一种三维混凝土结构裂缝监测装置的制作方法

1.本实用新型涉及裂缝监测技术领域，具体涉及一种三维混凝土结构裂缝监测装置。


背景技术：

2.目前大多数隧道开裂监测采用全站仪、水准仪、裂缝仪等设备，全站仪、水准仪一般测量位移及高差，精度一般在1mm，人为操作误差较大，很容易引起毫米级误差，精度不满足结构裂缝发展变化的要求。裂缝仪一般只能测量结构裂缝的平面宽度，不能测量结构裂缝空间发展趋势，不能有效的确定变形开裂趋势。
3.采用全站仪、一般的裂缝仪无法短期准确监测结构裂缝发展趋势，不能及时准确分析变形开裂趋势，导致处治方案不能及时准确的确定。目前大多数隧道开裂监测采用全站仪、水准仪、裂缝仪等设备，这些设备测量的数据单一，人为操作误差较大，短期内采集的数据受误差影响，使用价值不大，影响处治方案的确定。为及时准确分析变形开裂趋势，需对结构裂缝进行三维实时监测，明确结构裂缝宽度、错台、相对位移发展等数据。


技术实现要素：

4.本实用新型提出了一种三维混凝土结构裂缝监测装置，所述三维混凝土结构裂缝监测装置包括平面方向位移监测组件和垂直方向位移监测组件，具体方案如下：
5.平面方向位移监测组件包括角度测量器和第一百分尺，垂直方向位移监测组件包括第二百分尺、顶针、自动伸缩装置、横梁、竖梁和固定底座。
6.具体的，角度测量器包括固定结构和转动结构，固定结构包括量角器，量角器通过固定螺栓固定在结构裂缝第一侧，转动结构包括指针和活动铰；
7.具体的，所述指针、量角器和第一百分尺通过活动铰转动连接。
8.具体的，所述第一百分尺与指针铰接的另外一端设置连接孔。
9.具体的，所述竖梁垂直固定在固定底座上，另外一端通过调节螺栓与横梁的第一端连接；横梁的第二端设置自动伸缩装置，第二百分尺的一端与自动伸缩装置连接，第二百分尺的另外一端设置顶针。
10.作为优选，固定结构上设置两个螺栓孔，固定结构通过螺栓连接固定在结构裂缝的第一侧，所述固定底座上设置四个螺栓孔，固定底座通过螺栓连接固定在结构裂缝的第二侧。
11.进一步的，顶针通过连接孔与结构裂缝的第一侧混凝土面接触。
12.作为优选，角度测量器的精度为2
″
。
13.作为优选，第一百分尺和第二百分尺的精度0.02mm。
14.进一步的，第二百分尺垂直于横梁设置。
15.作为优选，所述第一百分尺上设置第一水准泡，用于设置平面方向位移监测组件时调平第一百分尺。
16.作为优选，横梁上设置第二水准泡，用于测量地裂缝时调节第二百分尺使得第二百分尺与地面保持垂直。
17.作为优选，垂直方向位移监测组件还包括平面调节装置，所述平面调节装置设置在竖梁与横梁的连接处，所述平面调节装置包括用于调节横梁平面方向的平面调节器和用于调节横梁垂直方向的垂直调节器。
18.具体的，垂直调节螺栓与平面泡结合实现第二百分尺垂直地面，再通过平面调节螺栓可以实现顶针对准所述连接孔。
19.进一步的，自动伸缩装置包括用于保持顶针与混凝土面接触的弹簧。
20.本实用新型通过平面方向位移监测组件监测结构裂缝平面方向的位移和垂直方向位移监测组件监测垂直方向的位移，监测结构裂缝三维空间变化情况，精度更高，人为操作误差极小，更好地实时监测开裂趋势，为结构裂缝处治提供依据。
21.除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。
附图说明
22.构成本技术的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
23.图1是三维结构裂缝监测装置的结构示意图；
24.其中，1-角度测量器，101-指针，102-活动铰，103-固定螺栓，2-第一百分尺，201-连接孔，202-第一水准泡，3-第二百分尺，301-顶针，4-自动伸缩装置，5-横梁，501-第二水准泡，6-竖梁，601-平面调节器，602-垂直调节器，7-固定底座。
具体实施方式
25.以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
26.如图1所示，一种三维混凝土结构裂缝监测装置，包括平面方向位移监测组件和垂直方向位移监测组件，平面方向位移监测组件包括角度测量器1和第一百分尺2，垂直方向位移监测组件包括第二百分尺3、顶针301、自动伸缩装置4、横梁5、竖梁6和固定底座7。
