专利名称：预应力混凝土桥梁绝对应力监测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及桥梁绝对应力的测量，尤其涉及预应力混凝土桥梁绝对应力监测
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背景技术：
绝对应力也称为工作应力或持久应力，是指各种荷载、变形及约束作用在结构上产生的实际应力的总和。其中荷载包括了桥梁结构自重、车重、风雪荷载等。变形及约束作用是指温度、位移、变形、基础不均匀沉降等因素。绝对应力的准确检测，对确定桥梁结构目前的应力水平、未来的应力安全储备具有重要作用。目前，传统的应力测量主要采用的设备是应变式传感器，也称为应变片。使用的方法通常是通过测量桥体在空载和承载时应变片的应变变化，再乘以弹性模量，得出桥梁结构的绝对应力。但是该方法的缺陷是，只能测量黏贴应变片后结构应力的相对变化，但是不能获得结构在黏贴应变片前已产生的应力。另一方面，在应变推导应力的计算过程中，由于混凝土的弹性模量难以确定，也会造成检测结果不准确，因此，无法监测到绝对应力值以及应力计算精度低影响了桥梁安全监测与预警。
实用新型内容为了解决了上述现有技术中绝对应力无法监测与应力计算精度低的问题，本实用新型提供一种预应力混凝土桥梁绝对应力监测装置，能够较为精确的监测桥梁混凝土结构的绝对应力。`本实用新型的预应力混凝土桥梁绝对应力监测装置，包括与应变计连接的采集仪，所述应变计与待监测混凝土桥体表面贴附，还包括，分析装置及弹性模量获取装置，所述弹性模量获取装置根据采集的绝对应力及所述采集中的应变获取弹性模量，所述采集仪及所述弹性模量获取装置的数据输出端与所述分析装置的数据输入端连接，所述分析装置根据所述弹性模量获取装置输出的弹性模量值及所述采集仪定时接收的应变获取监测数据。在一些实施方式中，所述弹性模量获取装置包括:弹性模量测量分析装置、绝对应力采集装置及应变采集装置，所述弹性模量测量分析装置与所述绝对应力采集装置及应变采集装置连接，根据所述绝对应力采集装置采集的绝对应力σ及所述应变采集装置在所述绝对应力采集装置采集中所采集的应变ε及弹性模量Ε=σ/ε公式，获取弹性模量Ε。在一些实施方式中，所述绝对应力采集装置包括:与绝对应力采集应变计连接的绝对应力采集仪、施力装置、测力装置及控制装置，所述绝对应力采集应变计与所述待监测混凝土桥体表面贴附；测力装置与施力装置施力面连接，置于所述混凝土桥体表面开槽中，用于检测施力装置施加于所述开槽内的应力；控制装置输入端分别与绝对应力采集仪输出端、测力装置输出端连接，控制装置输出端与施力装置控制端连接；向所述施力装置控制端发送施力信号，使绝对应力采集仪输出端应变回复到初始值后，采集测力装置输出端应力为绝对应力。在一些实施方式中，所述绝对应力采集应变计为电阻式应变计、所述施力装置为微型液压千斤顶、所述测力装置为微型测力传感器、所述控制装置为PLC。在一些实施方式中，所述微型液压千斤顶活塞端面表面为锯齿纹理，微型测力传感器与所述活塞面固定连接的感应面为相应的锯齿纹理。在一些实施方式中，还包括:阻尼垫片，所述阻尼垫片置于所述微型液压千斤顶活塞端面与所述微型测力传感器固定连接的感应面之间，表面具有锯齿纹理。在一些实施方式中，所述微型液压千斤顶活塞端面中部为凸起，微型测力传感器与所述活塞端面固定连接的感应面为相应的环形，可与所述凸起形成间隙配合。在一些实施方式中，还包括:阻尼垫片，所述阻尼垫片置于所述微型液压千斤顶活塞端面中部凸起与所述微型测力传感器固定连接的感应面环形结构之间，阻尼垫片厚度小于所述凸起高度。