一种利用3D扫描方法的桥梁受力探测系统及模拟装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种利用3D扫描方法的桥梁受力探测系统及模拟装置，涉及工程施工技术领域。本发明专利技术通过设置包含3D扫描仪、高频摄像机和红外成像仪的数据采集模块，能够从多方面对桥梁桥体在动态负载或承受动态因素影响时的结构变化数据进行采集；同时在本受力探测系统中，数据采集模块还对桥梁微缩模型的相关数据进行采集，而后将其与桥梁实体的数据进行对比分析，使得分析结果更加准确和科学；本发明专利技术还通过设计包含桥梁微缩模型的受力探测模拟装置，以模型加载物理实验的方式对桥梁受力状况及内部结构间的动态变化进行科学探测，使得探测结果与实际情况之间的偏差降到最低。大大提高了受力探测分析的准确性。高了受力探测分析的准确性。高了受力探测分析的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种利用3D扫描方法的桥梁受力探测系统及模拟装置


[0001]本专利技术属于工程施工
，特别是涉及一种利用3D扫描方法的桥梁受力探测系统及模拟装置。

技术介绍

[0002]在桥梁施工过程中，为了提前预知修建的桥梁构筑物在施工过程和实际应用时会产生哪些结构影响，通常会对构筑物进行结构间的受力分析，以避免施工过程中产生的某些不利因素；现有的受力探测分析方法通常是采用有限元软件仿真分析技术，这种技术虽然发展较快且已经相对成熟，但由于桥梁主梁材料和结构的特殊性，有限元软件在模拟主梁材料的力学性能上存在一定偏差；因此，在实际工作中，模型加载物理试验，仍是桥梁结构力学测试最直接、最准确的方法，对于桥梁结构的力学研究大都采用模型试验的物理验证方法，对桥梁结构构造进行模拟数据验证；同时由于桥梁等构筑物内部结构复杂多样，单纯地凭借图纸去还原模拟桥梁结构数据往往存在较大的误差，而3D扫描技术恰恰能够避免；因此，我们结合现有技术，设计了一种利用3D扫描方法的桥梁受力探测系统及模拟装置。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种利用3D扫描方法的桥梁受力探测系统及模拟装置，解决现有的有限元软件在模拟主梁材料的力学性能上存在一定偏差以及单纯地凭借图纸去还原模拟桥梁结构数据往往存在较大的误差的问题。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：本专利技术为一种利用3D扫描方法的桥梁受力探测系统，包括数据采集模块、中控管理系统和实验分析模块，所述数据采集模块包括3D扫描仪、高频摄像机和红外热像仪，中控管理系统包括微型计算机、数模转换芯片、驱动电源和模拟水源，实验分析模块包括模拟装置、混凝土灌注模块和构件搭建模块；其中所述数据采集模块将采集到的桥梁实时的结构动态数据经数模转换芯片转换成数字信号后传输至微型计算机的处理器内，其中微型计算机内置数据处理软件和三维建模软件，将接收到的数字信号转换成数字信息和三维模型图纸显示出来；上述技术特征中，3D扫描仪用于扫描桥梁桥体的结构组成及结构间的连接关系数据，高频摄像机用于拍摄桥梁桥体在动态负载和承受流水狂风等动态因素影响时的振动状态数据，红外成像仪用于采集桥梁桥体内部结构受压时的热量变化数据，三者测量数据相互综合即可完整呈现桥梁桥体在动态负载或承受动态因素影响时的结构变化数据；同时，本技术方案采用的桥梁受力探测及分析方式为，先探测桥梁实体结构数据，通过结构数据构建桥梁微缩模型，再利用实验分析模块对桥梁微缩模型施加等比例削弱版的动态影响因素，并利用数据采集模块采集桥梁微缩模型的动态结构数据，最后利用中控管理系统中的微型计算机对桥梁实体和模型的两组数据进行对比分析；在实际工作中，高频摄像机和红
