[發(fā)明專利]一種拱橋短吊桿應力高頻動態(tài)測試系統(tǒng)以及方法

有效

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• 申請日: 2017-06-13
• 公開（公告）號: CN107228726B
• 公開（公告）日: 2019-05-10
• 發(fā)明（設計）人: 張峰;焦鵬飛;王書剛;劉佳琪;陸小蕊;高磊;林春金
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學
• 主分類號: G01L5/00
• 分類號: G01L5/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 趙敏玲

本發(fā)明公開了一種拱橋短吊桿應力高頻動態(tài)測試系統(tǒng)及方法，包括安裝在拱橋短吊桿頂部的轉(zhuǎn)角傳感器I和安裝在短吊桿底部的轉(zhuǎn)角傳感器II，同時在拱橋短吊桿的一側(cè)設置安裝有拉線位移計，拉線位移計的頂部通過固定裝置固定在拱橋短吊桿的頂部側(cè)面；拉線位移計的底部通過固定裝置固定在拱橋短吊桿的底部側(cè)面；且拉線位移計的拉線與短吊桿的軸線平行；所述的轉(zhuǎn)角傳感器I、II以及拉線位移計與數(shù)據(jù)采集卡相連。可實現(xiàn)橋梁吊桿應力的動態(tài)采集。本發(fā)明操作簡單，便于使用，利用拉線式位移及轉(zhuǎn)角傳感器可對拱橋短吊桿進行高頻動態(tài)采集，可對吊桿的疲勞損傷進行實時動態(tài)評估，豐富了拱橋吊桿的健康監(jiān)測技術(shù)，具有廣泛的推廣前景和利用價值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及拱橋短吊桿應力測試領(lǐng)域，主要是基于拉線式位移傳感器進行吊桿拉應力的測試，具體公開了一種拱橋短吊桿應力高頻動態(tài)測試系統(tǒng)以及方法。

背景技術(shù)

吊桿是拱橋的重要受力構(gòu)件，它的使用壽命決定了整個橋梁的使用壽命，因此對于吊桿的受力進行健康檢測尤為重要。吊桿內(nèi)力測試是否準確關(guān)系到拱橋施工控制的順利實施，決定了拱橋能否成功修建。但由于受到測試儀器、計算模式、吊桿錨固方式、吊桿長度等因素的影響，吊桿拉力的監(jiān)測會出現(xiàn)一定的誤差，且不同的工程也存在一定的差別。因此，選取合理有效的測試和分析方法對拱橋吊桿應力的分析有重要意義。

拱橋的吊桿拉力及疲勞分析是橋梁中重要的一個部分，由于近年來車輛的增多，吊桿的疲勞損傷問題更加突出，短吊桿由于長度較短，其抗彎剛度吊桿在軸向拉力和彎矩組合作用下會發(fā)生疲勞斷裂。

常見吊桿內(nèi)力的測試方法有：穿心式壓力傳感器測量法、張拉千斤頂測量法、油壓千斤頂測量法、頻率法等。前三種方法屬于直接法，雖然其簡單易行，在施工中應用較為普遍，但是費用較高，且只能測量索端頭的張拉力。利用頻率法測試吊桿拉力，測量精度高，且儀器便于攜帶、安裝。但是對于拱橋中短吊桿來說，它的邊界條件不能近似作鉸接處理，抗彎剛度和邊界條件對吊桿的內(nèi)力影響很大。同時值得注意的是：采用頻率法進行監(jiān)測時，需要對短吊桿振動信號進行頻譜變換，而頻譜變換本身需要大量的數(shù)據(jù)，一般至少需要幾秒鐘的數(shù)據(jù)才能得到較為有效的頻率值。而一般高速公路橋梁上的車輛時速至少達到80km/h，因此，一輛車通過一座橋梁也就幾秒鐘的時間。因此，車輛過橋時，采用頻率法測試的話，僅僅能得到少量的測試數(shù)據(jù)，不能捕捉到車輛過橋過程中的吊桿應力變化規(guī)律，進而該技術(shù)獲得測試結(jié)果也不能用于吊桿的車輛疲勞壽命損傷評估。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決短吊桿的疲勞應力監(jiān)測難題，提出了一種基于拉線式位移傳感器和轉(zhuǎn)角傳感器測試吊桿拉力的方法。能夠利用較為經(jīng)濟、簡潔的手段進行吊桿拉力的測試，并通過無線傳輸系統(tǒng)實時的監(jiān)測數(shù)據(jù)，保證橋梁的安全運營；其測試的基本原理為：將吊桿的應力分解為軸力和彎矩部分疊加值。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出如下技術(shù)方案：

一種拱橋短吊桿應力高頻動態(tài)測試系統(tǒng)，包括安裝在拱橋短吊桿頂部的轉(zhuǎn)角傳感器I和安裝在短吊桿底部的轉(zhuǎn)角傳感器II，同時在拱橋短吊桿的一側(cè)設置安裝有拉線位移計，所述的拉線位移計的頂部通過固定裝置固定在拱橋短吊桿的頂部側(cè)面；所述的拉線位移計的底部通過固定裝置固定在拱橋短吊桿的底部側(cè)面；且拉線位移計的拉線與短吊桿的軸線平行；所述的轉(zhuǎn)角傳感器I、II以及拉線位移計與數(shù)據(jù)采集卡相連。

進一步的，所述的轉(zhuǎn)角傳感器I、II用于檢測短吊桿的轉(zhuǎn)角，進而獲得吊桿承受的彎矩。

進一步的，所述的拉線位移計用于檢測短吊桿的長度變化。

利用上述裝置進行測試的方法如下：

步驟一，選取拱橋中的短吊桿，在吊桿頂部和底部側(cè)面分別裝置拉線位移計的固定裝置，然后布置拉線式位移傳感器；

步驟二，在吊桿頂端和底部布置轉(zhuǎn)角傳感器I、轉(zhuǎn)角傳感器II；