水平转体立交桥服役期平衡参数监测及智能调整装置

本发明涉及桥梁监测，尤其涉及一种水平转体立交桥服役期平衡参数监测及智能调整装置。

背景技术：

1、随着我国经济和科技水平的飞速发展，交通建设技术也日新月异。在桥梁建设中，难免会遇到河流、山谷、铁路、繁忙的交通等特殊工况，就需要更先进的桥梁建设方法，如水平转体立交桥建设技术，该技术具有施工效率高、成本低、使用范围广等众多优点。

2、转体桥包括斜拉式转体桥和t构转体桥，虽然转体桥施工技术愈发成熟，但是目前建设完成的立交桥在服役期内的监测保障工作还不够成熟，遇到恶劣的自然环境时，比如风力很大或者振动幅度很大，会导致桥梁健康状况变差，假如因健康状况变差出现桥体偏移的异常情况，如何让工作人员快速发现，如何及时采取措施进行调整，避免异常情况进一步恶化，这都是需要解决的问题。

3、葡萄牙的hintze ribeiro桥梁垮塌，是因为其桥墩稳定性受损，当出现风险征兆时，没有及时采取安全防范措施，印度加尔各答一高架桥坍塌，其事故原因是养护监管不力，所以对桥梁状况的实时监测以及及时作出反应是避免这种恶性安全事故发生的关键。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提出一种水平转体立交桥服役期平衡参数监测及智能调整装置。

2、本发明的技术方案是：一种水平转体立交桥服役期平衡参数监测及智能调整装置，其特征是：该装置包括监测系统、控制系统、配重调整系统、液压驱动系统；

3、监测系统包括安装在桥体上的环境参数监测模块和位移参数监测模块、安装在两段桥体对接处的激光位移传感器甲、安装在桥体中心的倾角传感器，环境参数监测模块内部设置有风速传感器、风向传感器、振动传感器，位移参数监测模块内部设置有位移计、振弦式位移传感器、激光位移传感器乙；

4、配重调整系统包括沿长度方向固定在桥体底面两侧的两直线驱动机构、沿宽度方向固定在桥体两端的两直线驱动机构，直线驱动机构的滑块上设有配重块，通过液压驱动系统来驱动直线驱动机构工作；

5、控制系统包括控制单元、自适应控制模块、比较电路，所述的环境参数监测模块、位移参数监测模块、激光位移传感器甲均通过信号线与控制单元输入端连接，自适应控制模块、比较电路的一端均通过信号线和控制单元输出端连接，另一端均接入到液压驱动系统内。

6、优选的，所述的液压驱动系统包括相同的驱动机构甲和驱动机构乙，驱动机构甲包括通过电机驱动的液压泵、滤油器、液压油箱、溢流阀、两个液压马达，所述的液压油箱内装有液压油，液压油箱通过主油管与液压泵连接，滤油器安装在主油管上，液压泵的出口管上连接有两条油路支管，两个液压马达分别作为沿长度方向布置的两直线驱动机构的驱动源，两条油路支管分别与两个液压马达的入液口连接，液压马达的出液口通过回油管与液压油箱连接，并在所述的油路支管上安装有调速阀；驱动机构乙中两个液压马达分别作为沿宽度方向布置的两直线驱动机构的驱动源；所述的自适应控制模块与驱动机构甲、驱动机构乙中的调速阀连接，比较电路与驱动机构甲、驱动机构乙中的电机连接。

7、优选的，所述的直线驱动机构包括支架、丝杆、导轨和螺母滑块，丝杆转动连接在支架的两端板之间，液压马达安装在一端板上来驱动丝杆转动，导轨安装在支架的支撑板底面，螺母滑块套装在丝杆上，并与上方的导轨滑动连接，所述的配重块固定在螺母滑块的底面。

8、优选的，所述液压泵的出口管上接出有一路溢流管，该溢流管上安装有溢流阀。

9、优选的，该装置还设有蓄电池，通过蓄电池对液压马达以及各个传感器供电，并在蓄电池上连接有中间转换电路，中间转换电路通过线路与配套设置的太阳能发电装置或风力发电装置连接。

10、优选的，该装置还设有分别与控制单元连接的无线发射器、显示器、报警器和存储器，无线发射器通过无线电将控制单元处理后的各项数据传输给基站，显示器用于显示传感器传回的各项数据和设定的数值范围，报警器用于发出监测数据超出设定数值范围的警报，存储器用于将控制单元接收并处理好的数据进行储存。

