专利名称：一种铅垂线水平变位监测方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及土木工程中的结构监测技术领域，尤其涉及一种铅垂线水平变位监测方法和系统。
背景技术：
目前，为了监测大型构筑物(例如，核电站安全壳结构等)的水平位移的变化，一般都是在待监测的大型构筑物上设置一个铅垂线水平变位测试系统，然后通过所述铅垂线水平变位测试系统对大型构筑物进行监测。现有技术中应用于大型构筑物上的铅垂线水平变位测试系统均为单点测量。图I为现有技术中的铅垂线水平变位监测系统的结构示意图。如图I所示，现有 技术中的铅垂线水平变位监测系统主要包括测点装置11、铅垂线保护管12、铅垂线13、读数装置14、重锤阻尼装置15。其中，所述测点装置11设置于待监测构筑物的测量点10上，所述测点装置11包括设置在待监测构筑物的测量点10下方的上端支架111和环绕于所述测量点10和上端支架111的保护箱112 ；所述铅垂线保护管12为筒状结构，其上端伸入所述保护箱112中与所述上端支架111的底部连接，其下端处于自由状态；所述铅垂线13的一端与所述测量点10连接，其另一端通过所述测点装置11中的上端支架111以及所述铅垂线保护管12之后，与所述重锤阻尼装置15中的重锤151连接，从而使得所述铅垂线13与地面始终保持垂直，而且不与所述铅垂线保护管12发生接触；因此，所述铅垂线保护管12可以对所述铅垂线13的保护，并尽量避免所述铅垂线13受到外界及空气流动的干扰；所述读数装置14包括设置于待监测构筑物的基础底板16上的读数盘支架142和设置于所述读数盘支架142之上的读数盘141 ;所述读数装置14位于所述铅垂线保护管12之下，且所述读数盘支架142和所述读数盘141上均设置有供所述铅垂线13通过的通孔；所述重锤阻尼装置15设置于所述读数装置14下方的地面上。较佳的，所述重锤阻尼装置15包括容置有阻尼介质(例如，阻尼液)的阻尼桶152和设置在所述阻尼介质中的重锤151。在使用上述的铅垂线水平变位监测系统对待监测构筑物进行监测时，由于读数装置中的读数盘支架142设置于所述待监测构筑物的基础底板16上，因此可以将读数装置视为不动点。而测点装置是设置在待监测构筑物的测量点上，且铅垂线的一端与测量点连接，因此，当待监测构筑物的测量点发生水平位移时，该测量点的水平位移的位移量将被读数装置测得，从而可以对大型构筑物的水平位移的变化进行监测。然而，在现有技术中的铅垂线水平变位监测系统中，由于读数装置中所使用的铅垂线水平变位读数方法为极坐标读数盘法和光学显微镜法，这两种方法均需要依赖于人工瞄准铅垂线进行系统调节，而且如果将铅垂线保护管的中间部分截断而导致铅垂线保护管无法进行密封，将会使得铅垂线受到外界及空气流动的干扰，造成读数的偏差，所以现有技术中的铅垂线水平变位监测系统中的读数装置都是只能设置在铅垂线保护管的下方，导致在一个铅垂线水平变位监测系统中仅能设置一个读数装置，因此一个铅垂线水平变位监测系统仅能对一个测量点进行监测，而不能同时对多个测量点进行监测。在实际应用场景中，通常需要对待监测构筑物的多个不同标高的水平位移量进行监测，此时，往往需要在待监测构筑物上设置多个铅垂线水平变位监测系统，图2为现有技术中用于监测待监测构筑物上的多个测量点的水平位移的监测系统的示意图。在该系统中，在待监测构筑物上设置了多个现有技术中的铅垂线水平变位监测系统。由此可知，现有技术中的一个铅垂线水平变位监测系统仅能对一个测量点进行监测，如果需要对多个测量点同时进行监测，则需设置多个铅垂线水平变位监测系统，从而使得监测成本较高