27.其中，角度测量器1包括固定结构和转动结构，固定结构包括量角器，量角器通过固定螺栓103固定在结构裂缝第一侧，转动结构包括指针101和活动铰102；
28.所述指针101、量角器和第一百分尺2通过活动铰102转动连接。
29.所述第一百分尺2与指针101铰接的另外一端设置连接孔201。
30.所述固定底座7通过固定螺栓103固定在结构裂缝第二侧，竖梁6垂直固定在固定底座7上，另外一端通过调节螺栓与横梁5的第一端连接；横梁5的第二端设置自动伸缩装置4，第二百分尺3的一端与自动伸缩装置4连接，第二百分尺3的另外一端设置顶针301。
31.进一步的，顶针301与连接孔201相匹配，顶针301通过连接孔201接触混凝土面，完成裂缝两侧的定位。
32.作为优选，角度测量器1的精度为2
″
。
33.作为优选，第一百分尺2和第二百分尺3的精度0.02mm。
34.作为优选，第一百分尺2上设置第一水准泡202，用于设置平面方向位移监测组件时调平第一百分尺2。
35.作为优选，横梁5上设置第二水准泡501，用于监测位于地面的结构裂缝时调节第二百分尺3使得第二百分尺3与地面保持垂直。
36.进一步的，垂直方向位移监测组件包括平面调节装置，所述平面调节装置设置在竖梁6与横梁5的连接处，所述平面调节装置包括用于调节横梁5平面方向的平面调节器601和用于调节横梁5垂直方向的垂直调节器602。
37.作为优选，本实施例选择调节螺栓作为平面调节器601和垂直调节器602。
38.平面调节装置使用调节螺栓的具体调平方法如下：
39.平面调节螺栓设置在竖梁上，松动螺栓即可平面方向转动横梁，垂直调节螺栓设置在横梁5与竖梁6的连接处，松动螺栓即可竖直方向转动横梁5，此时竖直方向调整横梁5使得横梁5与结构裂缝所在平面保持平行，再平面转动横梁5将顶针301装入连接孔201，拧紧螺栓完成横梁5与竖梁6的固定连接。
40.需要说明的是，平面调节装置的意义在于可以调整横梁5的位置，实现第二百分尺3与混凝土面垂直的同时使得顶针301穿过连接孔201与混凝土面接触。
41.具体的，垂直调节螺栓调节第二百分尺3垂直混凝土面，再通过平面调节螺栓可以实现顶针301对准所述连接孔201。
42.进一步的，自动伸缩装置4包括用于保持顶针301与混凝土面接触的弹簧。
43.本实施例提供的一种三维混凝土结构裂缝监测装置通过平面方向位移监测组件监测结构裂缝平面方向的位移和垂直方向位移监测组件监测垂直方向的位移，及时准确监测结构裂缝变形开裂趋势，明确结构裂缝宽度、错台、相对位移发展等数据。
44.为了更好地说明本实施例的目的，下面将详细说明本实施例的具体实施方式：
45.将结构裂缝两侧打磨平整，在结构裂缝一侧约30cm处打入固定螺栓103锚于混凝土内，将角度测量器1的固定结构装入螺栓并用螺帽拎紧，结构裂缝另一侧约15cm处打入膨胀螺栓将垂直方向位移监测组件固定于混凝土面。
46.需要说明的是，上述的距离并不是固定的，而是根据装置的规格确定，目的是第一百分尺2上的连接孔201和第二百分尺3上的顶针301能够对齐，上述间隔距离是根据本实施例中百分尺的规格确定的。
47.本实施例在监测结构裂缝时，可以精确测量出裂缝两侧的相对位移。
48.具体监测方法如下：
49.利用平面调节装置对横梁5进行找平，转动拉伸第一百分尺2使连接孔201与顶针301对齐，将顶针301装入连接孔201。设备安装完毕后记录角度测量器1初始读数、第一百分尺2初始读数、第二百分尺3初始读数，当查看结构裂缝发展情况时，只需读取角度测量器1读数、第一百分尺2读数、第二百分尺3读数。
50.计算结构裂缝位移状况的方法，第一百分尺2前后读数差和角度测量器1前后读数计算平面方向位移，第二百分尺3前后读数差为垂直方向位移。
51.平面方向位移计算公式如下：
52.x＝(k x2)*cosθ-(k x1)，y＝(k x2)*sinθ；
53.其中，x为x方向位移；y为y方向位移；θ为角度测量器1前后读数差；x1为第一百分尺2初始读数；x2为第一百分尺2监测时读数；k为第一百分尺2读数为0时所述活动铰与连接孔的距离。
54.通过判断位移的正负和位移绝对值的大小可以得到结构裂缝开裂趋势。
55.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。