本发明涉及一种梁端转角测试方法,具体地说是一种基于球型支座的桥梁梁端转角的测试方法。
背景技术：
1、近几十年来，随着国家基础设施建设的不断推进，我国公路和铁路网络得到了迅猛的发展，桥梁系统作为公共交通的组成部分之一也得到很大提升。我国桥梁建设在经历大规模发展之后，随着桥梁使用年限的不断累积，现阶段已过渡至深度运维管理和长期保养的新阶段，这一阶段对桥梁进行频繁且全面检测评估提出了更高的需求。
2、桥梁在受到外力作用时，梁端转角通常大于其他截面的转角，同样荷载作用下梁端转角及损伤后的改变量均高于其他截面，故梁端转角是用于桥梁检测评估的重要指标。目前通常采用现有的转角测试装置对梁端转角进行测试，但现有转角测试装置的测量精度低，还容易受到温度和电磁等特殊环境影响，这将严重影响梁端转角测试结果的准确性，进而严重影响桥梁使用的安全性。
技术实现思路
1、为解决现有技术中存在的以上不足，本发明旨在提供一种基于球型支座的桥梁梁端转角的测试方法，以达到提高梁端转角测试结果准确性的目的。
2、为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：一种基于球型支座的桥梁梁端转角的测试方法，包括以下步骤：步骤一、将桥梁上球型支座中的上支座板作为桥梁梁端转角的测点并将光纤光栅倾角传感器固定在上支座板与桥墩之间；步骤二、将梁端未知转角信息转换为球型支座中上支座板的位移信息；步骤三、利用光纤光栅倾角传感器将步骤二中的位移信息转换为光纤光栅的变形；步骤四、将光纤光栅的变形数据传输给光纤光栅解调机构以得到光纤光栅的波长，然后再根据光纤光栅波长与梁端转角方程反算出梁端转角。
3、作为本发明的限定，所述光纤光栅倾角传感器包括壳体、通过滑动机构滑动连接在壳体上的连接构件、设于壳体底部的用于调节壳体高度的高度调节机构、固设在连接构件与壳体底部之间的菱形连杆机构、固设于菱形连杆机构上的光纤光栅以及固设于壳体内壁上的温度补偿光纤光栅。
4、作为本发明的进一步限定，所述高度调节机构包括底板和分别固设在底板四个角位置处的四个螺纹杆，每个螺纹杆均滑动连接在壳体底部并均通过两个限位螺母固定连接在壳体底部。
5、作为本发明的再进一步限定，所述菱形连杆机构包括首尾依次铰接在一起的四个连杆。
6、作为本发明的进一步限定，所述光纤光栅采用飞秒光纤光栅。
7、作为本发明的再进一步限定，所述光纤光栅波长与梁端转角方程为：其中l表示球形支座中上支座板长度的一半，l表示菱形连杆机构中连杆的长度，h表示菱形连杆机构中竖直方向的对角线距离的一半，δλ表示光纤光栅的波长差，θ表示梁端转角。
8、由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，所取得的有益效果是：
9、(1)本发明将梁端未知转角信息转换为球型支座上支座板的位移信息并采用光纤光栅倾角传感器将位移信息转换为光纤光栅的变形，最后利用光纤光栅解调机构得到光纤光栅的波长，然后再根据光纤光栅波长与梁端转角方程反算出梁端转角，在测试梁端转角的过程中，采用的光纤光栅倾角传感器不易受到温度和电磁等特殊环境影响，经久耐用，可以在需要长期监测和恶劣的环境下使用，并且光纤光栅倾角传感器的测量精度高，进而可有效提高梁端转角测量的准确性。
10、(2)本发明中光纤光栅倾角传感器的结构合理且制作成本低，当桥梁受到荷载变形时，梁端未知转角信息转换为球型支座中上支座板的位移信息，光纤光栅倾角传感器中的连接构件与滑动机构相互配合能将上支座板的位移信息转换为菱形连杆机构的位移信息，固设在菱形连杆机构上的光纤光栅会随着菱形连杆机构一同移动进而实现将菱形连杆机构的位移信息转换为光纤光栅的变形，再配合光纤光栅解调机构可得到光纤光栅的波长，然后根据光纤光栅波长与梁端转角方程即可反算出梁端转角，该光纤光栅倾角传感器的测量精度为5.212×10-5°，与利用现有转角测试装置测试梁端转角的测试方法相比，本发明中的光纤光栅倾角传感器的测量精度高，可有效提高梁端转角测试结果的准确性，与此同时，本发明中的光纤光栅倾角传感器既可以实现对梁端静态倾角的测量也可以实现对梁端动态倾角的测量，实用性更强。并且，光线光栅作为光纤光栅倾角传感器的敏感元件，优势之处在于其具有较强的抗腐蚀性能、不易受到温度和电磁干扰的影响，可有效提高本发明使用时的稳定性和可靠性。
11、(3)本发明中的光纤光栅倾角传感器具有高度调节机构，通过调整高度调节机构的高度可实现对不同高度球型支座转角的测试，这使得光纤光栅倾角传感器具有高度的灵活性和适应性，可有效提高本发明的实用性。
12、(4)本发明中的光纤光栅采用飞秒光纤光栅，相较于普通的光纤光栅，飞秒光纤光栅可以承受更大的应变，承受温度更高，这使得光纤光栅倾角传感器更加经久耐用且在使用时不易受到环境温度的影响，可有效提高本发明结构的可靠性和稳定性。
1.一种基于球型支座的桥梁梁端转角的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于球型支座的桥梁梁端转角的测试方法，其特征在于，所述光纤光栅倾角传感器包括壳体、通过滑动机构滑动连接在壳体上的连接构件、设于壳体底部的用于调节壳体高度的高度调节机构、固设在连接构件与壳体底部之间的菱形连杆机构、固设于菱形连杆机构上的光纤光栅以及固设于壳体内壁上的温度补偿光纤光栅。
3.根据权利要求2所述的一种基于球型支座的桥梁梁端转角的测试方法，其特征在于，所述高度调节机构包括底板和分别固设在底板四个角位置处的四个螺纹杆，每个螺纹杆均滑动连接在壳体底部并均通过两个限位螺母固定连接在壳体底部。
4.根据权利要求3所述的一种基于球型支座的桥梁梁端转角的测试方法，其特征在于，所述菱形连杆机构包括首尾依次铰接在一起的四个连杆。
5.根据权利要求2-4中任意一项所述的一种基于球型支座的桥梁梁端转角的测试方法，其特征在于，所述光纤光栅采用飞秒光纤光栅。
6.根据权利要求5所述的一种基于球型支座的桥梁梁端转角的测试方法，其特征在于，所述光纤光栅波长与梁端转角方程为：其中l表示球形支座中上支座板长度的一半，l表示菱形连杆机构中连杆的长度，h表示菱形连杆机构中竖直方向的对角线距离的一半，δλ表示光纤光栅的波长差，θ表示梁端转角。