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种铅垂线水平变位监测方法和系统，从而可以有效地降低监测成本。本发明的技术方案具体是这样实现的一种铅垂线水平变位监测系统，包括测点装置、铅垂线、重锤阻尼装置，该系统还包括读数装置、由多段保护管组成的铅垂线保护管和至少一个新增的读数装置；其中，所述测点装置设置于待监测构筑物的测量点上，所述测点装置包括设置在所述测量点下方的上端支架和环绕于所述测量点和上端支架的保护箱；所述铅垂线保护管中的各段保护管均为筒状结构，所述铅垂线保护管的上端伸入所述保护箱中与所述上端支架的底部连接，其下端处于自由状态；所述铅垂线的上端与所述测量点连接，其下端通过所述测点装置中的上端支架以及所述铅垂线保护管之后，与所述重锤阻尼装置中的重锤连接；所述读数装置设置于待监测构筑物的基础底板上；所述读数装置包括设置于待监测构筑物的基础底板上的读数仪表支架和设置于所述读数仪表支架之上的读数仪表，所述读数仪表支架和所述读数仪表上均设置有供所述铅垂线通过的通孔；所述重锤阻尼装置设置于所述读数装置下方的地面上；所述新增的读数装置，设置于待监测构筑物的新增测量点上，且其上下两端分别与所述铅垂线保护管中相邻的两段保护管的一端连接。所述新增的读数装置包括设置在待监测构筑物的新增测量点上的读数仪表支架；设置在所述读数仪表支架之上的读数仪表；设置在所述读数仪表的顶部的上遮光筒；和设置在所述读数仪表的底部的下遮光筒；其中，所述上遮光筒和下遮光筒的一端分别与所述铅垂线保护管中相邻的两段保护管的一端连接。所述上遮光筒和下遮光筒的直径均小于所述铅垂线保护管的直径。
所述上遮光筒和下遮光筒的一端分别伸入两段相邻的保护管内，并通过密封胶条分别与两段保护管连接并密封。所述读数仪表支架、读数仪表、上遮光筒、下遮光筒上均设置有可供所述铅垂线穿过的狭缝。所述读数装置和新增的读数装置为CXD激光自动读数仪。所述重锤阻尼装置包括容置有阻尼介质的阻尼桶和设置在所述阻尼介质中的重锤。所述系统还包括设置在待监测构筑物上、用于固定所述铅垂线保护管的固定支架。 所述铅垂线保护管的各段保护管均由镀锌钢管制成。本发明还提供了一种铅垂线水平变位监测方法，该方法包括在铅垂线水平变位监测系统中设置由多段保护管组成的铅垂线保护管，并在每两段相邻保护管之间设置一个新增的读数装置，分别对应于待监测构筑物上的一个新增测量占.根据铅垂线水平变位监测系统中设置于待监测构筑物的基础底板上的第一读数装置的读数，监测最上端的第一测量点的水平位移；根据设置在各个新增测量点上的各个新增的读数装置的读数以及所述第一读数装置的读数，监测各个新增测量点的水平位移。由上述技术方案可见，通过使用本发明中所提供的上述铅垂线水平变位监测方法和系统，可在同一条铅垂线上的不同标高处设置多个新增的读数装置，以分别对应多个新增测量点并监测各个新增测量点的真实位移量，因此只需安装一个上述的铅垂线水平变位监测系统即可同时对待监测构筑物上的多个测量点同时进行监测，从而可以有效地降低监测成本。此外，由于不再需要安装多个铅垂线水平变位监测系统，大大减少了铅垂线的设置量，因此也可大大减少工作人员的系统安装的工作量，而且还可以避免占用待监测构筑物上太多的空间。


图I为现有技术中的铅垂线水平变位监测系统的结构示意图。图2为现有技术中用于监测待监测构筑物上的多个测量点的水平位移的监测系统的示意图。图3为本发明实施例中的铅垂线水平变位监测系统的结构示意图。图4为本发明实施例中新增的读数装置的安装示意图。图5为本发明实施例中新增的读数装置的俯视图。图6为本发明实施例中新增的读数装置的平视图。图7为本发明实施例中的铅垂线水平变位监测方法的流程示意图。
具体实施例方式为使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明作进一步详细的说明。
图3为本发明实施例中的铅垂线水平变位监测系统的结构示意图。如图3所示，本发明实施例中的铅垂线水平变位监测系统包括测点装置11、铅垂线13、读数装置33、重锤阻尼装置15、由多段保护管组成的铅垂线保护管32和至少一个新增的读数装置31。其中，所述测点装置11设置于待监测构筑物的测量点10上，所述测点装置11包括设置在所述测量点10下方的上端支架111和环绕于所述测量点10和上端支架111的保护箱112 ；所述铅垂线保护管32中的各段保护管均为筒状结构，所述铅垂线保护管32的上端伸入所述保护箱112中与所述上端支架111的底部连接，其下端处于自由状态；所述铅垂线13的上端与所述测量点10连接，其下端通过所述测点装置11中的上 