(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202210686976.3 (22)申请日 2022.06.17 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114777727 A (43)申请公布日 2022.07.22 (73)专利权人 长安大学 地址 710064 陕西省西安市雁塔区南 二环 路中段 (72)发明人 张岗　熊鑫　徐峥　陆泽磊　 宋超杰　赵晓翠　万豪　丁宇航　 李徐阳　汤陈皓　 (74)专利代理 机构 西安新动力知识产权代理事 务所(普通 合伙) 61245 专利代理师 杨小亮(51)Int.Cl. G01B 21/32(2006.01) G01B 21/02(2006.01) G08B 21/18(2006.01) F16M 11/04(2006.01) F16M 11/20(2006.01) F16M 11/28(2006.01) (56)对比文件 CN 214039874 U,2021.08.24 CN 10176 3053 A,2010.0 6.30 审查员 李超 (54)发明名称 一种钢桁梁弦杆三向变形监测预警装置及 其安装方法 (57)摘要 本发明公开了一种钢桁梁弦杆三向变形监 测预警装置及其安装方法， 包括箱形壳体， 所述 箱形壳体内从左向右依次间距设有横向变形监 测机构、 竖向变形监测机构以及纵向变形监测机 构、 且以上每个监测机构均包含位移放大单元和 信号发射单元， 通过两者的配合甚至可将钢桁梁 弦杆的微小变形进行监测， 并通过 终端设备得出 相应的变形数据， 同时当变形量超出设定阈值 后， 进行预警； 另外该装置还包括位移传导机构 和调平机构， 能够将多个装置首尾相连的设在预 要检测的钢桁梁弦杆上并进行初始位置调整。 本 发明变形监测预警装置结构设计合理， 监测精度 高、 安装方便， 能够实时、 全 方位的对钢桁梁弦杆 进行监测及预警， 保障桥梁始终安全运行。 权利要求书3页 说明书7页 附图4页 CN 114777727 B 2022.09.23 CN 114777727 B 1.一种钢桁梁弦杆三向变形监测预警装置， 所述变形监测预警装置沿钢桁梁弦杆 （A） 纵向布设且首尾相连， 其特征在于， 所述变形监测预警装置包括箱形壳体 （1） ， 所述箱形壳 体 （1） 内从左向右依 次间距设置有横向变形监测机构、 竖向变形监测机构以及纵向变形监 测机构， 且以上每 个所述监测机构均包 含位移放大 单元 （2） 和信号发射单 元 （3） ； 其中， 所述位移放大单元 （2） 包括转动设置于箱形壳体 （1） 上的转轴 （21） ， 所述转轴 （21） 上同步设置有齿轮 （22） 和放大齿轮 （23） ， 且所述放大齿轮 （23） 分度圆直径是齿轮 （22） 分度圆直径的η倍， 其中η ≥4， 所述齿轮 （22） 与相对应监测机构设置的齿条 （4） 啮合， 所述放 大齿轮 （23） 与放大齿条 （24） 啮合； 所述信号发射单元 （3） 包括天线盒 （31） 、 开关触发结构 （32） 、 排线 （33） 和电路开关 （34） ， 所述天线盒 （31） 内的天线通过排线 （33） 与电路开关 （34） 连接， 所述电路开关 （34） 安 装在放大齿条 （24） 齿的相对表面上， 并按区域划分为若干个子开关， 所述开关触发结构 （32） 与电路开关 （34） 任意区域子开关接触， 用于通过天线盒 （31） 内的天线将开关触发结构 （32） 与电路开关 （34） 接触产生的相应信号 发射给终端设备， 所述 终端设备接收信号后计算 放大齿条 （24） 滑动距离， 进而得出相 对应方向的变形量， 当变形量超过终端设备设定阈值 时， 进行预警； 所述变形监测预警装置还包括调平机构 （6） ， 所述调平机构 （6） 包括底座 （61） ， 所述底 座 （61） 固定设置于箱形壳体 （1） 的顶部， 所述底 座 （61） 上设置有 竖直的升降调节杆 （62） ， 用 于调节所述变形监测预警装置的竖向位移； 所述升降调节杆 （62） 的顶端沿箱形壳体 （1） 横 向设置有固定轴 （63） ， 所述固定轴 （63） 的一端与钢桁梁弦杆 （A） 固定连接， 所述固定轴 （63） 中部套设有能够沿其轴向滑动的轴承 （64） ， 所述轴承 （64） 的外圈通过连接件 （65） 与升降调 节杆 （62） 的顶端 固定连接， 所述固定轴 （63） 上、 位于轴承 （64） 的两端分别设置有垫片 （66） 和调节螺母 （67） ， 所述调节螺母 （67） 与固定轴 （63） 螺纹连接， 用于调节所述变形监测预警 装置的横向位移。 2.