一種測量混凝土內部位移的裝置、系統及其安裝方法與流程

本發明涉及混凝土內部位移測量領域，具體而言，涉及一種測量混凝土內部位移的裝置、系統及其安裝方法。

背景技術：

在高鐵無砟軌道上，軌道板底部限位凸臺與周圍結構會產生的相對位移，因此需要對無砟軌道服役狀態進行連續觀測，為無砟軌道狀態評估提供測量數據，以此來提高無砟軌道養護維修效率。

目前，使用位移測量裝置測量混凝土結構內部發生的位移時，當混凝土凝結后，很難更換其他測量混凝土內部位移的裝置，因此要求測量裝置的壽命要長、不易損壞。

技術實現要素：

本發明的第一目的為提供了一種測量混凝土內部位移的裝置，其密封性能好，不易損壞，使用壽命長。

本發明的第二目的為提供了一種測量混凝土內部位移的系統，該系統能夠快速且連續地測量混凝土結構內部變化后的各個位移，精度高，同時不易損壞，使用壽命長。

本發明的第三目的為提供了一種測量混凝土內部位移的系統的安裝方法，使測量混凝土內部位移的系統能夠測量雙向位移，同時測量混凝土內部位移的系統的密閉性好。

本發明是這樣實現的：

一種測量混凝土內部位移的裝置，包括殼體、彈片、探針與套管，彈片設置在殼體內部，且彈片的相對兩端為固定端與自由端，固定端與殼體連接，彈片包括相對的第一面與第二面，第一面與殼體之間以及第二面與殼體之間均有間隙，第一面和第二面設有應變片，應變片靠近固定端，殼體與自由端對應的位置設置有內徑大于套管的第一通孔，探針與自由端連接并且探針的一端由第一通孔伸出殼體，套管活動套設于探針。

進一步地，在本發明較佳的實施例中，套管的長度小于探針的長度。

進一步地，在本發明較佳的實施例中，套管活動嵌設于第一通孔，且套管的外側壁與第一通孔接觸。

進一步地，在本發明較佳的實施例中，應變片包括第一應變片與第二應變片，第一應變片在第一面上，第二應變片設置在第二面上，且第一應變片與第二應變片平行。

進一步地，在本發明較佳的實施例中，應變片還包括第三應變片與第四應變片，第三應變片設置在第一面上，第四應變片設置在第二面上，第一應變片和第三應變片在第一面上的位置與第二應變片和第四應變片在第二面上的位置相同。

進一步地，在本發明較佳的實施例中，殼體靠近固定端的端部開設有第二通孔，第二通孔連接有導管。

進一步地，在本發明較佳的實施例中，外殼設有第一螺釘孔，彈片設有第二螺釘孔，殼體與彈片利用螺釘與螺母穿過第一螺釘孔與第二螺釘孔連接；第二螺釘孔靠近應變片，且與應變片間隔設置。

一種測量混凝土內部位移的系統，包括多個上述測量混凝土內部位移的裝置，多個測量混凝土內部位移的裝置通過導管連接。

進一步地，在本發明較佳的實施例中，測量混凝土內部位移的系統還包括模板，模板與探針抵接。

一種測量混凝土內部位移的系統的安裝方法，其包括：在混凝土凹坑內放置測量混凝土內部位移的裝置，調整探針和套管并露出探針的遠離彈片的一端和部分套管，在殼體的外側澆筑混凝土以固定殼體，在探針的遠離彈片的一端放置模板，并使模板頂住探針，朝殼體移動模板，使彈片發生彈性形變并使探針有預壓量，調整套管接觸模板，在模板的遠離殼體的一側澆筑混凝土。