在一些实施方式中，还包括:预警装置，所述预警装置包括:顺序连接的预警输入�？椤⒃ぞ冉夏？榧熬ㄊ涑鲎爸茫鲈ぞ淙肽？橛胨龇治鲎爸檬涑龆肆樱邮绽醋运龇治鲎爸玫募嗖馐荩鲈ぞ冉夏？楦菟鲈ぞ淙肽？榻邮盏募嗖馐萦氡镜卦ぞ当冉希奔嗖馐荽笥谠ぞ凳保蛩鼍ㄊ涑鲎爸檬涑鼍ㄐ藕牛顾鼍ㄊ涑鲎爸檬涑鼍拘畔�。在一些实施方式中，所述警报输出装置包括:警示灯及蜂鸣器。与现有技术相比，本实用新型的上述实施方式具有以下优点:获取的应力监测值为绝对应力，不存在假设值(弹性模量)及测试手段中温度的影响。为计算应力监测值用到的弹性模量，为多次平均值，较现有技术中对混凝土桥梁弹性模量的假设值更加准确。因此该方法不仅提高了绝对应力的测量精度，而且可通过定期监测表面的应变变化来实现对绝对应力的监测，监测过程操作简单，监测数据更具可信性。
图1为本实用新型预应力混凝土桥梁绝对应力监测装置的连接示意图；图2为图1中弹性模量获取装置的连接示意图；图3为图2中绝对应力采集装置的连接示意图；图4为图1中预警装置的连接示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明，但不作为对本实用新型的限定。图1、图2、图3、图4示意性地显示了本实用新型的预应力混凝土桥梁绝对应力监测装置。如图1所示，本实用新型的预应力混凝土桥梁绝对应力监测装置，包括电阻式应变计11，采集仪12，分析装置13、弹性模量获取装置14和预警装置15。电阻式应变计11与待监测混凝土桥体表面贴附；采集仪12及弹性模量获取装置14的数据输出端与分析装置13的数据输入端连接；弹性模量获取装置14根据采集的绝对应力及采集中的应变获取弹性模量，分析装置13根据弹性模量获取装置14输出的弹性模量值及采集仪12定时接收的应变获取监测数据。如图2所示弹性模量获取装置14包括:弹性模量测量分析装置21、绝对应力采集装置22及应变采集装置23。弹性模量测量分析装置21与绝对应力采集装置22及应变采集装置23连接；根据绝对应力采集装置22采集的绝对应力σ及应变采集装置23在绝对应力采集装置22采集中所采集的应变ε及弹性模量Ε=σ/ε公式，弹性模量测量分析装置21获取弹性模量Ε。如图3所示绝对应力采集装置22包括:与电阻式应变计31连接的绝对应力采集仪32、微型液压千斤顶33、微型测力传感器34及PLC35。电阻式应变计31与待检测混凝土桥体表面贴附；微型测力传感器34与微型液压千斤顶33施力面连接，置于待测混凝土桥体表面开槽中，用于检测微型液压千斤顶33施加于所述开槽内的应力；PLC35输入端分别与绝对应力采集仪32输出端、微型测力传感器34输出端连接，PLC35输出端与微型液压千斤顶33控制端连接；向微型液压千斤顶33控制端发送施力信号，使绝对应力采集仪32输出端应变回复到初始值后，采集微型测力传感器34输出端应力为绝对应力。在本实施例中，微型液压千斤顶33活塞端面表面为锯齿纹理，微型测力传感器34与微型液压千斤顶33活塞面固定连接的感应面为相应的锯齿纹理。在微型液压千斤顶33活塞端面与微型测力传感器34固定连接的感应面之间设有阻尼垫片，阻尼垫片正反表面具有锯齿纹理。由此，阻尼垫片可以起到防滑的作用，使检测结果更为准确。在其他实施例中，在微型液压千斤顶33活塞端面中部设有凸起，微型测力传感器34与微型液压千斤顶33活塞端面固定连接的感应面为相应的环形，可与所述凸起形成间隙配合。在微型液压千斤顶33活塞端面中部凸起与微型测力传感器34固定连接的感应面环形结构之间设有阻尼垫片，阻尼垫片厚度小于所述凸起高度。