基于应变计的梁式桥位移动态测量系统技术方案

一种基于应变计的梁式桥位移动态测量系统，包括应变计、采集装置，其特征在于：应变计沿梁纵向等间距设置在待测桥梁上，每跨的应变计数量至少设置５组，每组应变计为２个，沿梁高设置；同时还包括一个应变数据处理装置，用于将采集到的应变数据进行处理，得出桥梁挠曲线的曲率，应用曲率数据对挠曲函数进行拟合，最终得出桥梁挠曲函数，从而获得桥梁任一点的动态位移，本实用新型专利技术无需任何位移测量仪器，只利用已有的应变数据，便能实时地分析出桥梁位移，并能形成位移的动力响应。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属物理方式处理
，尤其是涉及一种利用已有的应变数据，实 时分析桥梁位移，并能形成位移的动态响应的梁式桥位移动态测量系统。
技术介绍
桥梁刚度是决定桥梁能否安全运营的主要因素之一，通过测量桥梁关键部位的位 移可以获取桥梁的刚度信息，因此，对桥梁位移进行实时动态测量是十分必要的。当桥梁跨越江、河、山涧等障碍物，或跨越城市道路时，由于不能布设固定支架，接 触式位移测量仪器(如位移计等)存在无法安装的困难。利于安装的非接触式位移监测仪 器(如静力水准仪等)，由于位移响应的滞后性，并不能对桥梁位移进行实时动态监测。目前，应变计已广泛应用于测量桥梁的应变，它具有精度高，便于安装，反映速度 快等优点。桥梁的动态应变可以很容易测得，但目前没有有效的方法能应用应变计测量数 据得出桥梁的动态位移。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种价格低廉、动态、精度高，可以满足梁 式桥动态位移监测要求的梁式桥位移动态测量系统。为解决上述技术问题，本技术提供一种基于应变计的梁式桥位移动态测量系 统，包括应变计、采集装置，应变计用于实时测量应变，采集装置用于实时采集应变数据，其 特征在于应变计沿梁纵向等间距设置在待测桥梁上，每跨的应变计数量至少设置5组，每 组应变计为2个，沿梁高设置；同时还包括一个应变数据处理装置，用于将采集到的应变数 据进行处理，得出桥梁挠曲线的曲率，应用曲率数据对挠曲函数进行拟合，最终得出桥梁挠 曲函数，从而获得桥梁任一点的动态位移。本技术通过采集装置实时采集应变数据，并通过应变数据处理装置将采集到 的应变数据进行处理，得出桥梁挠曲线的曲率，应用曲率数据对挠曲函数进行拟合，最终得 出桥梁挠曲函数，从而获得桥梁任一点的位移，无需任何位移测量仪器，只利用已有的应变 数据，便能实时地分析出桥梁位移，并能形成位移的动力响应。附图说明图1是本技术的结构示意图；图2是沿图1中A-A线的断面剖视图。具体实施方式在对桥梁的位移动态监测中，对于桥梁中的任一跨，选取基函数数目k = 4，测点 数目η = 5，便可使位移测量误差达到以内，可满足工程精度的要求。选取坐标原点为 左侧支座处，桥梁此跨的跨径为1，则I1 = 0，I2 = 1，构造挠曲线的计算模型y(x) = x(x-l) (X^X2 · χ+Χ3 · χ2+Χ4 · χ3)参照图1、图2，将测量系统中的应变计1布置在待测桥梁上。在桥梁每跨沿梁纵3向等分桥跨布置五组应变计，每组应变计包括沿梁高布置的两个应变计2。对于在建的桥 梁，可采用埋入式的应变计，将应变计埋入混凝土中；对于已建成的桥梁，可采用表面应变 计，将应变计粘贴于桥梁表面。应变计布置完成后，选定坐标原点，测量每组应变计沿梁纵 向的坐标值~(」=1，2，...，5)及各组中两个应变计沿梁高的间距Δ Zj。留出足够长度 的应变计数据传输线3，以便将应变计连接至采集装置4。采集装置4布置于桥上方便于操 作的位置，如布置在桥台(墩)7上或桥面6上。应变计数据传输线3接入采集装置4。采 集装置4的数据输出口与应变数据处理装置5连接，由应变数据处理装置接收采集装置采 集到的实时应变数据，利用本专利技术提出的计算模型，分析出各时刻的桥梁挠曲函数，得到主 梁上任一点的挠度值，形成桥梁各点位移的动态响应。对桥梁的每一跨都采用上述的测点布置和数据采集分析方法，便可得到整座桥梁 的位移动态响应，实现整桥的位移动态测量。通过试验及数值模拟的方法，对一跨30m简支梁和两跨30m+30m的连续梁应用此 方法进行了位移测量，在应变计测量无误差的情况下，位移结果误差在1 %以内，可以满足 桥梁位移实时监测要求。权利要求一种基于应变计的梁式桥位移动态测量系统，包括应变计、采集装置，应变计用于实时测量应变，采集装置用于实时采集应变数据，其特征在于应变计沿梁纵向等间距设置在待测桥梁上，每跨的应变计数量至少设置5组，每组应变计为2个，沿梁高设置；同时还包括一个应变数据处理装置，用于将采集到的应变数据进行处理，获得桥梁任一点的动态位移。专利摘要一种基于应变计的梁式桥位移动态测量系统，包括应变计、采集装置，其特征在于应变计沿梁纵向等间距设置在待测桥梁上，每跨的应变计数量至少设置5组，每组应变计为2个，沿梁高设置；同时还包括一个应变数据处理装置，用于将采集到的应变数据进行处理，得出桥梁挠曲线的曲率，应用曲率数据对挠曲函数进行拟合，最终得出桥梁挠曲函数，从而获得桥梁任一点的动态位移，本技术无需任何位移测量仪器，只利用已有的应变数据，便能实时地分析出桥梁位移，并能形成位移的动力响应。文档编号G01B21/02GK201724663SQ20102020352公开日2011年1月26日 申请日期2010年5月26日 优先权日2010年5月26日专利技术者刘寒冰, 宫亚峰, 毕海鹏, 王龙林, 程永春, 谭国金, 魏海滨 申请人:吉林大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于应变计的梁式桥位移动态测量系统，包括应变计、采集装置，应变计用于实时测量应变，采集装置用于实时采集应变数据，其特征在于：应变计沿梁纵向等间距设置在待测桥梁上，每跨的应变计数量至少设置５组，每组应变计为２个，沿梁高设置；同时还包括一个应变数据处理装置，用于将采集到的应变数据进行处理，获得桥梁任一点的动态位移。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘寒冰，王龙林，谭国金，程永春，魏海滨，宫亚峰，毕海鹏，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：实用新型
国别省市：82[中国|长春]