本發明的有益效果是：本發明通過上述設計得到的測量混凝土內部位移的裝置，由于彈片的第一面和第二面設有應變片，且探針與彈片的自由端連接，當探針隨著測量結構位移時，使彈片發生彎曲，彈片兩面產生大小相等、方向相反的應變δ。位移值與δ呈線性關系，通過應變片及數據處理檢測裝置即可測量出位移值。由于采用應變片作為測量的主要工具，該裝置的測試速度快、測量結果準確。其次，殼體與自由端對應的位置設置有內徑大于套管的第一通孔，探針與自由端連接并且探針的一端由第一通孔伸出殼體，套管活動套設于探針，因此套管不僅能夠保證殼體的密封性，防止混凝土進入到測量混凝土內部位移的裝置內，進一步保護探針，使整個裝置不易損壞，使用壽命延長。

本發明提供的測量混凝土內部位移的系統包括上述多個測量混凝土內部位移的裝置。多個測量混凝土內部位移的裝置的導管連接且連通。通過多個測量混凝土內部位移的裝置同時檢測在位于同一水平線上不同距離的多個混凝土結構內部位移，取其平均值，得到的結果更加準確。

本發明提供的測量混凝土內部位移的系統的安裝方法，通過使模板頂住探針，使探針有一定的預壓量，彈片發生形變，同時使套管接觸模板。當兩側混凝土遠離時，有一定預壓量的探針可向外運動；當兩側混凝土接近時，探針可向內部移動，故可以測量雙向位移。同時利用該方法安裝得到的測量混凝土內部位移的系統的密閉性好，測量結果準確。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施方式的技術方案，下面將對實施方式中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本發明的某些實施例，因此不應被看作是對范圍的限定，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。

圖1是本發明實施例提供的測量混凝土內部位移的裝置的示意圖；

圖2是本發明實施例提供的測量混凝土內部位移的裝置去掉殼體后的第一視角的示意圖；

圖3是本發明實施例提供的測量混凝土內部位移的裝置第去掉殼體后的第二視角的示意圖；

圖4是本發明實施例提供的測量混凝土內部位移的裝置使用狀態下的示意圖；

圖5是本發明實施例提供的測量混凝土內部位移的系統的示意圖。

圖標：100-測量混凝土內部位移的裝置；110-殼體；111-第一端部；112-第二端部；120-彈片；120a-固定端；120b-自由端；121-第一面；122-第二面；130-應變片；131-第一應變片；132-第二應變片；133-第三應變片；134-第四應變片；150-導線；160-套管；170-探針；181-導管；191-螺釘；192-螺母；200-測量混凝土內部位移的系統；300-模板。

具體實施方式

為使本發明實施方式的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施方式中的附圖，對本發明實施方式中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施方式是本發明一部分實施方式，而不是全部的實施方式。基于本發明中的實施方式，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施方式，都屬于本發明保護的范圍。因此，以下對在附圖中提供的本發明的實施方式的詳細描述并非旨在限制要求保護的本發明的范圍，而是僅僅表示本發明的選定實施方式。基于本發明中的實施方式，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施方式，都屬于本發明保護的范圍。

在本發明的描述中，需要理解的是，術語“中部”、“長度”、“寬度”、“上”、“下”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的設備或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。

此外，術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本發明的描述中，“多個”的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。

在本發明中，除非另有明確的規定和限定，術語“連接”、“固定”等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關系。對于本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

在本發明中，除非另有明確的規定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接觸，也可以包括第一和第二特征不是直接接觸而是通過它們之間的另外的特征接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。

本實施例提供了一種測量混凝土內部位移的裝置100，如圖1所示，測量混凝土內部位移的裝置100具有殼體110。需要說明的是，殼體110的形狀、大小及材質不限。在本實施例中，為了適應混凝土內部結構，殼體110為長方體，選用不銹鋼制成。殼體110包括相對的第一端部111與第二端部112。

具體地，便于詳細說明，圖2-圖5為測量混凝土內部位移的裝置100去掉殼體110后的結構，即測量混凝土內部位移的裝置100的內部結構。如圖2所示，測量混凝土內部位移的裝置100還包括彈片120。彈的相對兩端為固定端120a與自由端120b。彈片120設置在殼體110內部，且彈片120的固定端120a與第一端部111連接；同時，彈片120的自由端120b不與第二端部112接觸。彈片120包括相對的第一面121與第二面122。第一面121與殼體110之間以及第二面122與殼體110之間均有間隙。可以理解為，彈片120的兩側不與殼體110接觸。

