本发明公开了一种斜拉桥索塔倾斜度与摆动测试器及其测试方法，包括了索塔摆动测试激光发射装置Ⅰ、索塔摆动测试激光发射装置Ⅱ、索塔摆动靶点装置Ⅰ、索塔摆动靶点装置Ⅱ，其特征在于：在斜拉桥承台上的上、下游侧分别安置有所述的索塔摆动测试激光发射装置Ⅰ、索塔摆动测试激光发射装置Ⅱ。在斜拉桥索塔的顶部上游侧面与中部下游侧面上分别安置有所述的索塔摆动靶点装置Ⅰ、索塔摆动靶点装置Ⅱ。该测试器具有量程大、精度高、分辨率好、工作可靠、操作方便等特点，能全天候连续进行测试，实时输出测试数据，为测试斜拉桥索塔的倾斜度与摆动提供了新仪器设备。
1.一种斜拉桥索塔倾斜度与摆动测试器，包括了索塔摆动测试激光发射装置Ⅰ、索塔摆动测试激光发射装置Ⅱ、索塔摆动靶点装置Ⅰ、索塔摆动靶点装置Ⅱ，其特征在于：在斜拉桥承台上的上游侧安置有机架Ⅰ，机架Ⅰ上安装有测试棚Ⅰ，测试棚Ⅰ内安置有所述的索塔摆动测试激光发射装置Ⅰ；在斜拉桥承台上的下游侧安置有机架Ⅱ，机架Ⅱ上安装有测试棚Ⅱ，测试棚Ⅱ内安置有所述的索塔摆动测试激光发射装置Ⅱ；在所述测试棚Ⅰ、测试棚Ⅱ的天花板上均有天窗；在斜拉桥索塔顶部的上游侧面上安装有支架Ⅰ，支架Ⅰ上安装有遮雨棚Ⅰ，遮雨棚Ⅰ内安置有所述的索塔摆动靶点装置Ⅰ；在斜拉桥索塔中部的下游侧面上安装有支架Ⅱ，支架Ⅱ上安装有遮雨棚Ⅱ，遮雨棚Ⅱ内安置有所述的索塔摆动靶点装置Ⅱ；在所述遮雨棚Ⅰ、遮雨棚Ⅱ的底板上均有地窗；所述的支架Ⅰ与机架Ⅰ的中心线位于索塔沿桥中心线垂直方向的同一铅垂面上，所述的支架Ⅱ与机架Ⅱ的中心线位于索塔沿桥中心线垂直方向的同一铅垂面上；所述的索塔摆动测试激光发射装置Ⅰ底座为长方形，该底座上并排安置有索塔摆动测试激光发射器a、索塔摆动测试激光发射器b，所述的索塔摆动测试激光发射装置Ⅱ底座为长方形，该底座上并排安置有索塔摆动测试激光发射器c、索塔摆动测试激光发射器d，所述的索塔摆动靶点装置Ⅰ机座为长方形，该机座上有两个并排的方形通孔，该两个通孔上各自安置有索塔摆动靶点器a、索塔摆动靶点器b，且索塔摆动靶点器a的中心线与桥中心线平行，索塔摆动靶点器b的中心线与桥中心线垂直，所述的索塔摆动靶点装置Ⅱ机座为长方形，该机座上有两个并排的方形通孔，该两个通孔上各自安置有索塔摆动靶点器c、索塔摆动靶点器d，且索塔摆动靶点器c的中心线与桥中心线平行，索塔摆动靶点器d的中心线与桥中心线垂直；所述的索塔摆动测试激光发射装置Ⅰ的索塔摆动测试激光发射器a通过测试棚Ⅰ的天窗，以及通过遮雨棚Ⅰ的地窗，对准索塔摆动靶点装置Ⅰ的索塔摆动靶点器a发射激光，进行索塔顶部沿桥中心线垂直方向倾斜与摆动的测试；所述的索塔摆动测试激光发射装置Ⅰ的索塔摆动测试激光发射器b通过测试棚Ⅰ的天窗，以及通过遮雨棚Ⅰ的地窗，对准索塔摆动靶点装置Ⅰ的索塔摆动靶点器b发射激光，进行索塔顶部沿桥中心线方向倾斜与摆动的测试；所述的索塔摆动测试激光发射装置Ⅱ的索塔摆动测试激光发射器c通过测试棚Ⅱ的天窗，以及通过遮雨棚Ⅱ的地窗，对准索塔摆动靶点装置Ⅱ的索塔摆动靶点器c发射激光，进行索塔中部沿桥中心线垂直方向倾斜与摆动的测试；所述的索塔摆动测试激光发射装置Ⅱ的索塔摆动测试激光发射器d通过测试棚Ⅱ的天窗，以及通过遮雨棚Ⅱ的地窗，对准索塔摆动靶点装置Ⅱ的索塔摆动靶点器d发射激光，进行索塔中部沿桥中心线方向倾斜与摆动的测试。
2.根据权利要求1所述的斜拉桥索塔倾斜度与摆动测试器，其特征是：所述的索塔摆动测试激光发射装置Ⅰ、索塔摆动测试激光发射装置Ⅱ结构相同，即所述的索塔摆动测试激光发射器a、索塔摆动测试激光发射器b、索塔摆动测试激光发射器c、索塔摆动测试激光发射器d为同种的索塔摆动测试激光发射器；所述的索塔摆动测试激光发射器底板为方形，该底板上安置有激光方向调节器，激光方向调节器上安置有激光发射器，调动所述激光方向调节器的方向旋钮，能让激光发射器向上发射出的激光在二维方向上移动，旋紧所述激光方向调节器的制动旋钮，能使激光发射器制动。
3.根据权利要求1所述的斜拉桥索塔倾斜度与摆动测试器，其特征是：所述的索塔摆动靶点装置Ⅰ、索塔摆动靶点装置Ⅱ的结构相同，即所述的索塔摆动靶点器a、索塔摆动靶点器b、索塔摆动靶点器c、索塔摆动靶点器d为同种的索塔摆动靶点器；所述的索塔摆动靶点器器座为方盒形状，该器座底板上有方形的通孔，该通孔上镶有防尘平面透光板，器座内的下部位安置有光纤靶点器，器座内的上部位安置有二维摆动传感器；所述的二维摆动传感器器盒为方盒形状，该器盒沿索塔摆动靶点器中心线相对的内壁上分别安置有悬臂板、磁敏元件，悬臂板的板端安置有磁铁块，该磁铁块与磁敏元件有δ的间距，器盒内注满硅油，形成了封闭的测试腔；所述的悬臂板的板面为铅直面，当索塔垂直于所述的悬臂板板轴线摆动时，悬臂板会产生摆动，悬臂板板端的磁铁块来回切换磁敏元件上的磁力线，磁敏元件输出索塔摆动摆幅与频率的传感信号；所述的索塔摆动靶点器的光纤靶点器、二维摆动传感器的中心线，均位于索塔摆动靶点器中心线的同一铅垂面上，所述的光纤靶点器的光导丝面朝向下方的防尘平面透光板。