端支架111以及所述铅垂线保护管32之后，与所述重锤阻尼装置15中的重锤151连接，从而使得所述铅垂线13的下端与地面始终保持垂直，而且不与所述铅垂线保护管32发生接触；因此，所述铅垂线保护管32可以对所述铅垂线13的保护，并尽量避免所述铅垂线13受到外界及空气流动的干扰；所述读数装置33包括设置于待监测构筑物的基础底板16上的读数仪表支架332和设置于所述读数仪表支架332之上的读数仪表331 ;所述读数装置33设置于待监测构筑物的基础底板上，位于所述铅垂线保护管32之下，且所述读数仪表支架332和所述读数仪表331上均设置有供所述铅垂线13通过的通孔；所述重锤阻尼装置15设置于所述读数装置33下方的地面上；较佳的，所述重锤阻尼装置15包括容置有阻尼介质(例如，阻尼液)的阻尼桶152和设置在所述阻尼介质中的重锤151 ；所述新增的读数装置31，设置于待监测构筑物的新增测量点30上，且其上下两端分别与所述铅垂线保护管32中相邻的两段保护管的一端连接。较佳的，在本发明的具体实施例中，所述读数装置33和新增的读数装置31均可以采用CXD激光自动读数仪，而不再采用极坐标读数盘和光学显微镜，从而可以自动地对测量点10和各个新增测量点30进行监测。图4为本发明实施例中新增的读数装置的安装示意图。图5为本发明实施例中新增的读数装置的俯视图。图6为本发明实施例中新增的读数装置的平视图。如图4 图6所示，在本发明的具体实施例中，可以先将现有技术中的铅垂线保护管12截成多段，再将截成的多段保护管组成所述铅垂线保护管32 ;然后，可在每两段相邻的保护管之间设置一个新增的读数装置31，分别对应于一个新增测量点30。其中，所述新增的读数装置31包括设置在待监测构筑物的新增测量点30上的读数仪表支架312、设置在所述读数仪表支架312之上的读数仪表311、设置在所述读数仪表311的顶部上表面上的上遮光筒313和设置在所述读数仪表311的底部的下遮光筒314 ;其中，所述上遮光筒和下遮光筒的一端分别与所述铅垂线保护管中相邻的两段保护管的一端连接。其中，所述上遮光筒313和下遮光筒314的直径均小于所述铅垂线保护管32的直径，其作用是对穿过所述读数装置31的所述铅垂线13进行保护，并尽量避免所述铅垂线13受到外界及空气流动的干扰。因此，在本发明的具体实施例中，可以将所述上遮光筒313和下遮光筒314的一端分别伸入两段相邻的保护管内，并通过密封胶条315分别与两段保护管连接并密封。在本发明的较佳实施例中，所述读数仪表支架312、读数仪表311、上遮光筒313、下遮光筒314上均可设置有可供所述铅垂线13穿过的狭缝316，从而使得所述铅垂线13可以通过所述狭缝316进入所述读数仪表311的测量区310中，以便于所述读数仪表311进行水平位移的监测。另外，在本发明的较佳实施例中，上述的铅垂线水平变位监测系统中还包括设置在待监测构筑物上、用于固定所述铅垂线保护管32的固定支架17。较佳的，在本发明的具体实施例中，所述铅垂线保护管32的各段保护管均可由镀锌钢管制成；根据上述所记载的内容可知，在本发明的铅垂线水平变位监测系统中，除了具有设置于待监测构筑物的基础底板16上的读数装置33之外，还设置了一个或多个新增的读数装置31，而且所述新增的读数装置31是设置于待监测构筑物的新增测量点30上，而不 是设置于待监测构筑物的基础底板16上。也就是说，在本发明的技术方案中，可以根据具体应用情况的需要，在同一个铅垂线水平变位监测系统中设置多个读数装置。因此，除了作为不动点而设置在最下段的读数装置33之外，每个设置有新增的读数装置31的新增测量点30以及位于铅垂线水平变位监测系统最上端的测量点10，均可作为待监测构筑物的水平位移变化的测量点。例如，在图3所示的铅垂线水平变位监测系统中，设置了 3个读数装置，包括1个设置于待监测构筑物的基础底板16上的读数装置33和2个分别设置在待监测构筑物的新增测量点30上的新增的读数装置31。其中，读数装置33中的读数仪表支架312与待监测构筑物的接触点即为新增测量点30，或者说，读数装置33中的读数仪表支架312直接设置在待监测构筑物的新增测量点30上，而所述读数仪表311则固定在所述读数仪表支架312上，两者之间不会发生相对位移。