磁悬浮式支座水平位移测量装置及其测量方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种磁悬浮式支座水平位移测量装置，主要由磁悬浮轨道和屏蔽套筒组成。该装置基于磁悬浮原理，利用磁悬浮轨道为悬浮质量块提供恒定竖向力，使悬浮质量块悬浮于轨道之上，形成支座水平位移测试当中的固定点，磁悬浮轨道、屏蔽套筒则随着支座滑动钢板的滑动发生水平移动，测量悬浮质量块与屏蔽套筒相对水平距离的变化，即可得到桥梁支座水平位移。将本发明专利技术应用于桥梁支座水平位移测试，无需设置外部固定参考点，即可精确测量出桥梁支座水平位移的绝对值；且可实现支座水平位移的动态测量，并广泛适用于桥梁荷载试验、健康监控等技术领域。据此，发明专利技术人还建立了相应测量方法。

【技术实现步骤摘要】
磁悬浮式支座水平位移测量装置及其测量方法
本专利技术属于桥梁水平位移测量
，尤其涉及一种磁悬浮式支座水平位移测量装置及其测量方法。
技术介绍
在斜拉桥、悬索桥、连续刚构这类大跨度桥梁当中，支座传递上部结构主梁与桥墩之间作用的重要构件。对于可纵向滑动的支座，不仅具备传递竖向力的作用，同时还可提供主梁顺桥向自由伸缩滑动的功能，以满足因温度变化而引起的主梁纵向伸缩需求。如果支座的纵向滑动功能受限，则会影响到桥梁上部结构的自由伸缩，进而在主梁内部产生内力，影响结构的整体受力。支座实际状态下的纵向滑动水平位移是反映支座纵向滑动工作状态的直接指标，也是评价支座滑动性能的重要指标。在大跨度桥梁的荷载试验或健康监测当中，支座水平位移的测量或监测是必做项目。目前桥梁工程领域内并没有支座水平位移测试的专用传感器，通常的测量方法是在桥墩顶面设置固定台座，在台座和主梁之间安装位移计来进行测试。但是，这种方法受到位移计量程的限制，通常无法满足具有大伸缩变形的桥梁的需求，而且这种方法需要在墩顶和梁底分别安装台座，涉及到现场钻孔安装，操作十分不便；同时，位移计方法是利用桥墩当做固定点，在高墩的情况下，桥墩墩顶本身就存在纵向的水平位移，对测量得到数据会有较大的影响，所测数据并非主梁在支座处的绝对水平位移。为此，要低成本、精准、快速测量支座处的绝对水平位移变得十分困难，也是目前桥梁检测工程领域的一大技术难题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种磁悬浮式支座水平位移测量装置及其测量方法，以实现低成本、精准、快速测量支座处的绝对水平位移，该装置及方法广泛适用于桥梁荷载试验、施工监控、健康监控等
为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：磁悬浮式支座水平位移测量装置，主要由磁悬浮轨道和屏蔽套筒组成；磁悬浮轨道水平安装于屏蔽套筒内，磁悬浮轨道上安装有悬浮质量块，磁悬浮轨道端部安装有测距仪，磁悬浮轨道具有控制器并由控制器控制为悬浮质量块提供等于其重力的恒定悬浮力。磁悬浮轨道为电磁式直线磁悬浮轨道，最大行程大于5cm，最大负载为悬浮质量块重力的2倍以上。控制器包含悬浮质量块位置检测反馈系统。测距仪选用精度为0.01mm级的高精度测距仪，测量频率大于10Hz。使用上述磁悬浮式支座水平位移测量装置的测量方法，包括以下步骤：(1)在桥梁支座的滑动钢板上，固定安装磁悬浮式支座水平位移测量装置，磁悬浮轨道方向与待测试的支座水平位移方向平行；(2)打开控制器电源，通过控制器将悬浮质量块位置调节至磁悬浮轨道行程中部位置，保持悬浮力使悬浮质量块处于静止悬浮状态，并设置磁悬浮轨道中悬浮力保持此状态不变，悬浮质量块绝对水平坐标保持不变；(3)测量此时悬浮质量块相对于屏蔽套筒端部的水平距离L1；(4)支座滑动钢板随着主梁产生水平向的位移d；(5)测量此时悬浮质量块相对于屏蔽套筒端部的水平距离L2；(6)计算支座水平位移为d＝ΔL＝L1-L2。桥梁为大跨度桥梁。大跨度桥梁为斜拉桥、悬索桥、连续刚构桥。针对现有桥梁支座水平位移测量方法存在的问题，专利技术人设计制作了一种磁悬浮式支座水平位移测量装置，主要由磁悬浮轨道和屏蔽套筒组成；磁悬浮轨道水平安装于屏蔽套筒内，磁悬浮轨道上安装有悬浮质量块，磁悬浮轨道端部安装有测距仪，磁悬浮轨道具有控制器并由控制器控制为悬浮质量块提供等于其重力的恒定悬浮力。该装置基于磁悬浮原理，利用磁悬浮轨道为悬浮质量块提供恒定竖向力，使悬浮质量块悬浮于轨道之上，形成支座水平位移测试当中的固定点(即自身内部实现水平坐标不变的固定参考点设置)，磁悬浮轨道、屏蔽套筒则随着支座滑动钢板的滑动发生水平移动，测量悬浮质量块与屏蔽套筒相对水平距离的变化，即可得到桥梁支座水平位移。将本专利技术应用于桥梁支座水平位移测试，无需设置外部固定参考点，即可精确测量出桥梁支座水平位移的绝对值；且可实现支座水平位移的动态测量，并广泛适用于桥梁荷载试验、健康监控等