4.根据权利要求3所述的斜拉桥索塔倾斜度与摆动测试器，其特征是：所述的光纤靶点器基板为方形的平板，该基板上的中部等距平行安置有多根光导丝组成的光导丝排，该光导丝排的每根光导丝之间设置有隔光膜，基板上的光导丝排两端分别设置有光敏元件排a、光敏元件排b，光敏元件排a、光敏元件排b的排壳内均并排安置有一列的光敏元件，所述的光导丝以交错端部方式，将光导丝一侧端部与光敏元件排a、光敏元件排b的光敏元件连接；当所述的索塔摆动测试激光发射器发出的激光照射到光纤靶点器的任何一根光导丝上，该根光导丝将光线传导给对应的光敏元件，光敏元件便输出传感信号。
5.一种斜拉桥索塔倾斜度与摆动测试器的测试方法，依次按以下步骤进行，其特征在于：
（1）在索塔顶部的上游侧面上安装支架Ⅰ，在索塔中部的下游侧面上安装支架Ⅱ，并在支架Ⅰ、支架Ⅱ上分别搭设遮雨棚Ⅰ、遮雨棚Ⅱ，在索塔承台的上游侧搭设机架Ⅰ，在索塔承台的下游侧搭设机架Ⅱ，并在机架Ⅰ、机架Ⅱ上分别搭设测试棚Ⅰ、测试棚Ⅱ；
（2）把索塔摆动靶点装置Ⅰ安置于索塔顶部遮雨棚Ⅰ内的支架Ⅰ上，且索塔摆动靶点装置Ⅰ的索塔摆动靶点器a中心线与桥中心线平行，索塔摆动靶点器b中心线与桥中心线垂直，把索塔摆动靶点装置Ⅱ安置于索塔中部遮雨棚Ⅱ内的支架Ⅱ上，且索塔摆动靶点装置Ⅱ的索塔摆动靶点器c中心线与桥中心线平行，索塔摆动靶点器d中心线与桥中心线垂直；把索塔摆动测试激光发射装置Ⅰ安置于索塔承台上游侧测试棚Ⅰ内的机架Ⅰ上，把索塔摆动测试激光发射装置Ⅱ安置于索塔承台下游侧测试棚Ⅱ内的机架Ⅱ上；
（3）把索塔摆动靶点器a、索塔摆动靶点器b、索塔摆动靶点器c、索塔摆动靶点器d、索塔摆动测试激光发射器a、索塔摆动测试激光发射器b、索塔摆动测试激光发射器c、索塔摆动测试激光发射器d的电缆与索塔倾斜度与摆动监测仪联接后，打开仪器设备的电源开关进行联机调试；
（4）开启机架Ⅰ上的测试棚Ⅰ天窗及支架Ⅰ上的遮雨棚Ⅰ地窗，把索塔摆动测试激光发射器a的激光发射器朝向索塔摆动靶点器a，视索塔摆动监测仪的显示，调整索塔摆动测试激光发射器a上的方向旋钮，把激光发射器发出的激光对准光纤靶点器a后，旋紧索塔摆动测试激光发射器a上的制动旋钮，将该激光发射器制动，以及把索塔摆动测试激光发射器b的激光发射器朝向索塔摆动靶点器b，视索塔摆动监测仪的显示，调整索塔摆动测试激光发射器b上的方向旋钮，把激光发射器发出的激光对准光纤靶点器b后，旋紧索塔摆动测试激光发射器b上的制动旋钮，将该激光发射器制动；
开启机架Ⅱ上的测试棚Ⅱ天窗及支架Ⅱ上的遮雨棚Ⅱ地窗，把索塔摆动测试激光发射器c的激光发射器朝向索塔摆动靶点器c，视索塔摆动监测仪的显示，调整索塔摆动测试激光发射器c上的方向旋钮，把激光发射器发出的激光对准光纤靶点器c后，旋紧索塔摆动测试激光发射器c上的制动旋钮，将该激光发射器制动；以及把索塔摆动测试激光发射器d的激光发射器朝向索塔摆动靶点器d，视索塔摆动监测仪的显示，调整索塔摆动测试激光发射器d上的方向旋钮，把激光发射器发出的激光对准光纤靶点器d后，旋紧索塔摆动测试激光发射器d上的制动旋钮，将该激光发射器制动；
（5）量取索塔摆动测试激光发射器a至索塔摆动靶点器a、索塔摆动测试激光发射器b至索塔摆动靶点器b、索塔摆动测试激光发射器c至索塔摆动靶点器c、索塔摆动测试激光发射器d至索塔摆动靶点器d的铅直距离；
（6）便可进行索塔的塔顶、中部的两个部位在沿中心线、沿中心线垂直方向上倾斜度与摆动的测试。
斜拉桥索塔倾斜度与摆动测试器及其测试方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种测试斜拉桥索塔倾斜度与摆动的仪器与方法，具体的说是一种斜拉桥索塔倾斜度与摆动测试器及其测试方法。
背景技术
[0002] 目前，常采用经纬仪来测试斜拉桥索塔的倾斜度，以及采用拾振仪等进行斜拉桥索塔的摆动，但该些仪器设备存在着不能长期暴露在野外，不能同时测得斜拉桥索塔的倾斜度与摆动，不能连续实时输出监测信号等方面的不足。
发明内容
