專利名稱：橋梁健康的監(jiān)測方法及其智能測力支座的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種橋梁健康的監(jiān)測方法及其智能測力支座，適用于監(jiān)測橋梁及其它工程結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
一直以來，橋梁支座的監(jiān)測主要是通過傳統(tǒng)的手工和目測的方法進(jìn)行的，例如借助望遠(yuǎn)鏡等簡單工具進(jìn)行檢查，一般必須到橋下登梯或使用高花費(fèi)的橋梁監(jiān)測車進(jìn)行檢測。由于墩臺(tái)較高，而且梁、板與墩臺(tái)之間的凈空很小，檢測工作不僅非常不便，而且具有一定的危險(xiǎn)性。最主要的是這種檢測方法無法確定支座的實(shí)際工作性能，也無法監(jiān)測支座的受力情況乃至橋梁結(jié)構(gòu)的健康狀況。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種能準(zhǔn)確、有效地檢測橋梁健康狀況的橋梁健康的監(jiān)測方法及其智能測力支座。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種橋梁健康的智能測力支座，包括板式橡膠支座，其特征在于所述板式橡膠支座安裝有測力元件，所述測力元件包括多個(gè)用于感應(yīng)支座的軸壓力和剪切力且對(duì)稱設(shè)置在板式橡膠支座內(nèi)的光纖應(yīng)變傳感器，所述光纖應(yīng)變傳感器均連接到將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并以應(yīng)變形式顯示出來的光纖數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換器。進(jìn)一步地，所述測量元件包括兩個(gè)光纖應(yīng)變傳感器，所述兩個(gè)光纖應(yīng)變傳感器沿板式橡膠支座中間層的加強(qiáng)鋼板的中軸線對(duì)稱粘貼。進(jìn)一步地，所述光纖應(yīng)變傳感器的內(nèi)端部套設(shè)有玻璃管，所述光纖應(yīng)變傳感器的中間部套設(shè)有克維拉纖維，所述光纖應(yīng)變傳感器的外端部設(shè)置有光纖連接器，所述光纖連接器經(jīng)導(dǎo)線與光纖數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換器相連接。進(jìn)一步地，所述板式橡膠支座和光纖應(yīng)變傳感器制作成一體。進(jìn)一步地，所述光纖數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換器連接到監(jiān)測中心。同時(shí)，本發(fā)明還提供一種橋梁健康的監(jiān)測方法，包括若干個(gè)板式橡膠支座，其特征在于在各個(gè)板式橡膠支座上分別安裝測力元件，所述測力元件包括多個(gè)用于感應(yīng)相應(yīng)支座上的軸壓力和剪切力的光纖應(yīng)變傳感器；多個(gè)光纖應(yīng)變傳感器對(duì)稱設(shè)置在相應(yīng)的板式橡膠支座內(nèi)，并連接到一個(gè)將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并以應(yīng)變形式顯示出來的光纖數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換器；取光纖數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換器采集的多個(gè)光纖應(yīng)變傳感器讀數(shù)的平均值作為最終的支座受力應(yīng)變測量值。進(jìn)一步地，所述測量元件包括兩個(gè)光纖應(yīng)變傳感器，所述兩個(gè)光纖應(yīng)變傳感器沿板式橡膠支座中間層的加強(qiáng)鋼板的中軸線對(duì)稱粘貼。進(jìn)一步地，所述光纖應(yīng)變傳感器的內(nèi)端部用玻璃管套住，所述光纖應(yīng)變傳感器的中間部采用克維拉纖維保護(hù)，所述光纖應(yīng)變傳感器的外端部設(shè)置有光纖連接器，所述光纖連接器通過導(dǎo)線與光纖數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換器相連接。
進(jìn)一步地，所述板式橡膠支座和光纖應(yīng)變傳感器制作成一體。進(jìn)一步地，所述光纖數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換器連接到監(jiān)測中心。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)該支座的測力元件與支座結(jié)構(gòu)做成一體，通過導(dǎo)線把光纖應(yīng)變傳感器的光信號(hào)傳輸?shù)焦饩€數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換器，再結(jié)合實(shí)驗(yàn)預(yù)先標(biāo)定的應(yīng)力-應(yīng)變曲線圖，就可以隨時(shí)檢測到支座內(nèi)力，測量方法簡便、可靠；(2)采用耐久性良好、體積極小的光纖應(yīng)變傳感器，通過測量支座內(nèi)置加強(qiáng)鋼板的橫向應(yīng)變反算得到支座的受力情況，可以提高檢測的準(zhǔn)確性、可靠性和穩(wěn)定性；(3)由于采用了光電測試技術(shù)來檢測支座受力，檢測工況的適應(yīng)性強(qiáng)，可以真正實(shí)現(xiàn)長期、遠(yuǎn)程和自動(dòng)檢測；(4)可以運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)支座受力情況的實(shí)時(shí)、自動(dòng)和聯(lián)動(dòng)監(jiān)測；通過對(duì)采集數(shù)據(jù)的綜合計(jì)算分析，可實(shí)現(xiàn)對(duì)整座橋梁結(jié)構(gòu)的健康狀況進(jìn)行診斷、評(píng)估和預(yù)測；(5)可以實(shí)時(shí)檢測出橋梁上車輛超載或結(jié)構(gòu)性能變化造成的剛度分配不勻情況，適合于橋梁的施工車輛荷載和日后的橋梁健康狀況監(jiān)測；(6)可以有效地了解支座的工作狀態(tài)，以便對(duì)支座的維護(hù)以及橋梁伸縮縫的監(jiān)控起到指導(dǎo)作用。