第一面121和第二面122設有應變片130。應變片130靠近固定端120a，并與固定端120a間隔設置。在本實施例中，為了增加測量精度及方便加工，應變片130是粘貼在彈片120上的。其次，需要說明的是，彈片120的厚度盡量小，這樣測量位移的精度就會相對提高，在本實施例中，優選地，彈片120的厚度為1mm。

與傳統測量位移的方法相比，使用應變片130作為測量的主要工具具有以下優點：1、靈敏度高，測量速度快，測量結果精確。2、易于實現測試過程中的全自動化數據采集、多點同步測量、遠距離測量和遙控檢測，特別適用于混凝土內部結構的檢測。3、應變片130標距小、粘貼方便。4、質量輕。5、適用范圍廣，可在高溫、低溫、高壓、高速等特殊條件下成功量測。6、操作方便，測試方法易于掌握。

測量混凝土內部位移的裝置100還包括探針170與套管160，殼體110與自由端120b對應的位置設置有內徑大于套管160的第一通孔(圖中未標記)，探針170與自由端120b連接并且探針170的一端由第一通孔伸出殼體110，套管160活動套設于探針170。需要說明的是，第一通孔的內徑不限，優選地，套管160活動嵌設于第一通孔，且套管160的外側壁與第一通孔接觸，換言之，第一通孔的內徑與套管160相適應，套管160與第一通孔相接觸并能夠發生相對位移。

具體地，在本實施例中，套管160的一端靠近第二面122。探針170穿過套管160，并與第二面122連接。換言之，套管160可相對于外殼滑動，并且不影響探針170活動。外殼上設有套管160，在澆筑混凝時可以保證外殼的密封性。需要說明的是，在本實施例中，優選地，套管160的材質選用質輕的硬質材料，套管160不影響探針170發生正常的位移，使測量的結果更加準確。其次，由于存在套管160可進一步地保護探針170不被損壞。

測量混凝土內部位移的裝置100的工作原理是：由于第一面121和第二面122設有應變片130，當探針170隨著測量結構發生位移時，使彈片120發生彎曲，彈片120兩面產生大小相等、方向相反的應變δ。其次，位移值與δ呈線性關系，通過應變片130及數據處理檢測裝置即可測量出位移值。

進一步地，在本實施例中，套管160的長度小于探針170的長度。需要說明的是，在其他實施例中，套管160與探針170的相對長度不限。

請參閱圖2和圖3，在本實施例中，應變片130包括第一應變片131與第二應變片132，第一應變片131設置在第一面121上，第二應變片132設置在第二面122上。其中，第一應變片131與第二應變片132平行，第三應變片133與第四應變片134平行。進一步地，為了增加測量的精度，還包括第三應變片133與第四應變片134，第三應變片133設置在第一面121上，第四應變片134設置在第二面122上。第一應變片131、第二應變片132、第三應變片133及第四應變片134通過導線150連接，采用“全橋接法”。再次，優選地但不局限于此，第一應變片131和第三應變片133在第一面121上的位置與第二應變片132和第四應變片134在第二面122上的位置相同。需要說明的是，應變片130也可采用應變花，其粘結的角度可采用0°、45°或90°等。

再次參閱圖1和圖2，便于整理導線150且不影響測量精度，殼體110靠近固定端120a的端部開設有第二通孔(圖中未標記)，第二通孔連接有導管181。優選地，導管181在本實施例中，導管181為“L”型，采用PVC管。導管181的管口所在的平面與第一面121所在的平面垂直。進一步地，便于調整導管181的管口朝向，導管181可相對于殼體110旋轉。即導管181的管口朝向的位置不限。可以根據實際測量的方向來調整導管181的管口朝向。

