CN107817016A - 一种桥梁健康监测系统中传感器的安装机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种桥梁健康监测系统中传感器的安装机构，包括外壳、弹簧、支撑板，所述外壳上方设置有开口、外壳上设置有多个挂耳，挂耳与挂耳与外壳中心轴线对称，挂耳与外壳侧面垂直，挂耳上设置有至少一个螺纹孔，外壳通过与螺纹孔匹配的螺杆与桥面连接，外壳侧面设置有走线口，走线口的下端开口与外壳底面接触，所述弹簧的一端与外壳内部底面垂直连接，弹簧的另一端与支撑板垂直连接，支撑板与开口匹配。弹簧实时作用给振动传感器一个力，保证振动传感器与桥面紧密接触，避免了因为桥梁振动导致振动传感器与桥面的接触松动的现象，减小振动传感器在螺杆松动的状态下采集的数据误差。

Description

一种桥梁健康监测系统中传感器的安装机构

技术领域

本发明涉及桥梁健康监测，具体涉及一种桥梁健康监测系统中传感器的安装机构。

背景技术

作为交通系统的组成部分，桥梁在人类文明的发展和演化中起到了重要作用。随着现代科技的发展以及运输需求的不断增长，大型桥梁(如跨海大桥、大跨度桥梁等)越来越多的出现在人们的视野中，这些桥梁造价动辄几亿甚至几十亿元，在交通、军事和社会生活等方面有着重要的战略意义。

然而，桥梁在建造和使用过程中，由于受到环境、有害物质的侵蚀，车辆、风、地震、疲劳、人为因素等作用，以及材料自身性能的不断退化，导致结构各部分在远没有达到设计年限前就产生不同程度的损伤和劣化。这些损伤如果不能及时得到检测和维修轻则影响行车安全和缩短桥梁使用寿命，重则导致桥梁突然破坏和倒塌。据统计，如今在美国近60万座桥梁中性能不足和有功能缺陷的占28.6％。美国每年桥梁投资90％用于更新维修旧桥，只有10％用于新建桥梁。

中国现有公路桥5000余座，总长130万公里，1/3以上的桥梁都存在结构性缺陷、不同程度的损伤和功能性失效的隐患。近年来，我国陆续出现了多次重大桥梁事故。这些发生的事故与很多因素有关，但是缺乏有效的监测措施和必要的维修、养护措施是重要的原因之一。这些触目惊心的事故使得人们对现代桥梁的质量和寿命也逐渐关注起来。对桥梁结构进行质量检测和健康监测，已成为国内外学术界、工程界研究的热点。

传统的桥梁检测在很大程度上依赖于管理者和技术人员的经验，缺乏科学系统的方法，往往对桥梁特别是大型桥梁的状况缺乏全面的把握和了解，信息得不到及时反馈。如果对桥梁的病害估计不足，就很可能失去养护的最佳时机，加快桥梁损坏的进程，缩短桥梁的服务寿命。如果对桥梁的病害估计过高，便会造成不必要的资金浪费，使得桥梁的承载能力不能充分发挥。

桥梁健康监测的基本内涵即是通过对桥梁结构状况的监控与评估，为桥梁在特殊气候、交通条件下或桥梁运营状况异常严重时发出预警信号，为桥梁的维护维修和管理决策提供依据与指导。然而，桥梁结构健康监测不仅是为了结构状态监控和评估，其信息反馈于结构设计的更深远的意义在于，结构设计方法与相应的规范标准等可能得到改进。再有就是桥梁健康监测带来的不仅仅是监测系统和对某特定桥梁设计的反思，还可能并应该成为桥梁研究的" 现场实验室"。桥梁健康监测为桥梁工程中的未知问题和超大跨度桥梁的研究提供了新的契机。由运营中的桥梁结构与其环境所获得的信息不仅是理论研究和实验室调查的补充，还可以提供有关结构行为和环境规律的最真实是信息。因此，桥梁健康监测不只是传统桥梁检测加结构评估新技术，而且被赋予了结构监控与评估、设计验证和研究与发展三方面的意义。

近年来，通信网络、信号处理、人工智能等技术的不断发展加速了桥梁监测系统的实用化进程。业界纷纷着手研究和开发各种灵活、高效、廉价、并且不影响桥梁结构正常使用的长期实施监测方法或技术。桥梁健康监测系统的部署和应用不单单具有重要的现实意义，还具有重要的研究价值，在推动和发展智能化、数字化和信息化桥梁工程中起到了积极的作用。

