端具有倒钩，桥梁倾覆时，挂杆从电磁铁吸盘上脱落，卡扣在特制钢桶上，用于支撑桥梁；
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所述激光监测单元包括激光测距仪、反光板和设备集成箱；激光测距仪和设备集成箱均安装在桥墩顶部，反光板安装在圆环式底锚固板上；激光测距仪发出的激光反射到反光板上，用于监测主梁与桥墩的距离变化；设备集成箱内安装有数字开关，激光测距仪所测得的数据通过线缆传入到数字开关中，数字开关通过线缆与电磁铁吸盘连接，用于控制电磁铁吸盘的通断电。
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进一步地，所述圆环式底锚固板上设有多个加劲板；多个加劲板在圆环式底锚固板呈环状均匀分布。
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进一步地，所述防护组件设有多组；多组防护组件在圆环式底锚固板呈环状均匀分布。
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进一步地，所述圆环式底锚固板与加劲板焊接成整体，通过植筋螺栓固定在主梁底部。
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进一步地，所述激光测距仪通过膨胀螺栓固定在桥墩顶部，反光板通过工业胶粘在圆环底锚固板上。
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进一步地，所述特制钢桶带有多个卡口，卡口与挂杆的倒钩相匹配。
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应用本实用新型的技术方案，具有以下有益效果：
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(1)、本实用新型将激光测距仪放置在桥墩顶部，实时监测主梁偏位情况，精度高，数据稳定、可靠性强，能够对主梁局部性能、工作状态做出合理评估，为桥梁养护维修和管理决策提供科学依据，确保桥梁的安全运营。
[0020]
(2)、本实用新型在桥墩位置设置了安全应急防护单元，在桥梁偏转较大时，装置自动启动，挂杆从电磁铁吸盘上脱落，卡扣在特制钢桶上，给予主梁支撑力，加强结构稳定性，能够在第一时间阻止桥梁倾覆这类安全事故的发生，并且该装置在桥梁运行期间不会改变原有桥梁结构，也不会影响原设计桥梁受力。
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除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。
附图说明
[0022]
构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
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图1是独柱墩桥主梁倾覆监测和主动防护装置整体结构示意图；
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图2是图1中m剖面图；
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图3是图1中n剖面图；
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图4是图1中a大样图(安全应急防护未制动状态)；
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图5是图1中a大样图(安全应急防护制动状态)；
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其中，1、植筋螺栓，2、加劲板，3、圆环式底锚固板，4、特制钢桶，5、激光测距仪，6、设备集成箱，7、线缆，8、反光板，9、电磁铁吸盘，10、挂杆，11、转盘，12、主梁，13、支座。
具体实施方式
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以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以根据权
利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
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实施例1：
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参见图1～图5，一种独柱墩桥主梁倾覆监测和主动防护装置，本实施例应用于独墩单支座的桥梁主梁。
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一种独柱墩桥主梁倾覆监测和主动防护装置包括激光监测单元和安全应急防护单元；
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安全应急防护单元包括圆环式底锚固板3、特制钢桶4和防护组件；圆环式底锚固板3固定在主梁12底部；防护组件安装在圆环式底锚固板3上；特制钢桶4套设在桥墩顶部，并用植筋螺栓1固定；
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防护组件包括电磁铁吸盘9、挂杆10和转盘11；挂杆10是铁制的，挂杆10两端分别通过电磁铁吸盘9和转盘11安装在圆环式底锚固板3上；挂杆10吸附在电磁铁吸盘9的一端具有倒钩，桥梁倾覆时，挂杆10从电磁铁吸盘9上脱落，卡扣在特制钢桶4上，用于支撑桥梁；特制钢桶4带有多个卡口，卡口与挂杆10的倒钩相匹配。
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激光监测单元包括激光测距仪5、反光板8和设备集成箱6；激光测距仪5安装在桥墩顶部，反光板8安装在圆环式底锚固板3上；激光测距仪5发出的激光反射到反光板8上，用于监测主梁12与桥墩的距离变化；设备集成箱6也放置于桥墩顶部，方便操作人员与激光测距仪一起安装、调试以及后期维护。设备集成箱6内安装有数字开关，激光测距仪5所测得的数据通过线缆7传入到数字开关中，数字开关通过线缆7与电磁铁吸盘9连接，设置一个预警值，可触发数字开关控制电磁铁吸盘9的通断电。
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设备集成箱6中还有无线传输模块，激光测距仪5所测得的数据通过线缆7传入到无线传输模块中，无线传输模块再将数据传输到服务器，可以实施监测到桥梁的偏转状态。线缆贴着桥墩、圆环式锚固板3走线。
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圆环式底锚固板3上设有多个加劲板2；多个加劲板2在圆环式底锚固板3呈环状均匀分布，以增强圆环式底锚固板3的承载力。防护组件设有八组；八组防护组件在圆环式底锚固板3呈环状均匀分布。圆环式底锚固板3与加劲板2焊接成整体，通过植筋螺栓1固定在主梁12底部。
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激光测距仪5通过膨胀螺栓固定在桥墩顶部，反光板8通过工业胶粘在圆环底锚固板上。激光测距仪5设有两个，放置在桥墩顶部的支座13的两侧。当两个激光测距仪测量的距离数据不一致时，即可判定桥梁发生了倾覆，此时，数字开关控制电磁铁吸盘断电，挂杆自动下落勾住卡口，给予主梁12一个支撑作用，防止主梁12继续倾覆。本实用新型装置在考虑结构简单、安装方便、经久耐用的同时，达到既能随时自动化监测主梁12偏转的情况外，还能实现主动进行安全防护的功能。
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上述一种独柱墩桥主梁倾覆监测和主动防护装置的安装流程及方法如下：
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1)安装圆环式锚固板3。圆环式锚固板3可以通过在工程加工焊接成整体，通过植筋螺栓1安装在主梁底部。
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2)安装电磁盘吸盘9。将电磁铁吸盘9安装与圆环式锚固板3在工厂中预制过程中，预留装电磁铁吸盘9的位置即可。
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3)贴反光板8，安装激光测距仪5。反光板8用工业胶与圆环式锚固板3贴合牢固，激光测距仪5采用膨胀螺栓固定。
[0043]
4)安装特制钢桶4。特制钢桶4所有构件都在工厂加工焊接成整体，所以，现场只需要将特制钢桶4通过植筋螺栓1安装在桥墩上。
[0044]
5)安装挂杆10、转盘11。挂杆10、转盘11在工厂加工焊接成整体，通过膨胀螺栓固定在圆环式锚固板3上。
[0045]
6)激光测距仪5以及电磁铁吸盘9线缆布线，将线缆走线至设备集成箱6位置附近。
[0046]
7)安装设备集成箱6。设备集成箱的所有构件都在工厂加工焊接成整体，所以，现场只需要将北斗设备集成箱通过膨胀螺栓安装在桥墩上。
[0047]
8)在设备集成箱6中安装无线传输模块和数字开关等，之后通过调试，保证设备运行。
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以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。