[0003] 针对现有测试斜拉桥索塔倾斜度与摆动仪器设备的不足，本发明提出了一种斜拉桥索塔倾斜度与摆动测试器及其测试方法，它能全天候连续不间断地进行监测，实时输出斜拉桥索塔倾斜度与摆动的数据。
[0004] 本发明解决技术问题采用如下技术方案：
[0005] 一种斜拉桥索塔倾斜度与摆动测试器，包括了索塔摆动测试激光发射装置Ⅰ、索塔摆动测试激光发射装置Ⅱ、索塔摆动靶点装置Ⅰ、索塔摆动靶点装置Ⅱ，其特征在于：在斜拉桥承台上的上游侧安置有机架Ⅰ，机架Ⅰ上安装有测试棚Ⅰ，测试棚Ⅰ内安置有所述的索塔摆动测试激光发射装置Ⅰ；在斜拉桥承台上的下游侧安置有机架Ⅱ，机架Ⅱ上安装有测试棚Ⅱ，测试棚Ⅱ内安置有所述的索塔摆动测试激光发射装置Ⅱ；在所述测试棚Ⅰ、测试棚Ⅱ的天花板上均有天窗；在斜拉桥索塔顶部的上游侧面上安装有支架Ⅰ，支架Ⅰ上安装有遮雨棚Ⅰ，遮雨棚Ⅰ内安置有所述的索塔摆动靶点装置Ⅰ；在斜拉桥索塔中部的下游侧面上安装有支架Ⅱ，支架Ⅱ上安装有遮雨棚Ⅱ，遮雨棚Ⅱ内安置有所述的索塔摆动靶点装置Ⅱ；在所述遮雨棚Ⅰ、遮雨棚Ⅱ的底板上均有地窗；所述的支架Ⅰ与机架Ⅰ的中心线位于索塔沿桥中心线垂直方向的同一铅垂面上，所述的支架Ⅱ与机架Ⅱ的中心线位于索塔沿桥中心线垂直方向的同一铅垂面上；所述的索塔摆动测试激光发射装置Ⅰ底座为长方形，该底座上并排安置有索塔摆动测试激光发射器a、索塔摆动测试激光发射器b，所述的索塔摆动测试激光发射装置Ⅱ底座为长方形，该底座上并排安置有索塔摆动测试激光发射器c、索塔摆动测试激光发射器d，所述的索塔摆动靶点装置Ⅰ机座为长方形，该机座上有两个并排的方形通孔，该两个通孔上各自安置有索塔摆动靶点器a、索塔摆动靶点器b，且索塔摆动靶点器a的中心线与桥中心线平行，索塔摆动靶点器b的中心线与桥中心线垂直，所述的索塔摆动靶点装置Ⅱ机座为长方形，该机座上有两个并排的方形通孔，该两个通孔上各自安置有索塔摆动靶点器c、索塔摆动靶点器d，且索塔摆动靶点器c的中心线与桥中心线平行，索塔摆动靶点器d的中心线与桥中心线垂直；所述的索塔摆动测试激光发射装置Ⅰ的索塔摆动测试激光发射器a通过测试棚Ⅰ的天窗，以及通过遮雨棚Ⅰ的地窗，对准索塔摆动靶点装置Ⅰ的索塔摆动靶点器a发射激光，进行索塔顶部沿桥中心线垂直方向倾斜与摆动的测试；所述的索塔摆动测试激光发射装置Ⅰ的索塔摆动测试激光发射器b通过测试棚Ⅰ的天窗，以及通过遮雨棚Ⅰ的地窗，对准索塔摆动靶点装置Ⅰ的索塔摆动靶点器b发射激光，进行索塔顶部沿桥中心线方向倾斜与摆动的测试；所述的索塔摆动测试激光发射装置Ⅱ的索塔摆动测试激光发射器c通过测试棚Ⅱ的天窗，以及通过遮雨棚Ⅱ的地窗，对准索塔摆动靶点装置Ⅱ的索塔摆动靶点器c发射激光，进行索塔中部沿桥中心线垂直方向倾斜与摆动的测试；所述的索塔摆动测试激光发射装置Ⅱ的索塔摆动测试激光发射器d通过测试棚Ⅱ的天窗，以及通过遮雨棚Ⅱ的地窗，对准索塔摆动靶点装置Ⅱ的索塔摆动靶点器d发射激光，进行索塔中部沿桥中心线方向倾斜与摆动的测试。
[0006] 所述的索塔摆动测试激光发射装置Ⅰ、索塔摆动测试激光发射装置Ⅱ结构相同，即所述的索塔摆动测试激光发射器a、索塔摆动测试激光发射器b、索塔摆动测试激光发射器c、索塔摆动测试激光发射器d为同种的索塔摆动测试激光发射器；所述的索塔摆动测试激光发射器底板为方形，该底板上安置有激光方向调节器，激光方向调节器上安置有激光发射器，调动所述激光方向调节器的方向旋钮，能让激光发射器向上发射出的激光在二维方向上移动，旋紧所述激光方向调节器的制动旋钮，能使激光发射器制动。
[0007] 所述的索塔摆动靶点装置Ⅰ、索塔摆动靶点装置Ⅱ的结构相同，即所述的索塔摆动靶点器a、索塔摆动靶点器b、索塔摆动靶点器c、索塔摆动靶点器d为同种的索塔摆动靶点器；所述的索塔摆动靶点器器座为方盒形状，该器座底板上有方形的通孔，该通孔上镶有防尘平面透光板，器座内的下部位安置有光纤靶点器，器座内的上部位安置有二维摆动传感器；所述的二维摆动传感器器盒为方盒形状，该器盒沿索塔摆动靶点器中心线相对的内壁上分别安置有悬臂板、磁敏元件，悬臂板的板端安置有磁铁块，该磁铁块与磁敏元件有δ的间距，器盒内注满硅油，形成了封闭的测试腔；所述的悬臂板的板面为铅直面，当索塔垂直于所述的悬臂板板轴线摆动时，悬臂板会产生摆动，悬臂板板端的磁铁块来回切换磁敏元件上的磁力线，磁敏元件输出索塔摆动摆幅与频率的传感信号；所述的索塔摆动靶点器的光纤靶点器、二维摆动传感器的中心线，均位于索塔摆动靶点器中心线的同一铅垂面上，所述的光纤靶点器的光导丝面朝向下方的防尘平面透光板。