现有技术存在桥梁健康监测系统中的振动传感器在使用的过程中，桥梁使用的过程中由于外界的作用本身会振动，振动会导致振动传感器与桥面连接的螺栓松动，从而造成采集的振动数据存在一定的误差。

发明内容

本发明解决了现有技术存在的桥梁健康监测系统中的振动传感器在使用的过程中，桥梁使用的过程中由于外界的作用本身会振动，振动会导致振动传感器与桥面连接的螺栓松动，从而造成采集的振动数据存在一定的误差问题，提供用于桥梁健康监测的传感器安装底座，其应用时能够在连接螺栓松动的情况下保证振动传感器与桥面紧固连接，从而减小振动数据的误差。

本发明通过以下技术方案实现：

一种桥梁健康监测系统中传感器的安装机构，包括外壳、弹簧、支撑板，所述外壳上方设置有开口、外壳上设置有多个挂耳，挂耳与挂耳通过外壳中心轴线对称，挂耳与外壳侧面垂直，挂耳上设置有至少一个螺纹孔，外壳通过与螺纹孔匹配的螺杆与桥面连接，外壳侧面设置有走线口，走线口的下端开口与外壳底面接触，所述弹簧的一端与外壳内部底面垂直连接，弹簧的另一端与支撑板垂直连接，支撑板与开口匹配。振动传感器放置在支撑板上，连接线缆通过走线口与振动传感器连接，将外壳通过螺杆穿过挂耳上的螺纹孔固定在桥面上，弹簧处于收缩状态，会作用给支撑板一个力，支撑板作用给振动传感器一个力，振动传感器受力与桥面通过受力紧密接触。在外壳螺杆松动的情况下，弹簧始终作用给支撑板一个力，只是存在弹簧因为收缩的程度不同，使得弹簧作用给支撑板的力变小，支撑板作用给振动传感器的力变小，不影响支撑板作用给振动传感器一个力，保证振动传感器与桥面紧密接触。弹簧实时作用给振动传感器一个力，保证振动传感器与桥面紧密接触，避免了因为桥梁振动导致振动传感器与桥面的接触松动的现象，减小振动传感器在螺杆松动的状态下采集的数据误差。

进一步的，一种桥梁健康监测系统中传感器的安装机构，所述支撑板靠近走线口的一端设置有走线槽、压线片，走线槽与压线片匹配。在支撑板靠近走线口的一端设置走线槽和压线片是为了振动传感器在使用的过程中避免线缆因为连接不紧固导致连接线缆自动脱落的问题。

进一步的，一种桥梁健康监测系统中传感器的安装机构，所述外壳为可拆卸底面，外壳侧面底端设置有外螺纹，外壳底面内侧设置有与外螺纹匹配的内螺纹。外壳底面通过螺纹的方式连接，为了方便在振动传感器损坏的情况下，通过取下外壳底面，实现快速更换振动传感器的目的。

进一步的，一种桥梁健康监测系统中传感器的安装机构，所述弹簧至少为一个。弹簧至少设置为一个是为了保证弹簧的作用力能够保证压传感器与桥面的紧密接触，可设置多个分布均匀的弹簧，使得振动传感器的受力均匀，保证振动传感器与桥面更好的紧密接触。

本发明与现有技术比较具有如下的优点和有益效果：

1、本发明一种桥梁健康监测系统中传感器的安装机构，弹簧实时作用给振动传感器一个力，保证振动传感器与桥面紧密接触，避免了因为桥梁振动导致振动传感器与桥面的接触松动的现象，减小振动传感器在螺杆松动的状态下采集的数据误差。

2、本发明一种桥梁健康监测系统中传感器的安装机构，外壳底面通过螺纹的方式连接，为了方便在振动传感器损坏的情况下，通过取下外壳底面，实现快速更换振动传感器的目的。

3、本发明一种桥梁健康监测系统中传感器的安装机构，弹簧至少设置为一个是为了保证弹簧的作用力能够保证压传感器与桥面的紧密接触，可设置多个分布均匀的弹簧，使得振动传感器的受力均匀，保证振动传感器与桥面更好的紧密接触。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明走线槽示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-外壳、2-弹簧、3-支撑板、4-开口、5-挂耳、6-螺纹孔、7-螺杆、8-走线口、9-走线槽、 10-压线片、11-螺栓、12-外螺纹、13-内螺纹。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