如圖1和圖2所示，外殼設有第一螺釘孔(圖未示)，彈片120設有第二螺釘孔(圖未示)，第一螺釘孔的位置與第二螺釘孔的位置相對應。即殼體110與彈片120可利用螺釘191與螺母192穿過第一螺釘孔與第二螺釘孔連接。殼體110與彈片120通過螺釘191與螺母192連接可進一步增加兩者之間的穩定性。

為了不妨礙彈片120的自由端120b活動，第一螺釘孔與第二螺釘孔靠近應變片130，其與應變片130間隔設置，即不與應變片130接觸。需要說明的是，第一螺釘孔與第二螺釘孔的數量不限。在本實施例中，為了增加殼體110與彈片120之間的穩定性，第一螺釘孔與第二螺釘孔的數量都為2個。其次，還可利用螺釘191與螺母192將與第一應變片131、第二應變片132、第三應變片133及第四應變片134連接的導線150壓緊，防止導線150脫落而影響測量混凝土內部位移的裝置100的穩定性。

請參閱圖5，本發明實施例還提供了一種測量混凝土內部位移的系統200。測量混凝土內部位移的系統200包括上述多個測量混凝土內部位移的裝置100。多個測量混凝土內部位移的裝置100的導管181連接且連通。通過多個測量混凝土內部位移的裝置100同時檢測在同一水平線上，不同距離的多個混凝土結構內部位移，取其平均值，得到的結果更加準確。

本實施例還提供了一種測量混凝土內部位移的系統200的安裝方法，結合圖1、圖2與圖4所示。

第一步，混凝土內開設凹槽以放置測量混凝土內部位移的裝置100，放置好測量混凝土內部位移的裝置100后，將導管181延伸至混凝土外部，以引出殼體110內部的導線150。

第二步，保護好探針170，露出探針170遠離彈片120的外端部和部分套管160，在殼體110外側可先行澆筑混凝土，以固定好測量混凝土內部位移的裝置100。

第三步，在探針170的遠離彈片120的一端放置模板300，并用探針170外端部固定模板300，模板300可選用泡沫板、橡膠墊、木板等。值得注意的是，為了測量雙向位移，首先需要使模板300頂住探針170，即朝殼體110移動模板300，使探針170有一定的預壓量，并使彈片120發生彈性形變，同時調整套管160，使其接觸模板300，探針170與外界沒有縫隙，即保證了殼體110的密封性。

需要說明的是，測量雙向位移的原理為：由于探針170有一定的預壓量，也即彈片120發生了形變(如圖4所示的位置)，當兩側混凝土遠離時，有一定預壓量的探針170可向外運動；當兩側混凝土接近時，探針170可向內部移動，故可以測量雙向位移。

第四步，在模板300遠離殼體110的一側澆筑混凝土，完成安裝。

第五步，調試各設備，即可持續采集混凝土內部位移。值得注意的是，在調試過程中，首先需要標定應變片130和彈片120之間的關系，使兩者成一個確定的線性關系。

綜上，本發明提供的測量混凝土內部位移的裝置100，能夠持續采集混凝土內部位移，同時測量混凝土內部位移的裝置100測試速度快、測量結果準確、使用壽命長且不易損壞。其次，由于套管160活動地嵌設在外殼上，探針170穿過套管160。因此套管160能夠保證外殼的密封性，防止混凝土進入到測量混凝土內部位移的裝置100內，并且套管160可防止起初探針170受力過大，發生彎折或受其他損壞，進一步地使探針170能夠正常工作，使整個測量混凝土內部位移的裝置100的工作時間變長。

測量混凝土內部位移的系統200能夠同時檢測在位于同一水平線上不同距離的多個混凝土結構內部位移，取其平均值，得到的結果更加準確。

測量混凝土內部位移的系統200的安裝方法，通過使模板300頂住探針170，使探針170有一定的預壓量，彈片120發生形變，同時使套管160接觸模板300。使測量混凝土內部位移的系統200能夠測量雙向位移，同時測量混凝土內部位移的系統200的密閉性好。

以上所述僅為本發明的優選實施方式而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。