由此，阻尼垫片可以起到防滑的作用，使检测结果更为准确。如图4所示本实施例的绝对应力监测装置还包括预警装置15，预警装置15包括顺序连接的预警输入�？�41、预警比较�？�42及警报输出装置43，警报输出装置43包括:警示灯及蜂鸣器。预警输入�？�41与分析装置13输出端连接，接收来自分析装置13的监测数据，预警比较�？�42根据预警输入�？�41接收的监测数据与本地预警值比较，当监测数据大于预警值时，向所述警报输出装置43输出警报信号，使所述警报输出装置输出警示信息。本实用新型的预应力混凝土桥梁绝对应力监测装置是以如下方式工作的:电阻式应变计11与待检测混凝土桥体表面贴附。与电阻式应变计11相连的采集仪12采集此时的初始应变值，并将该信息的信号通过输出端传输给PLC35。在该混凝土桥体表面开槽，将微型测力传感器34与微型液压千斤顶33的施力面活塞端面连接，置于开槽内，用于检测微型液压千斤顶33对开槽壁施加的顶力。开槽后，应变值发生变化不等于初始应变值，并将该信号传输给PLC35。PLC35向微型液压千斤顶33的控制端输出开始施力的电磁信号。外部动力装置开始工作，微型液压千斤顶33的活塞向外顶起。与活塞上端固定连接的微型测力传感器34也随之运动，当微型测力传感器34感应端另一端表面接触墙体时，绝对应力监测装置对桥体开始产生顶力。同时，微型测力传感器34的感应端准确感应来自微型液压千斤顶33的施力面活塞的压力并输出信号，信号通过数据线输送到与输出端连接的PLC35中。在微型液压千斤顶33开始工作后，PLC35 一直进行运算，比较由采集仪接收到的应变值是否等于初始应变值。若不等于，不输出信号；若等于，则向微型液压千斤顶33的控制端输出停止施力的信号，并采集此时微型测力传感器34输出端应力为初始绝对应力。利用分级回顶方法，PLC35向微型液压千斤顶33控制端发送施力信号，微型测力传感器34采集的绝对应力σ，同时，应变采集装置23采集应变ε，根据弹性模量E= σ / ε公式，弹性模量测量分析装置21获取弹性模量Ε。将与电阻式应变计11连接的采集仪12采集监测过程中不同时刻的应变值和弹性模量获取装置14获取的弹性模量E输入到分析装置13 ;分析装置13根据弹性模量获取装置14输出的弹性模量值及采集仪12定时接收的应变获取监测数据。分析装置13将监测数据传输到预警输入�？�41，预警比较�？�42根据预警输入模块41接收的监测数据与本地预警值比较，当监测数据大于0.6倍抗压强度时，向警报输出装置43输出警报信号，使警示灯及蜂鸣器输出预警警示信息；当监测数据大于0.8倍抗压强度时，向警报输出装置43输出警报信号，使警示灯及蜂鸣器输出报警警示信息；当监测数据大于或等于I倍抗压强度时，向警报输出装置43输出警报信号，使警示灯及蜂鸣器输出极限警示信息。以上所述的仅是本实用新型的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。
权利要求1.应力混凝土桥梁绝对应力监测装置，其特征在于，包括与应变计连接的采集仪，分析装置及弹性模量获取装置，所述应变计与待监测混凝土桥体表面贴附，所述弹性模量获取装置根据采集的绝对应力及所述采集中的应变获取弹性模量，所述采集仪及所述弹性模量获取装置的数据输出端与所述分析装置的数据输入端连接，所述分析装置根据所述弹性模量获取装置输出的弹性模量值及所述采集仪定时接收的应变获取监测数据。