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例橋梁健康的智能測力支座的構(gòu)造示意圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例測力元件的安裝示意圖。圖3為本發(fā)明實(shí)施例光纖傳感器的安裝示意圖。圖中1-板式橡膠支座，2-加強(qiáng)鋼板，3-光纖應(yīng)變傳感器，4-光纖數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換器，5-玻璃管，6-克維拉纖維，7-光纖連接器，8-導(dǎo)線。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明，以助理解本發(fā)明的應(yīng)用，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于這一具體實(shí)施例。參考圖廣3，一種橋梁健康的智能測力支座，包括板式橡膠支座1，其特征在于所述板式橡膠支座1安裝有測力元件，所述測力元件包括多個(gè)用于感應(yīng)支座上的軸壓力和剪切力且對(duì)稱設(shè)置在板式橡膠支座1內(nèi)的光纖應(yīng)變傳感器3，所述光纖應(yīng)變傳感器3均連接到將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并顯示出來的光纖數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換器4，所述光纖數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換器4連接到監(jiān)測中心。 在本實(shí)施例中，所述測量元件包括兩個(gè)光纖應(yīng)變傳感器3，所述兩個(gè)光纖應(yīng)變傳感器3沿板式橡膠支座1中間層的加強(qiáng)鋼板2的中軸線對(duì)稱粘貼，所述板式橡膠支座1和光纖應(yīng)變傳感器3制作成一體。所述光纖應(yīng)變傳感器3的內(nèi)端部套設(shè)有玻璃管5，所述光纖應(yīng)變傳感器3的中間部套設(shè)有用于保護(hù)的克維拉纖維6，所述光纖應(yīng)變傳感器3的外端部設(shè)置有光纖連接器7，所述光纖連接器7經(jīng)導(dǎo)線8與光纖數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換器4相連接。在本實(shí)施例中，該支座通過光纖應(yīng)變傳感器3和外接的光纖數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換器4，可以很方便地感應(yīng)并顯示出支座的受力情況，并實(shí)現(xiàn)對(duì)支座受力情況的長期、實(shí)時(shí)的監(jiān)測，結(jié)果可用作橋梁健康監(jiān)測和壽命評(píng)估的依據(jù)。參考圖廣3，一種橋梁健康的監(jiān)測方法，包括若干個(gè)板式橡膠支座1，在各個(gè)板式橡膠支座1上分別安裝測力元件，所述測力元件包括多個(gè)用于感應(yīng)相應(yīng)支座上的軸壓力和剪切力的光纖應(yīng)變傳感器3 ；多個(gè)光纖應(yīng)變傳感器3對(duì)稱設(shè)置在相應(yīng)的板式橡膠支座1內(nèi)，并連接到一個(gè)將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并以應(yīng)變形式顯示出來的光纖數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換器4 ；取光纖數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換器4采集的多個(gè)光纖應(yīng)變傳感器3的平均值作為最終的支座受力應(yīng)變測量值，提高了數(shù)據(jù)采集的安全性和準(zhǔn)確性。多個(gè)光纖數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換器4通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)連接到監(jiān)測中心，可實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)支座受力情況的實(shí)時(shí)、自動(dòng)和聯(lián)動(dòng)監(jiān)測，通過對(duì)采集數(shù)據(jù)的綜合計(jì)算分析，可實(shí)現(xiàn)對(duì)整座橋梁結(jié)構(gòu)的健康狀況進(jìn)行診斷、評(píng)估和預(yù)測。在本實(shí)施例中，所述測量元件包括兩個(gè)光纖應(yīng)變傳感器3，所述兩個(gè)光纖應(yīng)變傳感器3沿板式橡膠支座1中間層的加強(qiáng)鋼板2的中軸線對(duì)稱粘貼，所述板式橡膠支座1和光纖應(yīng)變傳感器3制作成一體。所述光纖應(yīng)變傳感器3的內(nèi)端部用玻璃管5套住，所述光纖應(yīng)變傳感器3的中間部采用克維拉纖維6保護(hù)，所述光纖應(yīng)變傳感器3的外端部設(shè)置有光纖連接器7，所述光纖連接器7通過導(dǎo)線8與光纖數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換器4相連接。在本實(shí)施例中，所述導(dǎo)線8將兩個(gè)光纖應(yīng)變傳感器3的光信號(hào)傳遞到一個(gè)光纖數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換器4 ；通過光纖數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換器4收集并轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)室預(yù)先標(biāo)定的應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系，可以準(zhǔn)確、方便地得到整個(gè)支座的受力情況。實(shí)驗(yàn)室支座標(biāo)定方法是通過采用專門設(shè)計(jì)的一套夾具，將智能測力支座表面受到的豎向壓力或水平剪力與光纖數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換器4顯示的應(yīng)變值建立對(duì)應(yīng)關(guān)系；夾具的所有板材由厚度為12. 