一种桥梁施工变形监测装置

技术领域

本发明涉及桥梁施工技术领域，尤其是涉及一种桥梁施工变形监测装置。

背景技术

随着我国交通事业的迅猛发展，大跨度桥梁正在被越来越多地建造和规划着，为了保证桥梁结构施工的安全、达到成桥的设计目标、提高施工质量而进行的桥梁施工监测已成为桥梁施工技术的重要组成部分。

桥梁施工过程中为了保证桥梁的安全性需要对桥梁进行变形监测，现有的变形监测方式多通过外部设备进行激光定位，靶标测量等监测变形方式，在进行变形监测过程中，需要搭建监测设备基准检测点，但是监测设备所处的基准检测点及设备会受到环境影响发生细微变动，对设备测得的数据准确性造成一定的影响，容易误导监测人员，需要人工经常进行校准保证其准确性，给监测人员带来一定的负担，同时多个设备搭建过程中容易受到安装工人的施工技术影响，容易导致设备间存在不同基准误差，最终影响监测准确性，危害桥梁的正常施工。

所以需要一种桥梁施工变形监测装置，选取多个基准面，通过激光对准方式检测出每个基准面所属的检测装置的变化，选出变化范围最小的基准面，将基准面分为多个区域，每个区域埋设一个液位控制机构，通过液体相通原理，使得多个区域变化时液位控制机构推动监测设备进行位置相应调整，使得监测设备保持一个变化最小的状态，减小测量数据的误差，同时减少了监测人员的工作量；监测设备通过重力矫直方式进行自动扶正和通过激光对准方式，使得多个设备间在安装时较为容易，避免误差过大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种桥梁施工变形监测装置，以解决监测设备所处的基准检测点及设备会受到环境影响发生细微变动，对设备测得的数据准确性造成一定的影响，容易误导监测人员，需要人工经常进行校准保证其准确性，给监测人员带来一定的负担，同时多个设备搭建过程中容易受到安装工人的施工技术影响，容易导致设备间存在不同基准误差，最终影响监测准确性，危害桥梁的正常施工的技术问题。

本发明提供一种桥梁施工变形监测装置，包括检测装置、激光监测设备、上支撑台、下支撑台、调节机构、液位控制机构、升降机构、激光探测机构和激光对准机构，所述升降机构设置于上支撑台的顶部中部，所述激光探测机构和激光对准机构设置在上支撑台的顶部，所述下支撑台位于上支撑台的下部，所述调节机构设置在下支撑台的底部，所述液位控制机构设置于调节机构的底部。

进一步的，所述检测装置包括底座、第一滑杆、第一活动座、第一减速电机、第一螺纹杆、横梁、吊绳和锥形重锤，所述第一减速电机固定于检测装置的内部，所述第一减速电机的输出轴固定有与第一活动座螺纹连接的第一螺纹杆，所述第一滑杆滑动贯穿第一活动座并固定于底座的顶部，所述横梁固定于第一活动座的外侧，所述吊绳固定于横梁的一端，所述吊绳的底部固定有锥形重锤。

进一步的，所述调节机构包括底板、第一钢筒、第一活塞、第一活塞杆、套管、插柱、支撑块、第二配重块和弹簧，所述支撑块的顶部开设有半球形凹槽，所述插柱的一端固定于支撑块的外侧，所述插柱活动设置在套管的管腔内，所述套管固定于第一活塞杆的端部，所述第一活塞杆固定于第一活塞的顶部，所述第一活塞活动设置在第一钢筒内，所述第一钢筒的底部固定于底板的顶部，所述第二配重块固定于底板的底部，所述弹簧设置在第一活塞的底部。

进一步的，所述液位控制机构包括第二缸筒、导管、第二活塞、第二活塞杆、球座、球体、插杆、预埋杆和紧固螺栓，所述第二活塞活动设置在第二缸筒内，所述第二活塞的底部固定于第二活塞杆的顶部，所述第二活塞杆的底部固定于球座的顶部，所述球座与球体活动连接，所述插杆固定于球体的外侧，所述插杆设置在预埋杆内，所述紧固螺栓与预埋杆螺纹连接，且紧固螺栓的一端与插杆的外侧抵触，所述导管连通于第二缸筒的顶部。