[0008] 所述的光纤靶点器基板为方形的平板，该基板上的中部等距平行安置有多根光导丝组成的光导丝排，该光导丝排的每根光导丝之间设置有隔光膜，基板上的光导丝排两端分别设置有光敏元件排a、光敏元件排b，光敏元件排a、光敏元件排b的排壳内均并排安置有一列的光敏元件，所述的光导丝以交错端部方式，将光导丝一侧端部与光敏元件排a、光敏元件排b的光敏元件连接；当所述的索塔摆动测试激光发射器发出的激光照射到光纤靶点器的任何一根光导丝上，该根光导丝将光线传导给对应的光敏元件，光敏元件便输出传感信号。
[0009] 一种斜拉桥索塔倾斜度与摆动测试器的测试方法，依次按以下步骤进行：
[0010] （1）在索塔顶部的上游侧面上安装支架Ⅰ，在索塔中部的下游侧面上安装支架Ⅱ，并在支架Ⅰ、支架Ⅱ上分别搭设遮雨棚Ⅰ、遮雨棚Ⅱ，在索塔承台的上游侧搭设机架Ⅰ，在索塔承台的下游侧搭设机架Ⅱ，并在机架Ⅰ、机架Ⅱ上分别搭设测测试棚Ⅰ、测试棚Ⅱ；
[0011] （2）把索塔摆动靶点装置Ⅰ安置于索塔顶部遮雨棚Ⅰ内的支架Ⅰ上，且索塔摆动靶点装置Ⅰ的索塔摆动靶点器a中心线与桥中心线平行，索塔摆动靶点器b中心线与桥中心线垂直，把索塔摆动靶点装置Ⅱ安置于索塔中部遮雨棚Ⅱ内的支架Ⅱ上，且索塔摆动靶点装置Ⅱ的索塔摆动靶点器c中心线与桥中心线平行，索塔摆动靶点器d中心线与桥中心线垂直；把索塔摆动测试激光发射装置Ⅰ安置于索塔承台上游侧测试棚内的机架Ⅰ上，把索塔摆动测试激光发射装置Ⅱ安置于索塔承台下游侧测试棚Ⅱ内的机架Ⅱ上；
[0012] （3）把索塔摆动靶点器a、索塔摆动靶点器b、索塔摆动靶点器c、索塔摆动靶点器d、索塔摆动测试激光发射器a、索塔摆动测试激光发射器b、索塔摆动测试激光发射器c、索塔摆动测试激光发射器d的电缆与索塔倾斜度与摆动监测仪联接后，打开仪器设备的电源开关进行联机调试；
[0013] （4）开启机架Ⅰ上的测试棚Ⅰ天窗及支架Ⅰ上的遮雨棚Ⅰ地窗，把索塔摆动测试激光发射器a的激光发射器朝向索塔摆动靶点器a，视索塔摆动监测仪的显示，调整索塔摆动测试激光发射器a上的方向旋钮，把激光发射器发出的激光对准光纤靶点器a后，旋紧索塔摆动测试激光发射器a上的制动旋钮，将该激光发射器制动，以及把索塔摆动测试激光发射器b的激光发射器朝向索塔摆动靶点器b，视索塔摆动监测仪的显示，调整索塔摆动测试激光发射器b上的方向旋钮，把激光发射器发出的激光对准光纤靶点器b后，旋紧索塔摆动测试激光发射器b上的制动旋钮，将该激光发射器制动；
[0014] 开启机架Ⅱ上的测试棚Ⅱ天窗及支架Ⅱ上的遮雨棚Ⅱ地窗，把索塔摆动测试激光发射器c的激光发射器朝向索塔摆动靶点器c，视索塔摆动监测仪的显示，调整索塔摆动测试激光发射器c上的方向旋钮，把激光发射器发出的激光对准光纤靶点器c后，旋紧索塔摆动测试激光发射器c上的制动旋钮，将该激光发射器制动；以及把索塔摆动测试激光发射器d的激光发射器朝向索塔摆动靶点器d，视索塔摆动监测仪的显示，调整索塔摆动测试激光发射器d上的方向旋钮，把激光发射器发出的激光对准光纤靶点器d后，旋紧索塔摆动测试激光发射器d上的制动旋钮，将该激光发射器制动；
[0015] （5）量取索塔摆动测试激光发射器a至索塔摆动靶点器a、索塔摆动测试激光发射器b至索塔摆动靶点器b、索塔摆动测试激光发射器c至索塔摆动靶点器c、索塔摆动测试激光发射器d至索塔摆动靶点器d的铅直距离；
[0016] （6）便可进行索塔的塔顶、中部的两个部位在沿中心线、沿中心线垂直方向上倾斜度与摆动的测试。
[0017] 本发明的斜拉桥索塔倾斜度与摆动测试器基于以下工作原理：斜拉桥的索塔在固有频率、主梁荷载、风载等的作用下，会发生倾斜与摆动，现由索塔承台上游侧的机架Ⅰ上的索塔摆动测试激光发射器a，向索塔顶部上游侧支架Ⅰ上的索塔摆动靶点器a发射激光，来测试索塔顶部沿桥中心线垂直方向的倾斜与摆动；由索塔承台上游侧的机架Ⅰ上的索塔摆动测试激光发射器b，向索塔顶部上游侧支架Ⅰ上的索塔摆动靶点器b发射激光，来测试索塔顶部沿桥中心线方向的倾斜与摆动；由索塔承台下游侧的机架Ⅱ上的索塔摆动测试激光发射器c，向索塔中部下游侧支架Ⅱ上的索塔摆动靶点器c发射激光，来测试索塔中部沿桥中心线垂直方向的倾斜与摆动；由索塔承台下游侧的机架Ⅱ上的索塔摆动测试激光发射器d，向索塔中部下游侧支架Ⅱ上的索塔摆动靶点器d发射激光，来测试索塔中部沿桥中心线方向的倾斜与摆动。