如图1-2所示，一种桥梁健康监测系统中传感器的安装机构，包括外壳1、弹簧2、支撑板3，所述外壳1上方设置有开口4、外壳1上设置有多个挂耳5，挂耳5与挂耳5通过外壳 1中心轴线对称，挂耳5与外壳1侧面垂直，挂耳5上设置有至少一个螺纹孔6，外壳1通过与螺纹孔6匹配的螺杆7与桥面连接，外壳1侧面设置有走线口8，走线口8的下端开口与外壳1底面接触，所述外壳1为可拆卸底面，外壳1侧面底端设置有外螺纹12，外壳1底面内侧设置有与外螺纹12匹配的内螺纹13。所述支撑板3靠近走线口8的一端设置有走线槽9、压线片10，走线槽9与压线片10通过螺栓11连接，所述弹簧2至少为一个，所述弹簧2的一端与外壳1内部底面垂直连接，弹簧2的另一端与支撑板3垂直连接，支撑板3与开口4 匹配。本次外壳1采用塑料材料制成，避免外壳1的重量过大，避免螺杆7负担过重，外壳 1的上端面为开口，外壳1的高度为10cm，外壳1侧面设置有三个挂耳5，挂耳5通过外壳 1中心轴线对称，每个挂耳5上设置有两个螺纹孔6。弹簧2的自然长度为20cm，弹簧2压缩到10cm时的弹力大于振动传感器和支撑板3之和的重力，保证弹簧2的弹力能够支撑振动传感器，将振动传感器放置在支撑板3上，连接振动传感器，线缆通过走线槽9在通过走线口8与外部设备连接，通过紧固压线片10使得连接线缆紧固的连接在支撑板3上，避免因为连接线缆自身重量导致连接线缆与振动传感器的连接端松动。用相关工具通过螺杆7穿过挂耳5上的螺纹孔6使得外壳1与桥面紧固连接。连接完成后，弹簧2处于收缩状态，弹簧 2产生一个反弹力给到支撑板3，支撑板3作用给振动传感器一个力，保证振动传感器实时处于受力状态，保证振动传感器始终与桥面处于紧密接触状态。当振动传感器使用一段时间后，由于桥面振动，导致外壳1的螺杆7松动，造成外壳1与桥面之间的距离增大，弹簧2自然伸长一定距离，弹簧2的反弹力相应变小，但仍然足以支撑支撑板3和压力传感之和的自身重力，弹簧2推动支撑板3上移，保证振动传感器与桥面紧密接触。

实施例2

在实施例1的基础上，当振动传感器自身损坏的情况下，可以通过取下外壳1底面将整个外壳1底面连同弹簧2和支撑板3一起从外壳1内部取出，连接线缆通过走线口8直接从外壳1侧面滑下，更换新振动传感器，然后通过外壳1内部使振动传感器与桥面接触，然后压缩弹簧2，将外壳1底面与外壳1侧面连接。缩短更换振动传感器的时间，操作方便快捷，节约劳动成本，保证振动传感器最大程度对桥面的监测。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种桥梁健康监测系统中传感器的安装机构，其特征在于，包括外壳(1)、弹簧(2)、支撑板(3)，所述外壳(1)上方设置有开口(4)、外壳(1)上设置有多个挂耳(5)，挂耳(5)与挂耳(5)通过外壳中心轴线对称，挂耳(5)与外壳(1)侧面垂直，挂耳(5)上设置有至少一个螺纹孔(6)，外壳(1)通过与螺纹孔(6)匹配的螺杆(7)与桥面连接，外壳(1)侧面设置有走线口(8)，走线口(8)的下端开口与外壳(1)底面接触，所述弹簧(2)的一端与外壳(1)内部底面垂直连接，弹簧(2)的另一端与支撑板(3)垂直连接，支撑板(3)与开口(4)匹配。

2.根据权利要求1所述的一种桥梁健康监测系统中传感器的安装机构，其特征在于，所述支撑板(3)靠近走线口(8)的一端设置有走线槽(9)、压线片(10)，走线槽(9)与压线片(10)通过螺栓(11)连接。

3.根据权利要求1所述的一种桥梁健康监测系统中传感器的安装机构，其特征在于，所述外壳(1)为可拆卸底面，外壳(1)侧面底端设置有外螺纹(12)，外壳(1)底面内侧设置有与外螺纹(12)匹配的内螺纹(13)。

4.根据权利要求1所述的一种桥梁健康监测系统中传感器的安装机构，其特征在于，所述弹簧(2)至少为一个。