7mm的硬質(zhì)鋁材制成，與支座直接接觸的鋁板表面需先經(jīng)過噴砂處理，然后涂抹環(huán)氧膠，以保證它們間無相對(duì)滑動(dòng)和可以有效傳遞外力。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種橋梁健康的智能測力支座，包括板式橡膠支座，其特征在于所述板式橡膠支座安裝有測力元件，所述測力元件包括多個(gè)用于感應(yīng)支座的軸壓力和剪切力且對(duì)稱設(shè)置在板式橡膠支座內(nèi)的光纖應(yīng)變傳感器，所述光纖應(yīng)變傳感器均連接到將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并以應(yīng)變的形式顯示出來的光纖數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的橋梁健康的智能測力支座，其特征在于所述測量元件包括兩個(gè)光纖應(yīng)變傳感器，所述兩個(gè)光纖應(yīng)變傳感器沿板式橡膠支座中間層的加強(qiáng)鋼板的中軸線對(duì)稱粘貼。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的橋梁健康的智能測力支座，其特征在于所述光纖應(yīng)變傳感器的內(nèi)端部套設(shè)有玻璃管，所述光纖應(yīng)變傳感器的中間部套設(shè)有克維拉纖維，所述光纖應(yīng)變傳感器的外端部設(shè)置有光纖連接器，所述光纖連接器經(jīng)導(dǎo)線與光纖數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換器相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的橋梁健康的智能測力支座，其特征在于所述板式橡膠支座和光纖應(yīng)變傳感器制作成一體。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的橋梁健康的智能測力支座，其特征在于所述光纖數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換器連接到監(jiān)測中心。
6.一種橋梁健康的監(jiān)測方法，包括若干個(gè)板式橡膠支座，其特征在于在各個(gè)板式橡膠支座上分別安裝測力元件，所述測力元件包括多個(gè)用于感應(yīng)相應(yīng)支座上的軸壓力和剪切力的光纖應(yīng)變傳感器；多個(gè)光纖應(yīng)變傳感器對(duì)稱設(shè)置在相應(yīng)的板式橡膠支座內(nèi)，并連接到一個(gè)將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并以應(yīng)變形式顯示出來的光纖數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換器；取光纖數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換器采集的多個(gè)光纖應(yīng)變傳感器讀數(shù)的平均值作為最終的支座受力應(yīng)變測量值。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的橋梁健康的監(jiān)測方法，其特征在于所述測量元件包括兩個(gè)光纖應(yīng)變傳感器，所述兩個(gè)光纖應(yīng)變傳感器沿板式橡膠支座中間層的加強(qiáng)鋼板的中軸線對(duì)稱粘貼。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的橋梁健康的監(jiān)測方法，其特征在于所述光纖應(yīng)變傳感器的內(nèi)端部用玻璃管套住，所述光纖應(yīng)變傳感器的中間部采用克維拉纖維保護(hù)，所述光纖應(yīng)變傳感器的外端部設(shè)置有光纖連接器，所述光纖連接器通過導(dǎo)線與光纖數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換器相連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的橋梁健康的監(jiān)測方法，其特征在于所述板式橡膠支座和光纖應(yīng)變傳感器制作成一體。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的橋梁健康的監(jiān)測方法，其特征在于所述光纖數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換器均連接到監(jiān)測中心。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種橋梁健康的監(jiān)測方法，包括若干個(gè)板式橡膠支座，在各個(gè)板式橡膠支座上分別安裝測力元件，所述測力元件包括多個(gè)用于感應(yīng)相應(yīng)支座上的軸壓力和剪切力的光纖應(yīng)變傳感器，多個(gè)光纖應(yīng)變傳感器對(duì)稱設(shè)置在相應(yīng)的板式橡膠支座內(nèi)，多個(gè)光纖應(yīng)變傳感器均連接到一個(gè)將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并以應(yīng)變形式顯示出來的光纖數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換器，并以光纖數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換器采集的多個(gè)光纖應(yīng)變傳感器讀數(shù)的平均值作為最終的支座受力應(yīng)變測量值。本發(fā)明還涉及一種橋梁健康監(jiān)測用的智能測力支座。本發(fā)明能準(zhǔn)確、有效地監(jiān)測橋梁支座的受力情況，且該支座外形上無異于普通支座，其制作和安裝方便，可以用來對(duì)橋梁的施工荷載、車輛超載和橋梁性能的異常變化進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤和監(jiān)測。
文檔編號(hào)G01L1/24GK102564660SQ20121001339
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月17日
發(fā)明者傅公康, 莊一舟 申請人:福州大學(xué)