由于索塔摆动测试激光发射器a、索塔摆动测试激光发射器b、索塔摆动测试激光发射器c、索塔摆动测试激光发射器d的结构、功能相同，所以采用同种的索塔摆动测试激光发射器，以及索塔摆动靶点器a、索塔摆动靶点器b、索塔摆动靶点器c、索塔摆动靶点器d的结构、功能也相同，所以采用同种的索塔摆动靶点器。测试时，安置在承台机架上索塔摆动测试激光发射器发射出相对固定不动的激光，照射到索塔摆动靶点器的光纤靶点器，该光纤靶点器上被照射到光线的光导丝，把光线传导给相对应的光敏元件上，由该光敏元件传输出传感的信号。因索塔的摆动，索塔摆动测试激光发射器发射出的激光点沿索塔摆动靶点器光纤靶点器的光导丝垂直方向来回移动，被照射到的光导丝把光线传输到相应的光敏元件上，这样测得间隔最远的两根光导丝的距离，便能获得索塔在该方向上的摆幅，并测试出每次摆幅间隔的时间，便能获得索塔在该方向上摆动的频率。由于索塔摆动靶点器a、索塔摆动靶点器c中心线按与桥中心线平行的安置，即索塔摆动靶点器a、索塔摆动靶点器c的光纤靶点器光导丝沿桥中心线平行方向排列，所以索塔摆动靶点器a、索塔摆动靶点器c能分别测得索塔的顶部、中部沿桥中心线垂直方向的摆动；又由于索塔摆动靶点器b、索塔摆动靶点器d中心线按与桥中心线垂直的安置，即索塔摆动靶点器b、索塔摆动靶点器d的光纤靶点器光导丝沿桥中心线垂直方向排列，所以索塔摆动靶点器b、索塔摆动靶点器d能分别测得索塔的顶部、中部沿桥中心线方向的摆动。另外，用量测设备测得索塔摆动测试激光发射器激光发射器至索塔摆动靶点器光纤靶点器的铅直距离，设该垂直距离为y，又设被激光照射到间隔最远的两根光导丝的距离为x，则测得索塔在该方向上的倾角度为θ，θ=arctgx/y。
[0018] 同时，在索塔摆动靶点器a、索塔摆动靶点器b、索塔摆动靶点器c、索塔摆动靶点器d内各自设置了辅助用的二维摆动传感器，将索塔摆动靶点器a、索塔摆动靶点器c的二维摆动传感器的悬臂板板轴线与桥中心线平行设置，以及索塔摆动靶点器b、索塔摆动靶点器d的二维摆动传感器的悬臂板板轴线与桥中心线垂直设置。由于该些悬臂板的横断面为矩形薄板，其板高远比板宽的尺寸小，即悬臂板在板高方向的刚度远比板宽方向的刚度小，所以当索塔摆动时，板轴线垂直于索塔摆动方向的悬臂板在惯性力作用下会产生变形而摆动，悬臂板板端的磁铁块，随着悬臂板的摆动而摆动，切换着与磁铁块间隔Δ距离的磁敏元件上的磁力线，磁敏元件输出的传感信号随磁力线强度变化大小。根据磁敏元件输出传感信号的大小来获得索塔的摆幅，根据两次最大摆幅的间隔时间来获得索塔摆动的频率。所以，二维摆动传感器的悬臂板能测得索塔沿桥中心线、沿桥中心线垂直方向摆动的幅度与频率。
[0019] 与已有技术相比，本发明有益效果体现在：
[0020] 本发明提出的一种斜拉桥索塔倾斜度与摆动测试器及其测试方法，它能监测斜拉桥在施工、运行、维护中索塔的动态特征，确保斜拉桥的安全。该测试器具有量程大、精度高、分辨率好、工作可靠、操作方便等特点，能全天候连续进行测试，实时输出测试数据，为测试斜拉桥索塔的倾斜度与摆动提供了新仪器设备。
附图说明
[0021] 图1为本发明的斜拉桥索塔倾斜度与摆动测试器工作正视示意图。
[0022] 图2为本发明的斜拉桥索塔倾斜度与摆动测试器工作左侧视示意图。
[0023] 图3为本发明的斜拉桥索塔倾斜度与摆动测试器工作右侧视示意图。
[0024] 图4为本发明索塔摆动测试激光发射装置Ⅰ的正剖视结构示意图。
[0025] 图5为本发明索塔摆动测试激光发射装置Ⅰ的左侧剖视结构示意图。
[0026] 图6为本发明索塔摆动测试激光发射装置Ⅰ的俯剖视结构示意图。
[0027] 图7为本发明索塔摆动靶点装置Ⅰ的正剖视结构示意图。
[0028] 图8为本发明索塔摆动靶点装置Ⅰ的索塔摆动靶点器a左侧剖视结构示意图。
[0029] 图9为本发明索塔摆动靶点装置Ⅰ的索塔摆动靶点器b左侧剖视结构示意图。
[0030] 图10为本发明索塔摆动靶点装置Ⅰ的二维摆动传感器层俯剖视结构示意图。
[0031] 图11为本发明索塔摆动靶点装置Ⅰ的光纤靶点器层俯剖视结构示意图。
[0032] 图12为本发明光纤靶点器前侧剖视结构示意图。
[0033] 图13为本发明光纤靶点器左侧剖视结构示意图。
[0034] 图14为本发明光纤靶点器俯剖视结构示意图。
[0035] 图中标号：1斜拉桥、2索塔、3拉索、4主梁、5承台、6桩基、7河床面、8最高水位、9机架Ⅰ、10机架Ⅱ、11测试棚Ⅰ、12测试棚Ⅱ、13天窗、14支架Ⅰ、15支架Ⅱ、16遮雨棚Ⅰ、17遮雨棚Ⅱ、18地窗、19索塔摆动测试激光发射装置Ⅰ或索塔摆动测试激光发射装置Ⅱ、
