專利名稱：利用壓力差進(jìn)行錨錠結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測(cè)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種懸索橋位移監(jiān)測(cè)方法，尤其涉及一種利用壓力差進(jìn)行錨錠結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測(cè)的方法。
背景技術(shù)：
懸索橋是最常用的特大型、大型橋梁橋型之一，這些大型橋梁都處于各個(gè)交通要道，投資巨大，投資和維護(hù)費(fèi)用為各種橋型之冠。運(yùn)營(yíng)過程中，車流量很大，負(fù)荷繁重，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)具有不可低估的重要意義。這些橋梁一旦發(fā)生安全事故，對(duì)于國(guó)家的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)的穩(wěn)定都將造成嚴(yán)重的后果。由于懸索橋錨碇承受著來自主纜的水平力和豎向反力，是主要承載結(jié)構(gòu)之一。一旦錨碇結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，會(huì)造成橋毀人亡的特大事故，后果不堪設(shè)想。
隧道式錨碇必須埋置在工程地質(zhì)條件較好的圍巖中，因此在運(yùn)營(yíng)過程當(dāng)中圍巖的穩(wěn)定性至關(guān)重要。水蝕環(huán)境會(huì)降低隧道式錨碇圍巖與重力式錨碇基礎(chǔ)的穩(wěn)定性，改變錨碇的受力與變形，導(dǎo)致錨室開裂與偏位、錨頭與散索鞍銹蝕等病害的發(fā)生，進(jìn)而影響橋梁結(jié)構(gòu)的運(yùn)營(yíng)安全。因此，針對(duì)水蝕環(huán)境下的懸索橋錨固區(qū)進(jìn)行安全監(jiān)測(cè)十分必要，需要針對(duì)懸索橋錨固區(qū)，開展監(jiān)測(cè)與技術(shù)狀況評(píng)價(jià)、預(yù)警技術(shù)與裝置研發(fā)。懸索橋錨固區(qū)的受力與變形采集對(duì)評(píng)判橋梁的技術(shù)狀況至關(guān)重要。對(duì)結(jié)構(gòu)應(yīng)力進(jìn)行監(jiān)測(cè)，需要布設(shè)許多應(yīng)變片或光纖、智能傳感器，成本很高；而對(duì)結(jié)構(gòu)位移進(jìn)行監(jiān)測(cè)，只需在錨固區(qū)中布設(shè)少數(shù)控制點(diǎn)就可以反演錨碇結(jié)構(gòu)的受力與損傷情況。但目前還沒有專門的方法和裝置對(duì)錨固區(qū)的位移進(jìn)行精確監(jiān)測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，本發(fā)明的目的在于提供一種利用壓力差進(jìn)行錨錠結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測(cè)的方法。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案
利用壓力差進(jìn)行錨錠結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測(cè)的方法，在該方法中采用了一種壓力差監(jiān)測(cè)裝置，壓力差監(jiān)測(cè)裝置包括基準(zhǔn)點(diǎn)液體壓力傳感器、測(cè)點(diǎn)液體壓力傳感器、水箱和水管；該監(jiān)測(cè)方法包括如下步驟
1)將基準(zhǔn)點(diǎn)液體壓力傳感器固定安裝在錨室外，將測(cè)點(diǎn)液體壓力傳感器安裝在錨固區(qū)表面，水箱安裝在基準(zhǔn)點(diǎn)液體壓力傳感器的上方；
2)在水箱中裝滿水，并通過閥門將水通過水管充滿到基準(zhǔn)點(diǎn)液體壓力傳感器和測(cè)點(diǎn)液體壓力傳感器的監(jiān)測(cè)口，排空水管、基準(zhǔn)點(diǎn)液體壓力傳感器和測(cè)點(diǎn)液體壓力傳感器內(nèi)的空氣；
3)根據(jù)測(cè)點(diǎn)液體壓力傳感器測(cè)得的壓強(qiáng)差變化計(jì)算錨固區(qū)在受力方向上的位移
3.I)錨固區(qū)的表面與水平面之間有一夾角4在一定的檢測(cè)頻率內(nèi)，對(duì)錨固區(qū)的表面上測(cè)點(diǎn)液體壓力傳感器測(cè)得的壓強(qiáng)&進(jìn)行采集；3.2)將每次采集的壓強(qiáng)辦帶入下式計(jì)算.丄尸、p2 -P1) /P gcon Θ ,上式中為基準(zhǔn)點(diǎn)液體壓力傳感器移動(dòng)前測(cè)得的壓強(qiáng)，P2為測(cè)點(diǎn)液體壓力傳感器移動(dòng)后測(cè)得的壓強(qiáng)，L1為錨固區(qū)在受力方向上的位移-'P為液體的密度為重力加速度；