外成像仪还可利用XTDIC全场应变测量系统代替，可对桥梁结构在加载时的位移变化、裂纹扩张等情况进行较为准确的监测，即使用XTDIC系统连续拍摄数字图像，精确测量结构表面全场位移情况，从而获取箱梁全场的应变测量响应以及裂纹的张开情况，得到箱梁加载过程中全场变形、应变及裂纹宽度张开情况的准确试验数据；同时在XTDIC三维全场应变测量系统环境下，本技术方案对大桥主梁结构进行模型试验，通过在不同工况载荷作用下模型构件应力测试，实时测量模型构件的表面形貌、位移以及应变，分析主梁构件的应力和位移变化规律，进而研究主梁构件的应力分布、承载能力和传力机理等，以便于对桥梁主梁结构安全性和合理性做出参数评价。
[0005]所述混凝土灌注模块包括混凝土灌浆机、灌浆模具和连接件，构件搭建模块包括举升机和氩弧焊机；其中，工作人员根据所述微型计算机显示出的桥梁数字信息和三维模型图纸，利用包括混凝土灌浆机、灌浆模具和连接件搭建桥梁微缩模型；所述模拟装置对桥梁微缩模型施加包括水流、压力或拉力的动态变量，再通过数据采集模块将桥梁微缩模型的相关结构动态数据收集并传输至中控管理系统，微型计算机再将桥梁微缩模型的数据信息与桥梁实体的数据信息进行比较和分析。
[0006]一种利用3D扫描方法的桥梁受力探测模拟装置，包括模拟实验箱、恒流泵、桥梁微缩模型、负载模拟轴和传动箱，所述模拟实验箱为方形槽盒结构，其中一组相对两侧面均卡接固定有延长箱，另一组相对两侧面均卡接固定有工作箱，且所述工作箱和延长箱均与模拟实验箱连通；其中一所述工作箱一侧面栓接连通有注流管，另一工作箱一侧面栓接连通有排流管，所述排流管与注流管之间焊接连通有回流管，且回流管贯穿连通传动箱，并环绕于模拟实验箱的外部；所述注流管贯穿连通至恒流泵的内部，并与模拟水源连通；结合前述技术特征，在使用模拟装置时，通过启动恒流泵能够将模拟水源中的水流通过注流管注入模拟实验箱中，而后通过排流管和回流管排出并回流至注流管处，实现模拟实验环境内部的水流循环，避免资源浪费。
[0007]所述桥梁微缩模型包括梁板、连接工件、牵拉墩、牵拉梁、牵拉索和支撑墩，其中若干梁板与若干连接工件交替组装构成桥面结构，且连接工件为“工”字形横梁结构，并设置于相邻两梁板之间；所述支撑墩栓接固定于梁板与模拟实验箱的底板之间；所述桥面结构中央位置上表面与牵拉墩栓接固定，且牵拉梁焊接固定于相对两牵拉墩之间；所述牵拉梁与若干梁板之间均通过牵拉索栓接固定；若干所述负载模拟轴设置于相对两牵拉墩之间，且负载模拟轴的相对两端均与延长箱旋转卡合；所述负载模拟轴周侧面滑动套接有负载杆，负载杆下端旋转轴接有滚压轮，且滚压轮的下缘与桥面结构上表面接触；其中滚压轮用于对桥面结构施加负载压力，模拟了桥面上方的行车实况。
[0008]所述桥面结构与模拟实验箱的底板之间还栓接固定有若干辅助墩，所述辅助墩周侧面旋转卡合有调节套，调节套周侧面焊接有限流板组；所述模拟实验箱下表面镶嵌有若干传动盒，所述传动盒内表面旋转轴接有调节轴和从动轴，其中调节轴与从动轴之间通过安装链轮链条构成链轮链条传动结构；所述调节轴设置于模拟实验箱的内部，且其相对两端均设置有调节蜗杆；所述调节套的下端焊接有从动蜗轮，且调节蜗杆与从动蜗轮啮合；所述模拟实验箱的下表面还栓接固定有驱动电机，驱动电机的输出轴一端机械连接有驱动蜗杆，且驱动蜗杆旋转贯穿传动盒；所述从动轴周侧面焊接有传动蜗轮，且传动蜗轮与驱动蜗杆啮合；
结合前述结构，当驱动电机启动时，利用驱动蜗杆带动传动蜗轮旋转，进而利用链轮链条传动结构带动调节轴旋转，并继续通过蜗轮蜗杆传动结构带动调节套和限流板组旋转，从而实现对恒定水流的限流或阻流，能够根据实际要求调整水流速度。
