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专利名称：利用激光进行锚碇结构位移监测的方法
技术领域：
本发明涉及一种悬索桥位移监测方法，尤其涉及一种利用激光进行锚碇结构位移监测的方法。
背景技术：
悬索桥是最常用的特大型、大型桥梁桥型之一，这些大型桥梁都处于各个交通要道，投资巨大，投资和维护费用为各种桥型之冠。运营过程中，车流量很大，负荷繁重，对国民经济建设具有不可低估的重要意义。这些桥梁一旦发生安全事故，对于国家的经济建设和社会的稳定都将造成严重的后果。由于悬索桥锚碇承受着来自主缆的水平力和竖向反力，是主要承载结构之一。一旦锚碇结构发生破坏，会造成桥毁人亡的特大事故，后果不堪设想。隧道式锚碇必须埋置在工程地质条件较好的围岩中，因此在运营过程当中围岩的稳定性至关重要。水蚀环境会降低隧道式锚碇围岩与重力式锚碇基础的稳定性，改变锚碇的受力与变形，导致锚室开裂与偏位、锚头与散索鞍锈蚀等病害的发生，进而影响桥梁结构的运营安全。因此，针对水蚀环境下的悬索桥锚固区进行安全监测十分必要，需要针对悬索桥锚固区，开展监测与技术状况评价、预警技术与装置研发。悬索桥锚固区的受力与变形采集对评判桥梁的技术状况至关重要。对结构应力进行监测，需要布设许多应变片或光纤、智能传感器，成本很高；而对结构位移进行监测，只需在锚固区中布设少数控制点就可以反演锚碇结构的受力与损伤情况。但目前还没有专门的方法和装置对锚固区的位移进行精确监测。

发明内容
针对现有技术中的不足之处，本发明的目的在于提供一种利用激光进行锚碇结构位移监测的方法。为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案
利用激光进行锚碇结构位移监测的方法，在该方法中采用了一种激光监测装置，激光监测装置包括激光器、反光镜和激光光斑接收靶；监测方法包括如下步骤
1)将激光器固定安装在锚室外，将反光镜安装在锚室内，激光光斑接收靶安装在锚固区表面；
2)开启激光器，调整激光光线、反光镜和激光光斑接收靶，使激光经反光镜反射后以一定的角度照射到激光光斑接收靶上；
3)根据激光光斑接收靶上的光斑位移计算锚固区在受力方向上的位移
3. I)经反光镜反射后的激光光线与激光光斑接收靶的靶面之间有一夹角^在一定的检测频率内，对光斑在激光光斑接收靶的靶面上沿靶面移动的位移4进行采集;
3. 2)将每次采集的位移4带入激光光斑接收靶上下移动的位移Z7的计算公式4 = ,计算出激光光斑接收靶上下移动的位移L1 ；
3. 3)获得锚固区的蠕动频率、幅度、长期走势相关数据。作为本发明的一种优选方案，所述激光光斑接收靶可以为多个，形成一个监测面，实现对锚固区整体形状变化的监测。作为本发明的另一种优选方案，所述激光光斑接收靶与计算机相连，实现数据的实时接收与长期数据存储。作为本发明的又一种优选方案，所述激光光斑接收靶与Internet或移动通信网络连接，实现在远程的数据监控、存储和分析。 本发明的有益效果是该利用激光进行锚碇结构位移监测的方法可有效的得到锚固区的蠕动频率、幅度和长期走势等相关数据，监测精度高，监测速度快，可直接与网络连接，达到物联网的要求；同时该方法检测成本低。


图I为激光监测装置安装的结构示意 图2为激光光斑接收靶移动前后的结构示意图。附图中I一激光器；2—反光镜；3—激光光斑接收靶；4一锚固区；5—激光光线；6—主缆；7—细缆；8一移动如的祀面；9一移动后的祀面；10—法线。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细地描述。如图1、2所示，利用激光进行锚碇结构位移监测的方法，在该方法中采用了一种激光监测装置，激光监测装置包括激光器I、反光镜2和激光光斑接收靶3。利用激光进行锚碇结构位移监测的方法，包括如下步骤