3.3)進(jìn)而獲得錨固區(qū)的蠕動(dòng)頻率、幅度、長(zhǎng)期走勢(shì)相關(guān)數(shù)據(jù)。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述基準(zhǔn)點(diǎn)液體壓力傳感器為兩個(gè)，第一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)液體壓力傳感器位于第二個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)液體壓力傳感器的豎直上方；在溫度、電解質(zhì)含量、環(huán)境因素不變時(shí)，兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)液體壓力傳感器測(cè)得的壓強(qiáng)差將保持不變；當(dāng)溫度、電解質(zhì)含量、環(huán)境因素變化時(shí)，兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)液體壓力傳感器測(cè)得的壓強(qiáng)差發(fā)生變化，根據(jù)基準(zhǔn)點(diǎn)液體壓力傳感器的壓強(qiáng)差值變化，獲得測(cè)量時(shí)液體的真實(shí)密度，從而校準(zhǔn)測(cè)點(diǎn)液體壓力傳感器的位移變化。作為本發(fā)明的第二種優(yōu)選方案，所述基準(zhǔn)點(diǎn)液體壓力傳感器和測(cè)點(diǎn)液體壓力傳感器與計(jì)算機(jī)相連，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)接收與長(zhǎng)期數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。
作為本發(fā)明的第三種優(yōu)選方案，所述測(cè)點(diǎn)液體壓力傳感器可以為多個(gè)，形成一個(gè)監(jiān)測(cè)面，實(shí)現(xiàn)對(duì)錨固區(qū)整體形狀變化的監(jiān)測(cè)。作為本發(fā)明的第四種優(yōu)選方案，所述基準(zhǔn)點(diǎn)液體壓力傳感器和測(cè)點(diǎn)液體壓力傳感器與Internet或移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)連接，實(shí)現(xiàn)在遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)監(jiān)控、存儲(chǔ)和分析。本發(fā)明的有益效果是該利用壓力差進(jìn)行錨錠結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測(cè)的方法可有效的得到錨固區(qū)的蠕動(dòng)頻率、幅度和長(zhǎng)期走勢(shì)等相關(guān)數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)精度高，監(jiān)測(cè)速度快，可直接與網(wǎng)絡(luò)連接，達(dá)到物聯(lián)網(wǎng)的要求；同時(shí)該方法檢測(cè)成本低。


圖I為壓力差監(jiān)測(cè)裝置安裝的結(jié)構(gòu)示意 圖2為錨固區(qū)上的測(cè)點(diǎn)液體壓力傳感器移動(dòng)前后的結(jié)構(gòu)示意 圖3為采用兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)液體壓力傳感器的壓力差監(jiān)測(cè)裝置安裝的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖中I一基準(zhǔn)點(diǎn)液體壓力傳感器；2—測(cè)點(diǎn)液體壓力傳感器；3—水箱；4一7jC管；5—錨固區(qū)；6—水平面；7—主纜；8—細(xì)纜；11一第一基準(zhǔn)點(diǎn)液體壓力傳感器；12—第二基準(zhǔn)點(diǎn)液體壓力傳感器。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)地描述。如圖1、2所示，利用壓力差進(jìn)行錨錠結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測(cè)的方法，在該方法中采用了一種壓力差監(jiān)測(cè)裝置，壓力差監(jiān)測(cè)裝置包括基準(zhǔn)點(diǎn)液體壓力傳感器I、測(cè)點(diǎn)液體壓力傳感器
2、水箱3和水管4。利用壓力差進(jìn)行錨錠結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測(cè)的方法，包括如下步驟
I)將基準(zhǔn)點(diǎn)液體壓力傳感器I固定安裝在錨室外，將測(cè)點(diǎn)液體壓力傳感器2安裝在錨固區(qū)5表面，水箱3安裝在基準(zhǔn)點(diǎn)液體壓力傳感器I的上方一定距離。2)在水箱3中裝滿水，并通過閥門將水通過水管4充滿到基準(zhǔn)點(diǎn)液體壓力傳感器I和測(cè)點(diǎn)液體壓力傳感器2的監(jiān)測(cè)口，排空水管4、基準(zhǔn)點(diǎn)液體壓力傳感器I和測(cè)點(diǎn)液體壓力傳感器2內(nèi)的空氣。