[0009]优选地，所述传动箱为壳体结构，其内表面旋转轴接有涡轮扇，且回流管内部的流体与涡轮扇相互配合；所述负载模拟轴的一端焊接有传动轮，且若干传动轮之间通过安装传动皮带构成皮带轮传动结构；其中一所述负载模拟轴与涡轮扇的旋轴之间通过安装链轮链条构成链轮链条传动结构，所述负载模拟轴与负载杆之间通过开设螺纹槽构成往复丝杠结构；结合前述结构，在模拟实验箱中的水流进行回流时，水流冲击涡轮扇，并通过链轮链条传动结构带动负载模拟轴旋转，进而利用往复丝杠结构带动负载杆沿负载模拟轴往复滑动，从而实现滚压轮对桥面结构的反复滚压。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用3D扫描方法的桥梁受力探测系统，包括数据采集模块、中控管理系统和实验分析模块，其特征在于：所述数据采集模块包括3D扫描仪、高频摄像机和红外热像仪，中控管理系统包括微型计算机、数模转换芯片、驱动电源和模拟水源，实验分析模块包括模拟装置、混凝土灌注模块和构件搭建模块；其中所述数据采集模块将采集到的桥梁实时的结构动态数据经数模转换芯片转换成数字信号后传输至微型计算机的处理器内，其中微型计算机内置数据处理软件和三维建模软件，将接收到的数字信号转换成数字信息和三维模型图纸显示出来；所述混凝土灌注模块包括混凝土灌浆机、灌浆模具和连接件，构件搭建模块包括举升机和氩弧焊机；其中，工作人员根据所述微型计算机显示出的桥梁数字信息和三维模型图纸，利用包括混凝土灌浆机、灌浆模具和连接件搭建桥梁微缩模型；所述模拟装置对桥梁微缩模型施加包括水流、压力或拉力的动态变量，再通过数据采集模块将桥梁微缩模型的相关结构动态数据收集并传输至中控管理系统，微型计算机再将桥梁微缩模型的数据信息与桥梁实体的数据信息进行比较和分析。2.一种利用3D扫描方法的桥梁受力探测模拟装置，包括模拟实验箱（1）、恒流泵（2）、桥梁微缩模型、负载模拟轴（3）和传动箱（4），其特征在于，所述模拟实验箱（1）为方形槽盒结构，其一组相对两侧面均卡接固定有延长箱（5），另一组相对两侧面均卡接固定有工作箱（6），且所述工作箱（6）和延长箱（5）均与模拟实验箱（1）连通；其中一所述工作箱（6）一侧面栓接连通有注流管（7），另一工作箱（6）一侧面栓接连通有排流管（8），所述排流管（8）与注流管（7）之间焊接连通有回流管（9），且回流管（9）贯穿连通传动箱（4），并环绕于模拟实验箱（1）的外部；所述注流管（7）贯穿连通至恒流泵（2）的内部，并与模拟水源连通；所述桥梁微缩模型包括梁板（10）、连接工件（11）、牵拉墩（12）、牵拉梁（13）、牵拉索（14）和支撑墩（15），其中若干梁板（10）与若干连接工件（11）交替组装构成桥面结构，且连接工件（11）为“工”字形横梁结构，并设置与相邻两梁板（10）之间；所述支撑墩（15）栓接固定于梁板（10）与模拟实验箱（1）的底板之间；所述桥面结构中央位置上表面与牵拉墩（12）栓接固定，且牵拉梁（13）焊接固定于相对两牵拉墩（12）之间；所述牵拉梁（13）与若干梁板（10）之间均通过牵拉索（14）栓接固定；若干所述负载模拟轴（3）设置于相对两牵拉墩（12）之间，且负载模拟轴（3）的相对两端均与延长箱（5）旋转卡合；所述负载模拟轴（3）周侧面滑动套接有负载杆（16），负载杆（16）下端旋转轴接有滚压轮（17），且滚压轮（17）的下缘与桥面结构上表面接触；所述桥面结构与模拟实验箱（1）的底板之间还栓接固定有若干辅助墩（18），所述辅助墩（18）周侧面旋转卡合有调节套（19），调节套（19）周侧面焊接有...

【专利技术属性】
技术研发人员：张涛，熊世雄，周君，王垚，李浩，熊文强，王小京，罗世明，唐小富，
申请(专利权)人：成都纵横通达信息工程有限公司，
类型：发明
国别省市：