2.权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述弹性模量获取装置包括:弹性模量测量分析装置、绝对应力采集装置及应变采集装置，所述弹性模量测量分析装置与所述绝对应力采集装置及应变采集装置连接，根据所述绝对应力采集装置采集的绝对应力σ及所述应变采集装置在所述绝对应力采集装置采集中所采集的应变ε及弹性模量Ε=σ/ε公式，获取弹性模量E。
3.权利要求2所述的监测装置，其特征在于，所述绝对应力采集装置包括:与绝对应力采集应变计连接的绝对应力采集仪、施力装置、测力装置及控制装置，所述绝对应力采集应变计与所述待监测混凝土桥体表面贴附；测力装置与施力装置施力面连接，置于所述混凝土桥体表面开槽中，用于检测施力装置施加于所述开槽内的应力；控制装置输入端分别与绝对应力采集仪输出端、测力装置输出端连接，控制装置输出端与施力装置控制端连接；向所述施力装置控制端发送施力信号，使绝对应力采集仪输出端应变回复到初始值后，采集测力装置输出端应力为绝对应力。
4.权利要求3所述的监测装置，其特征在于，所述绝对应力采集应变计为电阻式应变计、所述施力装置为微型液压千斤顶、所述测力装置为微型测力传感器、所述控制装置为PLC。
5.权利要求4所述的监测装置，其特征在于，所述微型液压千斤顶活塞端面表面为锯齿纹理，微型测力传感器与所述活塞面固定连接的感应面为相应的锯齿纹理。
6.权利要求5所述的监测装置，其特征在于，还包括:阻尼垫片，所述阻尼垫片置于所述微型液压千斤顶活塞端面与所述微型测力传感器固定连接的感应面之间，表面具有锯齿纹理。
7.权利要求4所述的监测装置，其特征在于，所述微型液压千斤顶活塞端面中部为凸起，微型测力传感器与所述活塞端面固定连接的感应面为相应的环形，可与所述凸起形成间隙配合。
8.权利要求7所述的监测装置，其特征在于，还包括:阻尼垫片，所述阻尼垫片置于所述微型液压千斤顶活塞端面中部凸起与所述微型测力传感器固定连接的感应面环形结构之间，阻尼垫片厚度小于所述凸起高度。
9.权利要求1所述的监测装置，其特征在于，还包括:预警装置，所述预警装置包括:顺序连接的预警输入�？�、预警比较模块及警报输出装置，所述预警输入模块与所述分析装置输出端连接，接收来自所述分析装置的监测数据，所述预警比较�？楦菟鲈ぞ淙肽？榻邮盏募嗖馐萦氡镜卦ぞ当冉希奔嗖馐荽笥谠ぞ凳保蛩鼍ㄊ涑鲎爸檬涑鼍ㄐ藕牛顾鼍ㄊ涑鲎爸檬涑鼍拘畔�。
10.权利要求9所述的监测装置，其特征在于，所述警报输出装置包括:警示灯及蜂鸣器。
专利摘要本实用新型公开了预应力混凝土桥梁绝对应力监测装置，包括与应变计连接的采集仪，应变计与待监测混凝土桥体表面贴附，还包括，分析装置及弹性模量获取装置，弹性模量获取装置根据采集的绝对应力及采集中的应变获取弹性模量，采集仪及弹性模量获取装置的数据输出端与分析装置的数据输入端连接，分析装置根据所述弹性模量获取装置输出的弹性模量值及采集仪定时接收的应变获取监测数据。本实用新型的优点在于不仅提高了绝对应力的测量精度，而且可通过定期监测表面的应变变化来实现对绝对应力的监测，监测数据更具可信性，还可确保桥梁结构的安全和实现早期预警。
文档编号G01L1/22GK202928732SQ20122055700
公开日2013年5月8日 申请日期2012年10月26日 优先权日2012年10月26日
发明者郭毅霖, 王晓晶, 宿健, 李振宝, 李强 申请人:北京工业大学, 交通运输部公路科学研究所, 北京恒天永胜机电设备有限公司
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