20底座、21索塔摆动测试激光发射器a或索塔摆动测试激光发射器c、22索塔摆动测试激光发射器b或索塔摆动测试激光发射器d、23激光方向调节器、24底板、25激光发射器、26方向旋钮、27制动旋钮、28索塔摆动靶点装置Ⅰ或索塔摆动靶点装置Ⅱ、29机座、30索塔摆动靶点器a或索塔摆动靶点器c、31索塔摆动靶点器b或索塔摆动靶点器d、32器座、33防尘平面透光板、34二维摆动传感器、35器盒、36悬臂板、37磁铁块、38磁敏元件、39硅油、40罩壳、41光纤靶点器、42基板、43光导丝、44隔光膜、45光敏元件排a、46光敏元件排b、47排壳、48光敏元件。
具体实施方式
[0036] 参见图1～图14，为本发明的一种斜拉桥索塔倾斜度与摆动测试器，包括了索塔摆动测试激光发射装置Ⅰ或索塔摆动测试激光发射装置Ⅱ19、索塔摆动靶点装置Ⅰ或索塔摆动靶点装置Ⅱ28，其特征在于：在斜拉桥1承台5上的上游侧安置有机架Ⅰ9，机架Ⅰ9上安装有测试棚Ⅰ11，测试棚Ⅰ11内安置有所述的索塔摆动测试激光发射装置Ⅰ19。在斜拉桥1承台5上的下游侧安置有机架Ⅱ10，机架Ⅱ10上安装有测试棚Ⅱ12，测试棚Ⅱ12内安置有所述的索塔摆动测试激光发射装置Ⅱ19。在所述测试棚Ⅰ11、测试棚Ⅱ12的天花板上均有天窗13。在斜拉桥1索塔2顶部的上游侧面上安装有支架Ⅰ14，支架Ⅰ14上安装有遮雨棚Ⅰ16，遮雨棚Ⅰ16内安置有所述的索塔摆动靶点装置Ⅰ28。在斜拉桥1索塔2中部的下游侧面上安装有支架Ⅱ15，支架Ⅱ15上安装有遮雨棚Ⅱ17，遮雨棚Ⅱ17内安置有所述的索塔摆动靶点装置Ⅱ28。在所述遮雨棚Ⅰ16、遮雨棚Ⅱ17的底板上均有地窗18。
[0037] 所述的支架Ⅰ14与机架Ⅰ9的中心线位于索塔2沿桥中心线垂直方向的同一铅垂面上，所述的支架Ⅱ15与机架Ⅱ10的中心线位于索塔2沿桥中心线垂直方向的同一铅垂面上。所述的索塔摆动测试激光发射装置Ⅰ19底座20为长方形，该底座20上并排安置有索塔摆动测试激光发射器a21、索塔摆动测试激光发射器b22，所述的索塔摆动测试激光发射装置Ⅱ19底座20为长方形，该底座20上并排安置有索塔摆动测试激光发射器c21、索塔摆动测试激光发射器d22；所述的索塔摆动靶点装置Ⅰ28机座29为长方形，该机座29上有两个并排的方形通孔，该两个通孔上各自安置有索塔摆动靶点器a30、索塔摆动靶点器b31，且索塔摆动靶点器a30的中心线与桥中心线平行，索塔摆动靶点器b31的中心线与桥中心线垂直；所述的索塔摆动靶点装置Ⅱ28机座29为长方形，该机座29上有两个并排的方形通孔，该两个通孔上各自安置有索塔摆动靶点器c30、索塔摆动靶点器d31，且索塔摆动靶点器c30的中心线与桥中心线平行，索塔摆动靶点器d31的中心线与桥中心线垂直。所述的索塔摆动测试激光发射装置Ⅰ19的索塔摆动测试激光发射器a21通过测试棚Ⅰ11的天窗13，以及通过遮雨棚Ⅰ16的地窗18，对准索塔摆动靶点装置Ⅰ28的索塔摆动靶点器a30发射激光，进行索塔2顶部沿桥中心线垂直方向倾斜与摆动的测试；所述的索塔摆动测试激光发射装置Ⅰ19的索塔摆动测试激光发射器b22通过测试棚Ⅰ11的天窗13，以及通过遮雨棚Ⅰ16的地窗18，对准索塔摆动靶点装置Ⅰ28的索塔摆动靶点器b31发射激光，进行索塔2顶部沿桥中心线方向倾斜与摆动的测试；所述的索塔摆动测试激光发射装置Ⅱ19的索塔摆动测试激光发射器c21通过测试棚Ⅱ12的天窗13，以及通过遮雨棚Ⅱ17的地窗18，对准索塔摆动靶点装置Ⅱ28的索塔摆动靶点器c30发射激光，进行索塔2中部沿桥中心线垂直方向倾斜与摆动的测试；所述的索塔摆动测试激光发射装置Ⅱ19的索塔摆动测试激光发射器d22通过测试棚Ⅱ12的天窗13，以及通过遮雨棚Ⅱ17的地窗18，对准索塔摆动靶点装置Ⅱ28的索塔摆动靶点器d31发射激光，进行索塔2中部沿桥中心线方向倾斜与摆动的测试。
[0038] 索塔摆动测试激光发射装置Ⅰ、索塔摆动测试激光发射装置Ⅱ19结构相同，即所述的索塔摆动测试激光发射器a21、索塔摆动测试激光发射器b22、索塔摆动测试激光发射器c21、索塔摆动测试激光发射器d22为同种的索塔摆动测试激光发射器。所述的索塔摆动测试激光发射器底板24为方形，该底板24上安置有激光方向调节器23，激光方向调节器23上安置有激光发射器25，调动所述激光方向调节器23的方向旋钮26，能让激光发射器
25向上发射出的激光在二维方向上移动，旋紧所述激光方向调节器23的制动旋钮27，能使激光发射器25制动。