进一步的，所述第二缸筒的顶部固定于底板的底部，所述第一钢筒的顶部与导管相连通。

进一步的，所述升降机构包括支架、内螺纹套管、第二减速电机和第二螺纹杆，所述支架固定于上支撑台的顶部，所述第二减速电机固定于支架的顶部，所述第二减速电机的输出轴与第二螺纹杆固定连接，所述第二螺纹杆螺纹连接于内螺纹套管的内腔，所述内螺纹套管固定于下支撑台的顶部。

进一步的，所述激光探测机构包括第三滑杆、第二活动座、第一伺服电机、第三螺纹杆、第二伺服电机、第三伺服电机、设备架、激光测距仪和第一报警灯，所述第三滑杆和第一伺服电机均固定于上支撑台的顶部，所述第二活动座滑动连接于第三滑杆的外侧，所述第三螺纹杆与第二活动座螺纹连接，所述第二活动座的外侧与第二伺服电机固定连接，所述第二伺服电机的输出轴与第三伺服电机固定连接，所述第三伺服电机的输出轴固定于设备架的底部，所述激光测距仪和第一报警灯均与设备架的顶部固定连接。

进一步的，所述激光对准机构包括第四伺服电机、活动架、激光发射器、激光接收器、第二防尘罩和第二报警灯，所述第四伺服电机固定于上支撑台的顶部，所述第四伺服电机的输出轴与活动架固定连接，所述激光发射器、激光接收器和第二报警灯固定于活动架的顶部，所述第二防尘罩卡接于活动架的顶部。

进一步的，所述上支撑台的顶部和底部分别固定有第二导向筒和第三滑杆，所述下支撑台的顶部和底部分别固定有活动设置在第二导向筒内腔的第二滑杆和活动套接于第三滑杆外侧的第一导向筒，所述下支撑台的底部边侧固定有设置在半球形凹槽内的支撑脚，所述支撑脚的底部球接有滚珠，所述下支撑台的底部中部固定有第一配重块，所述上支撑台的顶部卡接有第一防尘罩。

与现有技术相比较，本发明的有益效果在于：

其一，通过选定若干个用于放置监测设备的基准面，并在每个基准面上均固定一个检测装置，以其中一个基准面的锥形重锤的锥点作为参照点，通过校准使得多个锥形重锤处于同一水平面；在不少于一天的时间间隔后，以该参照点的锥形重锤的锥点为参照点并通过激光水平照射检测出每个基准面所属的锥形重锤的锥点与参照点的锥点之间的高度差，得出一组高度差变化值数据，通过去除最高和最低变化值数据后计算出平均值，从多个基准面选出最接近平均值的基准面作为该监测设备的安装平台，进而选定最稳定的安装平台；

其二，通过将选中的基准面分为多个区域，每个区域安装液位控制机构；在第二配重块的重力作用下，使得底板趋于水平状态，使得在基准面不同区域发生变化时预埋杆推动第二活塞上下移动而使得第二缸筒内液体通过导管导流至第一钢筒内，使得第一活塞进行上下移动；当某一个或多个第二活塞上移排出第二缸筒内液体至第一钢筒内时，使得第一活塞相应下移，从而抵消基准面变化的影响，使得下支撑台能够自动抵消部分变化影响，保持较小变化状态，从而减少监测人员的校准次数，减少工作人员劳动强度；

其三，在安装激光监测设备时，通过多个激光监测设备之间的激光发射器和激光接收器匹配连接，使得在某个激光监测设备安装位置不正确时，第二报警灯发光报警，方便安装人员及时发现安装错误可以及时进行纠正，方便多个设备间的安装，无需很高的专业安装技术。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的激光监测设备结构示意图；