11、优选的，所述的基站以5g信号的形式将各项监测数据发送到监管人员的手机以及控制室。

12、本发明的有益技术效果是：

13、（1）该装置的环境参数监测模块监测到的风力很强或桥梁振动幅度很大时，控制单元启动自适应控制模块，结合各个传感器的各项监测数据，计算桥体的偏移状况，当偏移量超出预设范围时，向液压泵驱动电机发送电信号，液压驱动系统调整桥体上配重块的位置，对桥体的重心进行微调，使桥梁恢复稳定状态；该装置能够精准监测桥梁的健康状况，并能够及时作出反应以避免桥梁异常现象进一步恶化，可有效避免桥梁坍塌等恶性事故的发生。

14、（2）该装置在水平转体立交桥服役期间内，可通过显示器将监测到的各项数据直观显示出来，当数据异常时，报警器会发生报警，监管人员可以清晰明了地掌握桥梁的平衡状态，并且配备了数据存储器，监测到的数据可以进行智能储存，便于后期的分析总结。

15、（3）该装置还可以将各传感器监测到的数据通过无线发射器实时发送到工作人员的手机中，监管人员可以随时随地查看桥梁的平衡状况。

技术特征：

1.一种水平转体立交桥服役期平衡参数监测及智能调整装置，其特征是：该装置包括监测系统、控制系统、配重调整系统、液压驱动系统；

2.根据权利要求1所述的一种水平转体立交桥服役期平衡参数监测及智能调整装置，其特征是：所述的液压驱动系统包括相同的驱动机构甲和驱动机构乙，驱动机构甲包括通过电机驱动的液压泵、滤油器、液压油箱、溢流阀、两个液压马达，所述的液压油箱内装有液压油，液压油箱通过主油管与液压泵连接，滤油器安装在主油管上，液压泵的出口管上连接有两条油路支管，两个液压马达分别作为沿长度方向布置的两直线驱动机构的驱动源，两条油路支管分别与两个液压马达的入液口连接，液压马达的出液口通过回油管与液压油箱连接，并在所述的油路支管上安装有调速阀；驱动机构乙中两个液压马达分别作为沿宽度方向布置的两直线驱动机构的驱动源；所述的自适应控制模块与驱动机构甲、驱动机构乙中的调速阀连接，比较电路与驱动机构甲、驱动机构乙中的电机连接。

3.根据权利要求2所述的一种水平转体立交桥服役期平衡参数监测及智能调整装置，其特征是：所述的直线驱动机构包括支架、丝杆、导轨和螺母滑块，丝杆转动连接在支架的两端板之间，液压马达安装在一端板上来驱动丝杆转动，导轨安装在支架的支撑板底面，螺母滑块套装在丝杆上，并与上方的导轨滑动连接，所述的配重块固定在螺母滑块的底面。

4.根据权利要求2所述的一种水平转体立交桥服役期平衡参数监测及智能调整装置，其特征是：所述液压泵的出口管上接出有一路溢流管，该溢流管上安装有溢流阀。

5.根据权利要求1所述的一种水平转体立交桥服役期平衡参数监测及智能调整装置，其特征是：该装置还设有蓄电池，通过蓄电池对液压马达以及各个传感器供电，并在蓄电池上连接有中间转换电路，中间转换电路通过线路与配套设置的太阳能发电装置或风力发电装置连接。

6.根据权利要求1所述的一种水平转体立交桥服役期平衡参数监测及智能调整装置，其特征是：该装置还设有分别与控制单元连接的无线发射器、显示器、报警器和存储器，无线发射器通过无线电将控制单元处理后的各项数据传输给基站，显示器用于显示传感器传回的各项数据和设定的数值范围，报警器用于发出监测数据超出设定数值范围的警报，存储器用于将控制单元接收并处理好的数据进行储存。

7.根据权利要求6所述的一种水平转体立交桥服役期平衡参数监测及智能调整装置，其特征是：所述的基站以5g信号的形式将各项监测数据发送到监管人员的手机以及控制室。

技术总结
一种水平转体立交桥服役期平衡参数监测及智能调整装置，该装置的环境参数监测模块监测到的风力很强或桥梁振动幅度很大时，控制单元启动自适应控制模块，结合各个传感器的各项监测数据，计算桥体的偏移状况，当偏移量超出预设范围时，向液压泵驱动电机发送电信号，液压驱动系统调整桥体上配重块的位置，对桥体的重心进行微调，使桥梁恢复稳定状态；该装置能够精准监测桥梁的健康状况，并能够及时作出反应，可有效避免桥梁坍塌等恶性事故的发生；并且该装置在水平转体立交桥服役期间内，可通过显示器将监测到的各项数据直观显示出来，并设置了报警系统，监管人员可以清晰明了地掌握桥梁的健康状态。

技术研发人员：张恩慧,吴宇晨,李晓权,郭赛,李红,李鹏,丁乾,刘博宇,刘超,马天龙
受保护的技术使用者：内蒙古科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15