[0039] 索塔摆动靶点装置Ⅰ、索塔摆动靶点装置Ⅱ28的结构相同，即所述的索塔摆动靶点器a30、索塔摆动靶点器b31、索塔摆动靶点器c30、索塔摆动靶点器d31为同种的索塔摆动靶点器。所述的索塔摆动靶点器器座32为方盒形状，该器座32底板上有方形的通孔，该通孔上镶有防尘平面透光板33，器座32内的下部位安置有光纤靶点器41，器座32内的上部位安置有二维摆动传感器34，所述的二维摆动传感器34器盒35为方盒形状，该器盒35沿索塔摆动靶点器中心线相对的内壁上分别安置有悬臂板36、磁敏元件38，悬臂板36的板端安置有磁铁块37，该磁铁块37与磁敏元件38有δ的间距，器盒35内注满硅油39，形成了封闭的测试腔。所述的悬臂板36的板面为铅直面，当索塔2垂直于所述的悬臂板36板轴线摆动时，悬臂板36会产生摆动，悬臂板36板端的磁铁块37来回切换磁敏元件38上的磁力线，磁敏元件38输出索塔2摆动摆幅与频率的传感信号。所述的索塔摆动靶点器的光纤靶点器41、二维摆动传感器34的中心线，均位于索塔摆动靶点器中心线的同一铅垂面上，所述的光纤靶点器41的光导丝43面朝向下方的防尘平面透光板33。
[0040] 所述的光纤靶点器41基板42为方形的平板，该基板42上的中部等距平行安置有多根光导丝43组成的光导丝排，该光导丝排的每根光导丝43之间设置有隔光膜44，基板42上的光导丝43排两端分别设置有光敏元件排a45、光敏元件排b46，光敏元件排a45、光敏元件排b46的排壳47内均并排安置有一列的光敏元件48，所述的光导丝43以交错端部方式，将光导丝43一侧端部与光敏元件排a45、光敏元件排b46的光敏元件48连接。当所述的索塔摆动测试激光发射器发出的激光照射到光纤靶点器41的任何一根光导丝43上，该根光导丝43将光线传导给对应的光敏元件48，光敏元件48便输出传感信号。
[0041] 一种斜拉桥索塔倾斜度与摆动测试器的测试方法，依次按以下步骤进行：
[0042] （1）在索塔2顶部的上游侧面上安装支架Ⅰ14，在索塔中部的下游侧面上安装支架Ⅱ15，并在支架Ⅰ14、支架Ⅱ15上分别搭设遮雨棚Ⅰ16、遮雨棚Ⅱ17。在索塔2承台5的上游侧搭设机架Ⅰ9，在索塔2承台5的下游侧搭设机架Ⅱ10，并在机架Ⅰ9、机架Ⅱ10上分别搭设测测试棚Ⅰ11、测试棚Ⅱ12；
[0043] （2）把索塔摆动靶点装置Ⅰ28安置于索塔2顶部遮雨棚Ⅰ16内的支架Ⅰ14上，且索塔摆动靶点装置Ⅰ28的索塔摆动靶点器a30中心线与桥中心线平行，索塔摆动靶点器b31中心线与桥中心线垂直。把索塔摆动靶点装置Ⅱ28安置于索塔2中部遮雨棚Ⅱ17内的支架Ⅱ15上，且索塔摆动靶点装置Ⅱ28的索塔摆动靶点器c30中心线与桥中心线平行，索塔摆动靶点器d31中心线与桥中心线垂直；
[0044] 把索塔摆动测试激光发射装置Ⅰ19安置于索塔2承台5上游侧测试棚内的机架Ⅰ9上，把索塔摆动测试激光发射装置Ⅱ19安置于索塔承台下游侧测试棚Ⅱ12内的机架Ⅱ10上；
[0045] （3）把索塔摆动靶点器a30、索塔摆动靶点器b31、索塔摆动靶点器c30、索塔摆动靶点器d31、索塔摆动测试激光发射器a21、索塔摆动测试激光发射器b22、索塔摆动测试激光发射器c21、索塔摆动测试激光发射器d22的电缆与索塔倾斜度与摆动监测仪联接后，打开仪器设备的电源开关进行联机调试；
[0046] （4）开启机架Ⅰ9上的测试棚Ⅰ11天窗13及支架Ⅰ14上的遮雨棚Ⅰ16地窗18，把索塔摆动测试激光发射器a21的激光发射器25朝向索塔摆动靶点器a30，视索塔摆动监测仪的显示，调整索塔摆动测试激光发射器a21上的方向旋钮26，把激光发射器25发出的激光对准光纤靶点器a30后，旋紧索塔摆动测试激光发射器a21上的制动旋钮27，将该激光发射器25制动。以及把索塔摆动测试激光发射器b22的激光发射器25朝向索塔摆动靶点器b31，视索塔摆动监测仪的显示，调整索塔摆动测试激光发射器b22上的方向旋钮26，把激光发射器25发出的激光对准光纤靶点器b31后，旋紧索塔摆动测试激光发射器b22上的制动旋钮27，将该激光发射器25制动；
[0047] 开启机架Ⅱ10上的测试棚Ⅱ12天窗13及支架Ⅱ15上的遮雨棚Ⅱ17地窗18，把索塔摆动测试激光发射器c21的激光发射器25朝向索塔摆动靶点器c30，视索塔摆动监测仪的显示，调整索塔摆动测试激光发射器c21上的方向旋钮26，把激光发射器25发出的激光对准光纤靶点器c30后，旋紧索塔摆动测试激光发射器c21上的制动旋钮27，将该激光发射器25制动。以及把索塔摆动测试激光发射器d22的激光发射器25朝向索塔摆动靶点器d31，视索塔摆动监测仪的显示，调整索塔摆动测试激光发射器d22上的方向旋钮26，把激光发射器25发出的激光对准光纤靶点器d31后，旋紧索塔摆动测试激光发射器d22上的制动旋钮27，将该激光发射器25制动；