图2为本发明的检测装置结构示意图；

图3为本发明的上支撑台结构示意图；

图4为本发明的调节机构结构示意图；

图5为本发明的液位控制机构结构示意图；

图6为本发明的升降机构结构示意图；

图7为本发明的激光探测机构结构示意图；

图8为本发明的激光对准机构结构示意图；

图9为本发明的上支撑台立体结构示意图。

附图标记：

1、检测装置；2、激光监测设备；3、上支撑台；4、下支撑台；5、调节机构；6、液位控制机构；7、升降机构；8、激光探测机构；9、激光对准机构；101、底座；102、第一滑杆；103、第一活动座；104、第一减速电机；105、第一螺纹杆；106、横梁；107、吊绳；108、锥形重锤；301、第一配重块；302、第一导向筒；303、支撑脚；304、滚珠；305、第二滑杆；401、第三滑杆；402、第二导向筒；403、第一防尘罩；501、底板；502、第一钢筒；503、第一活塞；504、第一活塞杆；505、套管；506、插柱；507、支撑块；508、半球形凹槽；509、第二配重块；510、弹簧；601、第二缸筒；602、导管；603、第二活塞；604、第二活塞杆；605、球座；606、球体；607、插杆；608、预埋杆；609、紧固螺栓；701、支架；702、内螺纹套管；703、第二减速电机；704、第二螺纹杆；801、第三滑杆；802、第二活动座；803、第一伺服电机；804、第三螺纹杆；805、第二伺服电机；806、第三伺服电机；807、设备架；808、激光测距仪；809、第一报警灯；901、第四伺服电机；902、活动架；903、激光发射器；904、激光接收器；905、第二防尘罩；906、第二报警灯。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

通常在此处附图中描述和显示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。

基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合图1至图9所示，本发明实施例提供了一种桥梁施工变形监测装置，包括检测装置1、激光监测设备2、上支撑台3、下支撑台4、调节机构5、液位控制机构6、升降机构7、激光探测机构8和激光对准机构9，所述升降机构7设置于上支撑台3的顶部中部，所述激光探测机构8和激光对准机构9设置在上支撑台3的顶部，所述下支撑台4位于上支撑台3的下部，所述调节机构5设置在下支撑台4的底部，所述液位控制机构6设置于调节机构5的底部。

如图2所示，所述检测装置1包括底座101、第一滑杆102、第一活动座103、第一减速电机104、第一螺纹杆105、横梁106、吊绳107和锥形重锤108，所述第一减速电机104固定于检测装置1的内部，所述第一减速电机104的输出轴固定有与第一活动座103螺纹连接的第一螺纹杆105，所述第一滑杆102滑动贯穿第一活动座103并固定于底座101的顶部，所述横梁106固定于第一活动座103的外侧，所述吊绳107固定于横梁106的一端，所述吊绳107的底部固定有锥形重锤108。首先选定若干个用于放置监测设备的基准面，并在每个基准面上均固定一个检测装置1，在安装检测装置1时，首先将底座101通过螺钉固定在基准面上，以其中一个基准面的锥形重锤108的锥点作为参照点，使用激光进行水平校准其他锥形重锤108的锥点；校准时，通过第一减速电机104驱动第一螺纹杆105旋转，第一螺纹杆105带动第一活动座103进行上下移动而调整锥形重锤108高度位置，调整至每个基准面所属的锥形重锤108底部锥点，直至调整该锥形重锤108的锥点与参照点的锥形重锤108的锥点处于同一水平面，在不少于一天的时间间隔后，以该参照点的锥形重锤108的锥点为参照点并通过激光水平照射检测出每个基准面所属的锥形重锤108的锥点与参照点的锥点之间的高度差，得出一组高度差变化值数据，通过去除最高和最低变化值数据后计算出平均值，从多个基准面选出最接近平均值的基准面作为该监测设备的安装平台。

如图4所示，所述调节机构5包括底板501、第一钢筒502、第一活塞503、第一活塞杆504、套管505、插柱506、支撑块507、第二配重块509和弹簧510，所述支撑块507的顶部开设有半球形凹槽508，所述插柱506的一端固定于支撑块507的外侧，所述插柱506活动设置在套管505的管腔内，所述套管505固定于第一活塞杆504的端部，所述第一活塞杆504固定于第一活塞503的顶部，所述第一活塞503活动设置在第一钢筒502内，所述第一钢筒502的底部固定于底板501的顶部，所述第二配重块509固定于底板501的底部，所述弹簧510设置在第一活塞503的底部。第一活塞503通过第一活塞杆504推动套管505移动，套管505通过插柱506带动支撑块507上下移动；此过程中，当某一个或多个第二活塞603上移排出第二缸筒601内液体至第一钢筒502内时，使得第一活塞503相应下移，从而抵消基准面变化的影响，在液位控制机构6发生倾斜时，支撑块507旋转和滚珠304始终滚落至半球形凹槽508底部，使得下支撑台4能够自动抵消部分变化影响，保持较小变化状态，从而减少监测人员的校准次数，减少工作人员劳动强度。