据此，专利技术人还建立了相应测量方法。与现有技术相比，本专利技术的突出优势具体在于：(1)通过磁悬浮原理，在装置内部形成水平坐标不变的固定参考点，无需如传统测量方法在桥梁以外或墩顶设置固定点，简化支座水平位移测试过程，在长斜拉桥、悬索桥当中应用优势明显；(2)磁悬浮式支座水平位移测量装置直接安装于支座的上滑动钢板上，现场安装及操作十分便捷，提高了支座水平位移测试效率；(3)选用高精度磁悬浮轨道及测距仪，可实现0.1mm精度的位移测量，满足工程的需要，并且仪器密封于屏蔽套筒内，不受外界环境因素的干扰。附图说明图1是本专利技术磁悬浮式支座水平位移测量装置的结构示意图。图2是本专利技术磁悬浮式支座水平位移测量装置中悬浮质量块的受力示意图。图3是本专利技术磁悬浮式支座水平位移测量装置的使用状态参考图(水平移动前)。图4是本专利技术磁悬浮式支座水平位移测量装置的使用状态参考图(水平移动后)。图中：1磁悬浮轨道，2悬浮质量块，3控制器，4测距仪，5屏蔽套筒，6支座，7桥梁，8桥墩。具体实施方式1.基本结构如图1所示，磁悬浮式支座水平位移测量装置，主要由磁悬浮轨道1和屏蔽套筒5组成；磁悬浮轨道水平安装于屏蔽套筒内，磁悬浮轨道上安装有悬浮质量块2，磁悬浮轨道端部安装有测距仪4，磁悬浮轨道具有控制器3并由控制器控制为悬浮质量块提供等于其重力的恒定悬浮力。其中，磁悬浮轨道为电磁式直线磁悬浮轨道，最大行程大于5cm，最大负载为悬浮质量块重力的2倍以上。控制器包含悬浮质量块位置检测反馈系统，对悬浮质量块恒定悬浮力控制精度小于0.1N，对悬浮质量块位置控制精度小于0.01mm。测距仪选用精度为0.01mm级的高精度测距仪，测量频率大于10Hz，用于测量悬浮质量块的相对距离变化。2.工作原理如图2至图4所示，磁悬浮式支座水平位移测量装置直接安装于桥梁支座6的上滑动钢板，控制器控制磁悬浮轨道，在磁悬浮轨道的有效行程内，为悬浮质量块提供等于质量块重力的恒定悬浮力F。此时，悬浮质量块只受到自身重力G和磁悬浮轨道提供的竖直向上的恒定悬浮力F两个力的作用，当悬浮力始终与质量块自身重力相等时(F＝G)，质量块处于一个竖向平衡状态，悬浮质量块与磁悬浮轨道不发生接触，其绝对水平位置不会因磁悬浮轨道的移动而改变，进而形成支座水平位移测试用固定参考点。固定于支座滑动钢板上的磁悬浮轨道、屏蔽套筒随着钢板滑动产生水平位移d，此时由于质量块与轨道脱离接触，不承受任何水平力，质量块处于受力平衡状态，悬浮质量块的绝对水平位置并不随磁悬浮轨道改变，只是质量块与屏蔽套筒的水平相对位置发生改变，相对位置的改变量与屏蔽套筒水平向的位移量是相等的，即与支座上钢板的水平位移相等。通过安装于磁悬浮轨道端部的测距仪测量出位移前后质量块与屏蔽套筒相对位置的变化量ΔL，即得到支座的水平位移。如产生纵向位移前质量块与屏蔽套筒端部的水平距离为L1，产生纵向位移后质量块与屏蔽套筒端部的水平距离为L2，则支座水平位移值即为d＝ΔL＝L1-L2。利用动态测距仪连续测量，即可实现支座水平位移动态测试。3.操作步骤(1)进行支座水平位移测试前，在桥梁支座的滑动钢板上，固定安装磁悬浮式支座水平位移测量装置，磁悬浮轨道方向与待测试的支座水平位移方向平行；(2)打开控制器电源，通过控制器将悬浮质量块位置调节本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁悬浮式支座水平位移测量装置，其特征在于主要由磁悬浮轨道和屏蔽套筒组成；所述磁悬浮轨道水平安装于屏蔽套筒内，磁悬浮轨道上安装有悬浮质量块，磁悬浮轨道端部安装有测距仪，磁悬浮轨道具有控制器并由控制器控制为悬浮质量块提供等于其重力的恒定悬浮力。

【技术特征摘要】
1.一种磁悬浮式支座水平位移测量装置，其特征在于主要由磁悬浮轨道和屏蔽套筒组成；所述磁悬浮轨道水平安装于屏蔽套筒内，磁悬浮轨道上安装有悬浮质量块，磁悬浮轨道端部安装有测距仪，磁悬浮轨道具有控制器并由控制器控制为悬浮质量块提供等于其重力的恒定悬浮力。2.根据权利要求1所述的磁悬浮式支座水平位移测量装置，其特征在于：所述磁悬浮轨道为电磁式直线磁悬浮轨道，最大行程大于5cm，最大负载为悬浮质量块重力的2倍以上。3.根据权利要求1所述的磁悬浮式支座水平位移测量装置，其特征在于：所述控制器包含悬浮质量块位置检测反馈系统。4.根据权利要求1所述的磁悬浮式支座水平位移测量装置，其特征在于：所述测距仪选用精度为0.01mm级的高精度测距仪，测量频率大于10Hz。5.使用权利要求1所述磁悬浮式支座水平位移测量装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：王龙林，吴昌霞，李丽琳，郝天之，刘世建，黎力韬，杨雨厚，刘家耀，彭蓉，韦兰春，罗慧，
申请(专利权)人：广西交通科学研究院，
类型：发明
国别省市：广西,45