其中，图3中所示的读数装置33设置于待监测构筑物的基础底板16上，而所述基础底板16始终不会发生水平位移，因此可以视为不动点或基准点；当读数装置33所监测的待监测构筑物上的测量点10发生水平位移时，与所述测量点10直接连接的铅垂线13也将随之发生相应的水平位移，此时，通过所述读数装置33即可测得所述铅垂线13的水平位移的改变量，从而可以获知测量点10所发生的水平位移的改变量。而图3中所示的各个新增的读数装置31均与待监测构筑物直接连接，并随待监测构筑物的各个新增测量点30 —起移动，因此各个新增的读数装置31与对应的新增测量点30之间并不会发生相对位移。当各个新增的读数装置31所监测的待监测构筑物上的各个新增测量点30发生水平位移时，各个新增的读数装置31所测得的数值为其对应的新增测量点30与测量点10之间的相对位移。所以，新增的读数装置31所测得的数值与读数装置33所测得的数值之差，即为该新增的读数装置31所对应的新增测量点30的水平位移。由上可知，通过使用本发明中所提供的上述铅垂线水平变位监测系统，在空间允许的情况，即可在同一条铅垂线上的不同标高处设置多个新增的读数装置31，以分别对应多个新增测量点30并监测各个新增测量点30的真实位移量，从而只需安装一个上述的铅垂线水平变位监测系统即可同时对待监测构筑物上的多个测量点同时进行监测，因而可以有效地降低监测成本。此外，由于不再需要安装多个铅垂线水平变位监测系统，大大减少了铅垂线的设置量，因此也可大大减少工作人员的系统安装的工作量，而且还可以避免占用待监测构筑物上太多的空间。根据本发明提供的上述铅垂线水平变位监测系统，本发明还提供了相应的铅垂线水平变位监测方法。图7为本发明实施例中的铅垂线水平变位监测方法的流程示意图。如图7所示，本发明实施例中的铅垂线水平变位监测方法包括如下所述的步骤步骤701，在铅垂线水平变位监测系统中设置由多段保护管组成的铅垂线保护管，并在每两段相邻保护管之间设置一个新增的读数装置，分别对应于待监测构筑物上的一个新增测量点。
在现有技术中的铅垂线水平变位监测系统中，为了避免铅垂线受到外界及空气流动的干扰，所述铅垂线保护管作为一个部件是一个封闭的整体结构，因此读数装置只能安装在铅垂线保护管的下方，而不能安装在铅垂线保护管上。而在本发明的技术方案中，为了对待监测构筑物上的新增测量点进行监测，可以将现有技术中的铅垂线保护管截成多段，再将截成的多段保护管组成铅垂线保护管，然后在每两段相邻保护管之间设置一个新增的读数装置。其中，各个新增的读数装置均设置在相对应的新增测量点上，用于监测该新增测量点的水平位移。步骤702，根据铅垂线水平变位监测系统中设置于待监测构筑物的基础底板上的第一读数装置的读数，监测最上端的第一测量点的水平位移。由于在铅垂线水平变位监测系统中，设置于待监测构筑物的基础底板上的第一读数装置是用于监测铅垂线水平变位监测系统中最上端的第一测量点的水平位移，因此，根据所述第一读数装置的读数，即可监测所述第一测量点的水平位移。步骤703，根据设置在各个新增测量点上的各个新增的读数装置的读数以及所述第一读数装置的读数，监测各个新增测量点的水平位移。在铅垂线水平变位监测系统中，设置于待监测构筑物的各个新增的读数装置是用于监测铅垂线水平变位监测系统中各个新增测量点的水平位移。由于所述第一读数装置的读数即为所述第一测量点的水平位移的改变量，而各个新增的读数装置的读数为其对应的新增测量点与第一测量点之间的相对位移，所以，新增的读数装置的读数与第一读数装置的读数之差，即为该新增的读数装置所对应的新增测量点的水平位移。因此，在本步骤中，根据各个新增的读数装置的读数以及所述第一读数装置的读数，即可监测各个新增测量点的水平位移。综上所述，在本发明的技术方案中，由于在铅垂线水平变位监测系统中的同一条铅垂线上的不同标高处可以设置多个新增的读数装置，以分别对应多个新增测量点并监测各个新增测量点的真实位移量，从而只需安装一个本发明所提供的铅垂线水平变位监测系统即可同时对待监测构筑物上的多个测量点同时进行监测，因而可以有效地降低监测成本。此外，由于不再需要安装多个铅垂线水平变位监测系统，大大减少了铅垂线的设置量，因此也可大大减少工作人员的系统安装的工作量，而且还可以避免占用待监测构筑物上太多的空间。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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，均应包含在本发明保护的范围之内。