如图5所示，所述液位控制机构6包括第二缸筒601、导管602、第二活塞603、第二活塞杆604、球座605、球体606、插杆607、预埋杆608和紧固螺栓609，所述第二活塞603活动设置在第二缸筒601内，所述第二活塞603的底部固定于第二活塞杆604的顶部，所述第二活塞杆604的底部固定于球座605的顶部，所述球座605与球体606活动连接，所述插杆607固定于球体606的外侧，所述插杆607设置在预埋杆608内，所述紧固螺栓609与预埋杆608螺纹连接，且紧固螺栓609的一端与插杆607的外侧抵触，所述导管602连通于第二缸筒601的顶部。基准面面积不小于5平方米，将选中的基准面分为多个区域，每个区域安装液位控制机构6；首先将预埋杆608埋入并固定在选定的基准面上，然后将插杆607插入预埋杆608内，并通过旋紧紧固螺栓609固定插杆607；第二缸筒601内位于第二活塞603上部空间、第一钢筒502内位于第一活塞503上部空间和导管602共同形成的封闭空间内设有液体，在弹簧510的弹力支撑作用下使得第一活塞503悬停在第一钢筒502的中部位置，并保持在平衡状态，同时第二活塞603悬停在第二缸筒601的中部位置，从而保证第一活塞503和第二活塞603具有上下可移动的调节距离；在第二配重块509的重力作用下，使得底板501趋于水平状态，使得在基准面不同区域发生变化时预埋杆608推动第二活塞603上下移动而使得第二缸筒601内液体通过导管602导流至第一钢筒502内，使得第一活塞503进行上下移动。

如图4所示，所述第二缸筒601的顶部固定于底板501的底部，所述第一钢筒502的顶部与导管602相连通。使得第二缸筒601与第一钢筒502相连通，在第二缸筒601排出液体至第一钢筒502时，能够使得第一钢筒502带动第一活塞503下移，实现自动抵消变化效果。

如图6所示，所述升降机构7包括支架701、内螺纹套管702、第二减速电机703和第二螺纹杆704，所述支架701固定于上支撑台3的顶部，所述第二减速电机703固定于支架701的顶部，所述第二减速电机703的输出轴与第二螺纹杆704固定连接，所述第二螺纹杆704螺纹连接于内螺纹套管702的内腔，所述内螺纹套管702固定于下支撑台4的顶部。在安装激光监测设备2时，通过第二减速电机703带动第二螺纹杆704旋转，第二螺纹杆704推动内螺纹套管702带动上支撑台3进行上下移动，从而方便调整上支撑台3高度位置。

如图7所示，所述激光探测机构8包括第三滑杆801、第二活动座802、第一伺服电机803、第三螺纹杆804、第二伺服电机805、第三伺服电机806、设备架807、激光测距仪808和第一报警灯809，所述第三滑杆801和第一伺服电机803均固定于上支撑台3的顶部，所述第二活动座802滑动连接于第三滑杆801的外侧，所述第三螺纹杆804与第二活动座802螺纹连接，所述第二活动座802的外侧与第二伺服电机805固定连接，所述第二伺服电机805的输出轴与第三伺服电机806固定连接，所述第三伺服电机806的输出轴固定于设备架807的底部，所述激光测距仪808和第一报警灯809均与设备架807的顶部固定连接。拆卸第一防尘罩403后，通过第一伺服电机803带动第三螺纹杆804旋转，使得第二活动座802上下移动，可以调整激光测距仪808高度，通过第二伺服电机805和第三伺服电机806方便调整激光测距仪808的探测角度，将激光测距仪808对准桥梁检测点，桥梁检测点预先固定塑料板进行减少激光漫射现象，工作人员可以根据激光测距仪808检测值变动数据进行监测桥梁变形状态。第一报警灯809可以在激光测距仪808发生过大偏移量时进行报警。

如图8所示，所述激光对准机构9包括第四伺服电机901、活动架902、激光发射器903、激光接收器904、第二防尘罩905和第二报警灯906，所述第四伺服电机901固定于上支撑台3的顶部，所述第四伺服电机901的输出轴与活动架902固定连接，所述激光发射器903、激光接收器904和第二报警灯906固定于活动架902的顶部，所述第二防尘罩905卡接于活动架902的顶部。通过多个激光监测设备2之间的激光发射器903和激光接收器904匹配连接，使得在某个激光监测设备2安装位置不正确时，第二报警灯906发光报警，方便安装人员及时发现安装错误可以及时进行纠正，方便多个设备间的安装，无需很高的专业安装技术。