I)将激光器I固定安装在锚室外，将反光镜2安装在锚室内，激光光斑接收靶3安装在锚固区4表面。2)开启激光器1，调整激光光线5、反光镜2和激光光斑接收靶3，使激光经反光镜2反射后以一定的角度照射到激光光斑接收靶3上。3)根据激光光斑接收靶3上的光斑位移计算锚固区5在受力方向上的位移
3. I)由于激光光斑接收靶3安装在锚固区4上，当锚固区4受力变化而发生上下蠕动时，激光光斑接收靶3的靶面随之上下移动。激光光斑接收靶3经反光镜2反射后的激光光线与激光光斑接收靶3的靶面之间有一夹角4在一定的检测频率内，对光斑在激光光斑接收靶3的靶面上沿靶面移动的位移4进行采集(设定一定的监测周期或频率，如20HZ，则每秒对光斑位移进行20次采集和计算)；
3. 2)将每次采集的位移4带入激光光斑接收靶上下移动的位移Z7的计算公式
I1=矣竣5 ,计算出激光光斑接收靶上下移动的位移Z7 ；
3.3)获得锚固区的蠕动频率(即检测频率)、幅度、长期走势等相关数据。该方法的优点是监测的精度高，可到达O. 05毫米；监测的速度快，可达到25HZ以上。激光光斑接收靶与计算机相连，实现数据的实时接收与长期数据存储。激光光斑接收靶与Internet或移动通信网络连接，实现在远程的数据监控、存储和分析。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明 的权利要求范围当中。
权利要求
1.利用激光进行锚碇结构位移监测的方法，其特征在于，在该方法中采用了一种激光监测装置，激光监测装置包括激光器、反光镜和激光光斑接收靶；监测方法包括如下步骤 1)将激光器固定安装在锚室外，将反光镜固定安装在锚室内，激光光斑接收靶安装在锚固区表面； 2)开启激光器，调整激光光线、反光镜和激光光斑接收靶，使激光经反光镜反射后以一定的角度照射到激光光斑接收靶上； 3)根据激光光斑接收靶上的光斑位移计算锚固区在受力方向上的位移 3.I)经反光镜反射后的激光光线与激光光斑接收靶的靶面之间有一夹角^在一定的检测频率内，对光斑在激光光斑接收靶的靶面上沿靶面移动的位移4进行采集; 3.2)将每次采集的位移4带入激光光斑接收靶上下移动的位移Z7的计算公式Z1,计算出激光光斑接收靶上下移动的位移Zi ； 3.3)获得锚固区的蠕动频率、幅度、长期走势相关数据。
2.根据权利要求I所述的利用激光进行锚碇结构位移监测的方法，其特征在于所述激光光斑接收靶与计算机相连，实现数据的实时接收与长期数据存储。
3.根据权利要求I所述的利用激光进行锚碇结构位移监测的方法，其特征在于所述激光光斑接收靶与Internet或移动通信网络连接，实现在远程的数据监控、存储和分析。
全文摘要
本发明公开了一种利用激光进行锚碇结构位移监测的方法，如下步骤1)将激光器固定安装在锚室外，反光镜固定安装在锚室内，激光光斑接收靶安装在锚固区表面；2)使激光经反光镜反射后照射到激光光斑接收靶上；3)反射后的激光光线与激光光斑接收靶的靶面之间有一夹角；对光斑在激光光斑接收靶的靶面上沿靶面移动的位移L2进行采集；并带入激光光斑接收靶上下移动的位移L1的计算公式；获得锚固区的蠕动频率、幅度、长期走势等数据。该利用激光进行锚碇结构位移监测的方法可有效的得到锚固区的蠕动频率、幅度和长期走势等相关数据，监测精度高，监测速度快，可直接与网络连接，达到物联网的要求；同时该方法检测成本低。
文档编号G01B11/02GK102889858SQ20121039973
公开日2013年1月23日 申请日期2012年10月19日 优先权日2012年10月19日
发明者周建庭, 蓝章礼, 张洪 申请人:重庆交通大学