3)根據(jù)測(cè)點(diǎn)液體壓力傳感器2測(cè)得的壓強(qiáng)差變化計(jì)算錨固區(qū)5在受力方向上的位移(基本原理由于測(cè)點(diǎn)液體壓力傳感器安裝在錨固區(qū)上，當(dāng)錨固區(qū)受力變化而發(fā)生上下蠕動(dòng)時(shí)，測(cè)點(diǎn)液體壓力傳感器隨之上下移動(dòng)，測(cè)得的相應(yīng)壓強(qiáng)值發(fā)生變化，而基準(zhǔn)點(diǎn)液體壓力傳感器位置不變，根據(jù)兩個(gè)壓力傳感器的壓力差變化，可計(jì)算出兩個(gè)傳感器的豎直距離變化，進(jìn)而計(jì)算出錨固區(qū)沿受力方向的蠕動(dòng)大小)
3.I)錨固區(qū)5的表面與水平面6之間有一夾角4在一定的檢測(cè)頻率內(nèi)，對(duì)錨固區(qū)的表面上測(cè)點(diǎn)液體壓力傳感器測(cè)得的壓強(qiáng)&進(jìn)行采集Ua“一定的監(jiān)測(cè)周期或頻率，如20HZ，則每秒對(duì)光斑位移進(jìn)行20次采集和計(jì)算)。3. 2)將每次采集的壓強(qiáng)辦帶入下式計(jì)算:Z7=( p2 -P1) /P geos θ ,上式中/ 7為基準(zhǔn)點(diǎn)液體壓力傳感器移動(dòng)前測(cè)得的壓強(qiáng)，P2為測(cè)點(diǎn)液體壓力傳感器移動(dòng)后測(cè)得的壓強(qiáng)，L1為錨固區(qū)在受力方向上的位移'P為液體的密度#為重力加速度。3. 3)進(jìn)而獲得錨固區(qū)的蠕動(dòng)頻率(即檢測(cè)頻率)、幅度、長(zhǎng)期走勢(shì)等相關(guān)數(shù)據(jù)。由于液體密度受溫度、電解質(zhì)、環(huán)境等因素影響，為提高長(zhǎng)期檢測(cè)下的測(cè)量精度，可采用雙基準(zhǔn)點(diǎn)的方式，如圖3所示。基準(zhǔn)點(diǎn)液體壓力傳感器為兩個(gè)，第一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)液體壓力傳感器11位于第二個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)液體壓力傳感器12的豎直上方。在溫度、電解質(zhì)含量、環(huán)境因素不變時(shí)，兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)液體壓力傳感器測(cè)得的壓強(qiáng)差將保持不變。當(dāng)溫度、電解質(zhì)含量、環(huán)境因素變化時(shí)，兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)液體壓力傳感器測(cè)得的壓強(qiáng)差發(fā)生變化，根據(jù)基準(zhǔn)點(diǎn)液體壓力傳感器的壓強(qiáng)差值變化，獲得測(cè)量時(shí)液體的真實(shí)密度，從而校準(zhǔn)測(cè)點(diǎn)液體壓力傳感器的位移變化，克服外界干擾因素的影響。該方法的優(yōu)點(diǎn)是監(jiān)測(cè)的精度高，可到達(dá)O. 01毫米；監(jiān)測(cè)的速度快，可達(dá)到IOHZ以上?；鶞?zhǔn)點(diǎn)液體壓力傳感器和測(cè)點(diǎn)液體壓力傳感器與計(jì)算機(jī)相連，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)接收與長(zhǎng)期數(shù)據(jù)存儲(chǔ)?；鶞?zhǔn)點(diǎn)液體壓力傳感器和測(cè)點(diǎn)液體壓力傳感器與Internet或移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)連接，實(shí)現(xiàn)在遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)監(jiān)控、存儲(chǔ)和分析。最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.利用壓力差進(jìn)行錨錠結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測(cè)的方法，其特征在于，在該方法中采用了一種壓力差監(jiān)測(cè)裝置，壓力差監(jiān)測(cè)裝置包括基準(zhǔn)點(diǎn)液體壓力傳感器、測(cè)點(diǎn)液體壓力傳感器、水箱和水管；該監(jiān)測(cè)方法包括如下步驟 1)將基準(zhǔn)點(diǎn)液體壓力傳感器固定安裝在錨室外，將測(cè)點(diǎn)液體壓力傳感器安裝在錨固區(qū)表面，水箱安裝在基準(zhǔn)點(diǎn)液體壓力傳感器的上方； 2)在水箱中裝滿水，并通過閥門將水通過水管充滿到基準(zhǔn)點(diǎn)液體壓力傳感器和測(cè)點(diǎn)液體壓力傳感器的監(jiān)測(cè)口，排空水管、基準(zhǔn)點(diǎn)液體壓力傳感器和測(cè)點(diǎn)液體壓力傳感器內(nèi)的空氣； 3)根據(jù)測(cè)點(diǎn)液體壓力傳感器測(cè)得的壓強(qiáng)差變化計(jì)算錨固區(qū)在受力方向上的位移 3.1) 錨固區(qū)的表面與水平面之間有一夾角&;在一定的檢測(cè)頻率內(nèi)，對(duì)錨固區(qū)的表面上測(cè)點(diǎn)液體壓力傳感器測(cè)得的壓強(qiáng)&進(jìn)行采集; 3. 