如图1和3所示，所述上支撑台3的顶部和底部分别固定有第二导向筒402和第三滑杆401，所述下支撑台4的顶部和底部分别固定有活动设置在第二导向筒402内腔的第二滑杆305和活动套接于第三滑杆401外侧的第一导向筒302，所述下支撑台4的底部边侧固定有设置在半球形凹槽508内的支撑脚303，所述支撑脚303的底部球接有滚珠304，所述下支撑台4的底部中部固定有第一配重块301，所述上支撑台3的顶部卡接有第一防尘罩403。第三滑杆401和第二滑杆305的导向能够使得上支撑台3和下支撑台4能够上下移动，不会发生旋转偏移现象。第一防尘罩403和第二防尘罩905用于搬运设备时防尘，在设备使用时需要进行拆卸。

工作原理：首先选定若干个用于放置监测设备的基准面，并在每个基准面上均固定一个检测装置1，在安装检测装置1时，首先将底座101通过螺钉固定在基准面上，以其中一个基准面的锥形重锤108的锥点作为参照点，使用激光进行水平校准其他锥形重锤108的锥点；校准时，通过第一减速电机104驱动第一螺纹杆105旋转，第一螺纹杆105带动第一活动座103进行上下移动而调整锥形重锤108高度位置，调整至每个基准面所属的锥形重锤108底部锥点，直至调整该锥形重锤108的锥点与参照点的锥形重锤108的锥点处于同一水平面，在不少于一天的时间间隔后，以该参照点的锥形重锤108的锥点为参照点并通过激光水平照射检测出每个基准面所属的锥形重锤108的锥点与参照点的锥点之间的高度差，得出一组高度差变化值数据，通过去除最高和最低变化值数据后计算出平均值，从多个基准面选出最接近平均值的基准面作为该监测设备的安装平台。基准面面积不小于5平方米，将选中的基准面分为多个区域，每个区域安装液位控制机构6；首先将预埋杆608埋入并固定在选定的基准面上，然后将插杆607插入预埋杆608内，并通过旋紧紧固螺栓609固定插杆607；第二缸筒601内位于第二活塞603上部空间、第一钢筒502内位于第一活塞503上部空间和导管602共同形成的封闭空间内设有液体，在弹簧510的弹力支撑作用下使得第一活塞503悬停在第一钢筒502的中部位置，并保持在平衡状态，同时第二活塞603悬停在第二缸筒601的中部位置，从而保证第一活塞503和第二活塞603具有上下可移动的调节距离；在第二配重块509的重力作用下，使得底板501趋于水平状态，使得在基准面不同区域发生变化时预埋杆608推动第二活塞603上下移动而使得第二缸筒601内液体通过导管602导流至第一钢筒502内，使得第一活塞503进行上下移动。第一活塞503通过第一活塞杆504推动套管505移动，套管505通过插柱506带动支撑块507上下移动；此过程中，当某一个或多个第二活塞603上移排出第二缸筒601内液体至第一钢筒502内时，使得第一活塞503相应下移，从而抵消基准面变化的影响，在液位控制机构6发生倾斜时，支撑块507旋转和滚珠304始终滚落至半球形凹槽508底部，使得下支撑台4能够自动抵消部分变化影响，保持较小变化状态，从而减少监测人员的校准次数，减少工作人员劳动强度。在安装激光监测设备2时，通过第二减速电机703带动第二螺纹杆704旋转，第二螺纹杆704推动内螺纹套管702带动上支撑台3进行上下移动，从而方便调整上支撑台3高度位置。拆卸第一防尘罩403后，通过第一伺服电机803带动第三螺纹杆804旋转，使得第二活动座802上下移动，可以调整激光测距仪808高度，通过第二伺服电机805和第三伺服电机806方便调整激光测距仪808的探测角度，将激光测距仪808对准桥梁检测点，桥梁检测点预先固定塑料板进行减少激光漫射现象，工作人员可以根据激光测距仪808检测值变动数据进行监测桥梁变形状态。第一报警灯809可以在激光测距仪808发生过大偏移量时进行报警。通过多个激光监测设备2之间的激光发射器903和激光接收器904匹配连接，使得在某个激光监测设备2安装位置不正确时，第二报警灯906发光报警，方便安装人员及时发现安装错误可以及时进行纠正，方便多个设备间的安装，无需很高的专业安装技术。第三滑杆401和第二滑杆305的导向能够使得上支撑台3和下支撑台4能够上下移动，不会发生旋转偏移现象。第一防尘罩403和第二防尘罩905用于搬运设备时防尘，在设备使用时需要进行拆卸。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。