权利要求
1.一种铅垂线水平变位监测系统，包括测点装置、铅垂线、重锤阻尼装置，其特征在于，该系统还包括读数装置、由多段保护管组成的铅垂线保护管和至少一个新增的读数装置；其中， 所述测点装置设置于待监测构筑物的测量点上，所述测点装置包括设置在所述测量点下方的上端支架和环绕于所述测量点和上端支架的保护箱； 所述铅垂线保护管中的各段保护管均为筒状结构，所述铅垂线保护管的上端伸入所述保护箱中与所述上端支架的底部连接，其下端处于自由状态； 所述铅垂线的上端与所述测量点连接，其下端通过所述测点装置中的上端支架以及所述铅垂线保护管之后，与所述重锤阻尼装置中的重锤连接； 所述读数装置设置于待监测构筑物的基础底板上；所述读数装置包括设置于待监测构筑物的基础底板上的读数仪表支架和设置于所述读数仪表支架之上的读数仪表，所述读数仪表支架和所述读数仪表上均设置有供所述铅垂线通过的通孔； 所述重锤阻尼装置设置于所述读数装置下方的地面上； 所述新增的读数装置，设置于待监测构筑物的新增测量点上，且其上下两端分别与所述铅垂线保护管中相邻的两段保护管的一端连接。
2.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述新增的读数装置包括 设置在待监测构筑物的新增测量点上的读数仪表支架； 设置在所述读数仪表支架之上的读数仪表； 设置在所述读数仪表的顶部的上遮光筒；和 设置在所述读数仪表的底部的下遮光筒； 其中，所述上遮光筒和下遮光筒的一端分别与所述铅垂线保护管中相邻的两段保护管的一端连接。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于 所述上遮光筒和下遮光筒的直径均小于所述铅垂线保护管的直径。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于 所述上遮光筒和下遮光筒的一端分别伸入两段相邻的保护管内，并通过密封胶条分别与两段保护管连接并密封。
5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于 所述读数仪表支架、读数仪表、上遮光筒、下遮光筒上均设置有可供所述铅垂线穿过的狭缝。
6.根据权利要求I至5中任一所述的系统，其特征在于 所述读数装置和新增的读数装置为CCD激光自动读数仪。
7.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述重锤阻尼装置包括 容置有阻尼介质的阻尼桶和设置在所述阻尼介质中的重锤。
8.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述系统还包括 设置在待监测构筑物上、用于固定所述铅垂线保护管的固定支架。
9.根据权利要求I所述的系统，其特征在于， 所述铅垂线保护管的各段保护管均由镀锌钢管制成。
10.一种铅垂线水平变位监测方法，其特征在于，该方法包括在铅垂线水平变位监测系统中设置由多段保护管组成的铅垂线保护管，并在每两段相邻保护管之间设置一个新增的读数装置，分别对应于待监测构筑物上的一个新增测量点；根据铅垂线水平变位监测系统中设置于待监测构筑物的基础底板上的第一读数装置的读数，监测最上端的第一测量点的水平位移； 根据 设置在各个新增测量点上的各个新增的读数装置的读数以及所述第一读数装置的读数，监测各个新增测量点的水平位移。
全文摘要
本发明提供了一种铅垂线水平变位监测方法和系统。其中的系统包括测点装置、铅垂线、重锤阻尼装置，其特征在于，该系统还包括读数装置、由多段保护管组成的铅垂线保护管和至少一个新增的读数装置。应用本发明可以有效地降低监测成本，减少系统安装的工作量，而且还可以避免占用待监测构筑物上太多的空间。
文档编号G01C15/10GK102914297SQ20121039921
公开日2013年2月6日 申请日期2012年10月19日 优先权日2012年10月19日
发明者林松涛, 张会东, 王永焕 申请人:中冶建筑研究总院有限公司