根据权利要求1所述的一种钢 桁梁弦杆三向变形监测预警装置， 其特征在于， 所述开 关触发结构 （32） 包括悬臂支架 （321） ， 所述悬臂支架 （321） 的一端与箱形壳体 （1） 的内表面 固定连接， 另一端设置有压缩弹簧 （322）， 所述压缩弹簧 （322） 的端部固定连接有顶锥 （323） ， 所述顶 锥 （323） 通过压缩弹簧 （32 2） 的挤压始终与电路开关 （34） 划分的子开关接触。 3.根据权利要求1所述的一种钢 桁梁弦杆三向变形监测预警装置， 其特征在于， 所述电 路开关 （34） 划分的子开关数量与天线盒 （31） 内的天线数量 一一对应。 4.根据权利要求3所述的一种钢 桁梁弦杆三向变形监测预警装置， 其特征在于， 所述电 路开关 （34） 总共划分为15个子开关， 并将其编号为X1～X7、 X0和X1 ’～X7’， 且X0位于放大齿 条 （24） 齿的相对表面中间区域， X1～X 7与X1’～X7’相对X0对称布设； 相对应的所述天线盒 （31） 内设置有15根天线， 并将其编号为  ANT‑X1～ANT‑X7、 ANT‑ X0、 ANT‑X1’～ANT‑X7’， 每根天线的编号与子开关的编号 一一对应。 5.根据权利要求1所述的一种钢 桁梁弦杆三向变形监测预警装置， 其特征在于， 所述变 形监测预警装置 之间通过位移传导机构 （5） 连接， 所述位移传导机构 （5） 包括卡接在箱形壳 体 （1） 纵向两侧的卡接件 （51） ， 每个所述卡接件 （51） 两侧分别纵向设置有第一位移传导梁 （52） 和第二位移传导梁 （53） ， 所述第一位移传导梁 （52） 与横向变形监测机构和竖向变形监 测机构连接， 用于传递横向和/或竖向位移， 所述第二位移传导梁 （53） 与纵向变形监测机构权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114777727 B 2连接， 用于传递纵向位移。 6.根据权利要求5所述的一种钢 桁梁弦杆三向变形监测预警装置， 其特征在于， 所述卡 接件 （51） 的上下两端均设置有与箱形壳体 （1） 上下端凸起相配合的C型卡合部， 且卡接件 （51） 与箱形壳体 （1） 的接触面均设置有用于限定 两者产生相对位移的隔板 （54） 。 7.根据权利要求5所述的一种钢 桁梁弦杆三向变形监测预警装置， 其特征在于， 所述横 向变形监测机构、 竖向变形监测机构和纵向变形监测机构的构件相同、 且空间布局不同， 用 于分别监测横向、 竖向和纵向的位移； 其中， 所述横向变形监测机构的第一转轴 （2 1‑1） 垂直设置于箱形壳体 （1） 的底面上， 所 述第一转轴 （21 ‑1） 的周向上同步设置有第一齿轮 （22 ‑1） 和第一放大齿轮 （23 ‑1） ， 所述第一 放大齿轮 （23 ‑1） 和与其啮合的第一放大齿条 （24 ‑1） 均靠近箱形壳体 （1） 底面设置； 所述竖 向变形监测机构的第二转轴 （21 ‑2） 和纵向变形监测机构的第三转轴 （21 ‑3） 均设置于箱形 壳体 （1） 后表 面上、 且均与第一转轴 （21 ‑1） 垂直， 所述第二转轴 （21 ‑2） 的周向上同步设置有 第二齿轮 （22 ‑2） 和第二放大齿轮 （23 ‑2） ， 所述第三转轴 （21 ‑3） 的周向上同步设置有第三齿 轮 （22‑3） 和第三放大齿轮 （23 ‑3） ， 所述第二放大齿轮 （23 ‑2） 和与其啮合的第二放大齿条 （24‑2） 以及第三放大齿轮 （23 ‑3） 和与其啮合的第三放大齿条 （24 ‑3） 均靠近箱形壳体 （1） 后 表面设置， 且所述第二放大齿条 （24 ‑2） 靠近箱形壳体 （1） 的顶部、 第三放大齿条 （24 ‑3） 靠近 箱形壳体 （1） 底部； 所述第一位移传导梁 （52） 穿过箱形壳体 （1） 左侧预设的孔后、 其中部下方的连接杆处 设置有横向第一齿条 （4 ‑1） ， 所述横向第一齿条 （4 ‑1） 与第一齿轮 （22 ‑1） 啮合， 同时所述第 一位移传导梁 （52） 的端部设置有竖直第二齿条 （4 ‑2） ， 所述竖直第二齿条 （4 ‑2） 与第二齿轮 （22‑2） 啮合； 所述第二位移传导梁 （53） 穿过箱形壳体 （1） 右侧预设的孔后、 其端部下方设置有纵向 第三齿条 （4 ‑3） ， 所述纵向第三齿条 （4 ‑3） 与第三齿轮 （2 2‑3） 啮合。 8.一种基于权利要求1～7任一项所述钢桁梁弦杆三向变形监测预警装置的安装方法， 其特征在于， 包括以下 具体步骤： 步骤一、 按照设计尺寸要求， 将横向变形监测机构、 竖向变形监测机构以及纵向变形监 测机构对应的转轴 （21） 、 齿轮 （22） 、 放大齿轮 （23） 和放大齿条 （24