2)將每次采集的壓強(qiáng)辦帶入下式計(jì)算K p2-pi) /P geos Θ ,上式中/ 7為基準(zhǔn)點(diǎn)液體壓力傳感器移動(dòng)前測(cè)得的壓強(qiáng)，P2為測(cè)點(diǎn)液體壓力傳感器移動(dòng)后測(cè)得的壓強(qiáng)，L1為錨固區(qū)在受力方向上的位移-'P為液體的密度為重力加速度； 3. 3)進(jìn)而獲得錨固區(qū)的蠕動(dòng)頻率、幅度、長(zhǎng)期走勢(shì)相關(guān)數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用壓力差進(jìn)行錨錠結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測(cè)的方法，其特征在于所述基準(zhǔn)點(diǎn)液體壓力傳感器為兩個(gè)，第一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)液體壓力傳感器位于第二個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)液體壓力傳感器的豎直上方；在溫度、電解質(zhì)含量、環(huán)境因素不變時(shí)，兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)液體壓力傳感器測(cè)得的壓強(qiáng)差將保持不變；當(dāng)溫度、電解質(zhì)含量、環(huán)境因素變化時(shí)，兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)液體壓力傳感器測(cè)得的壓強(qiáng)差發(fā)生變化，根據(jù)基準(zhǔn)點(diǎn)液體壓力傳感器的壓強(qiáng)差值變化，獲得測(cè)量時(shí)液體的真實(shí)密度，從而校準(zhǔn)測(cè)點(diǎn)液體壓力傳感器的位移變化。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的利用壓力差進(jìn)行錨錠結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測(cè)的方法，其特征在于所述基準(zhǔn)點(diǎn)液體壓力傳感器和測(cè)點(diǎn)液體壓力傳感器與計(jì)算機(jī)相連，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)接收與長(zhǎng)期數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的利用壓力差進(jìn)行錨錠結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測(cè)的方法，其特征在于所述基準(zhǔn)點(diǎn)液體壓力傳感器和測(cè)點(diǎn)液體壓力傳感器與Internet或移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)連接，實(shí)現(xiàn)在遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)監(jiān)控、存儲(chǔ)和分析。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用壓力差進(jìn)行錨錠結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測(cè)的方法，步驟如下1)將基準(zhǔn)點(diǎn)液體壓力傳感器固定安裝在錨室外，測(cè)點(diǎn)液體壓力傳感器安裝在錨固區(qū)表面，水箱安裝在基準(zhǔn)點(diǎn)液體壓力傳感器的上方；2)通過閥門將水通過水管充滿到基準(zhǔn)點(diǎn)液體壓力傳感器和測(cè)點(diǎn)液體壓力傳感器的監(jiān)測(cè)口，排除空氣；3)根據(jù)測(cè)點(diǎn)液體壓力傳感器測(cè)得的壓強(qiáng)差變化計(jì)算錨固區(qū)在受力方向上的位移；獲得錨固區(qū)的蠕動(dòng)頻率、幅度、長(zhǎng)期走勢(shì)等數(shù)據(jù)。該利用壓力差進(jìn)行錨錠結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測(cè)的方法可有效的得到錨固區(qū)的蠕動(dòng)頻率、幅度和長(zhǎng)期走勢(shì)等相關(guān)數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)精度高，監(jiān)測(cè)速度快，可直接與網(wǎng)絡(luò)連接，達(dá)到物聯(lián)網(wǎng)的要求；同時(shí)該方法檢測(cè)成本低。
文檔編號(hào)E02D33/00GK102864794SQ20121039463
公開日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2012年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月17日
發(fā)明者藍(lán)章禮, 張洪, 周建庭 申請(qǐng)人:重慶交通大學(xué)