[0048] （5）量取索塔摆动测试激光发射器a21至索塔摆动靶点器a30、索塔摆动测试激光发射器b22至索塔摆动靶点器b31、索塔摆动测试激光发射器c21至索塔摆动靶点器c30、索塔摆动测试激光发射器d22至索塔摆动靶点器d31的铅直距离；
[0049] （6）便可进行索塔2的塔顶、中部两个部位在沿中心线、沿中心线垂直方向上倾斜度与摆动的测试。
[0050] 斜拉桥1是一种大跨度的桥梁；索塔2是挂索、承担主梁荷载的结构；拉索3是承担与传递主梁荷载给索塔2；主梁4是桥跨结构；承台5是索塔的基础；桩基6的作用是斜拉桥1的基础；河床面7是河流的底面；最高水位8是河流最高淹没的水位；机架Ⅰ9的作用是在承台5上安置索塔摆动测试激光发射装置Ⅰ19；机架Ⅱ10的作用是在承台5上安置索塔摆动测试激光发射装置Ⅱ19；测试棚Ⅰ11的作用是给索塔摆动测试激光发射装置Ⅰ19遮风避雨，以及操作空间；测试棚Ⅱ12的作用是是给索塔摆动测试激光发射装置Ⅱ19遮风避雨，以及操作空间；天窗13的作用是让索塔摆动测试激光发射装置Ⅰ或索塔摆动测试激光发射装置Ⅱ19的激光射向索塔摆动靶点装置Ⅰ或索塔摆动靶点装置Ⅱ28；支架Ⅰ14的作用是在索塔5上安置索塔摆动靶点装置Ⅰ28；支架Ⅱ15的作用是在索塔5上安置索塔摆动靶点装置Ⅱ28；遮雨棚Ⅰ16的作用是给索塔摆动靶点装置Ⅰ28遮风避雨；遮雨棚Ⅱ17的作用是是给索塔摆动靶点装置Ⅱ28遮风避雨；地窗18的作用是让索塔摆动测试激光发射装置Ⅰ或索塔摆动测试激光发射装置Ⅱ19发出的激光射到索塔摆动靶点装置上Ⅰ或索塔摆动靶点装置Ⅱ28；索塔摆动测试激光发射装置Ⅰ或索塔摆动测试激光发射装置Ⅱ19的作用是安置索塔摆动测试激光发射器a21、索塔摆动测试激光发射器b22或索塔摆动测试激光发射器c21、索塔摆动测试激光发射器d22；底座20的作用是在支架Ⅰ14或支架Ⅱ15上安置索塔摆动测试激光发射器a21、索塔摆动测试激光发射器b22或索塔摆动测试激光发射器c21、索塔摆动测试激光发射器d22；索塔摆动测试激光发射器a21的作用是向索塔摆动靶点器a30发射检测用的激光；索塔摆动测试激光发射器b22的作用是向索塔摆动靶点器b31发射检测用的激光；激光方向调节器23的作用是安置激光发射器25，并调动、制动激光发射器25；底板24的作用是安置激光方向调节器23；激光发射器
25的作用是发射检测用的激光；方向旋钮26的作用是调动激光发射器25的方向；制动旋钮27的作用是让激光发射器25制动；索塔摆动靶点装置Ⅰ或索塔摆动靶点装置Ⅱ28的作用是安置索塔摆动靶点器a30、索塔摆动靶点器b31或索塔摆动靶点器c30、索塔摆动靶点器d31；机座29的作用是安置索塔摆动靶点器a30、索塔摆动靶点器b31或索塔摆动靶点器c30、索塔摆动靶点器d31；索塔摆动靶点器a或索塔摆动靶点器c30的作用是传感索塔2顶部或中部的上游或下游侧倾斜与摆动的信号；索塔摆动靶点器b或索塔摆动靶点器d31的作用是传感索塔5顶部或中部的河岸或河床侧倾斜与摆动的信号；器座32的作用是安置二维摆动传感器34、光纤靶点器41；防尘平面透光板33的作用是平面透光与防尘；二维摆动传感器34的作用是测试索塔5向上游或下游、河岸或河床方向摆动的传感；器盒35的作用是安置悬臂板36与磁敏元件38，并形成封闭的测试腔；悬臂板36的作用是传感索塔5在上游、下游或河床、河岸方向的摆动；磁铁块37的作用是传感源，为磁敏元件38提供磁力线；磁敏元件38的作用是当悬臂板36摆动时，接收磁铁块37切换的磁力线，将该磁信号转换成电信号；硅油39的作用是减小悬臂板36的抖动；罩壳40的作用是保护二维摆动传感器34、光纤靶点器41；光纤靶点器41的作用是接收光信号的传感器，能测试光源移动的距离；基板42的作用是安置光导丝43、隔光膜44、光敏元件排a45、光敏元件排b46、排壳
47；光导丝43的作用是接收光信号，把光信号传导给光敏元件48；隔光膜44的作用是让每根光导丝43不干扰传导光线；光敏元件排a45的作用是把光敏元件48安置成列；光敏元件排b46的作用是把光敏元件48安置成列；排壳47的作用是保护光敏元件48；光敏元件48的作用是将光信号转换为电信号。
