[發明專利]一種用于測量拉索索力的裝置及方法

有效

• 申請號: 201711084167.0
• 申請日: 2017-11-07
• 公開（公告）號: CN107941402B
• 公開（公告）日: 2023-09-08
• 發明（設計）人: 何華陽;周毅姝;陳南
• 申請（專利權）人: 交通運輸部公路科學研究所
• 主分類號: G01L5/04
• 分類號: G01L5/04
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

一種用于測量拉索索力的裝置及方法屬于橋梁索力檢測領域。該裝置包括：被測拉索，拉索捕捉單元，拉索捕捉單元接頭，振動傳送單元，輔助支架，主滑動單元，主滑動槽，主轉動桿，轉動支架，轉動連接件，從轉動桿，從滑動單元，從滑動槽，位移頭，位移測量單元，主體底座和數據分析單元；本裝置實現了對拉索振幅較小的情況下的索力測量。裝置具有振動放大功能，能夠將拉索的微小振動成比例放大，便于采用位移測量單元對振動進行測量和記錄。本專利能夠有效檢測拉索的低頻振動，解決了振動傳感器在低頻下測量能力極差的問題，能夠直接檢測出基頻振動。本專利成本較目前常用的方法低廉。

技術領域

一種用于測量拉索索力的裝置及方法屬于橋梁索力檢測領域。

背景技術

伴隨著我國經濟建設和對外開放的迅速發展，橋梁技術的不斷進步和人們對橋梁美學因素的要求，拉索技術日益廣泛地應用在大跨度橋梁中。其中典型的應用有懸索橋的主纜、吊索，斜拉橋的斜纜索、拱吊橋的吊索等。作為上述大型橋梁結構的核心構件，橋跨結構的重量和橋上活載絕大部分通過拉索傳遞到塔柱上。據不完全統計，我國大跨徑拉索類橋梁有300余座，絕大部分拉索存在不同程度的病害，近年來，因橋梁拉索斷裂造成橋梁垮塌的嚴重事故也有所發生。2011年宜賓小南門金沙長江大橋吊桿斷裂，橋面垮塌；2010年南坪玉屏大橋斷裂換索。可見由于長期處于交變應力、腐蝕和風致振動的環境中，拉索極易造成局部疲勞與損傷，不僅導致其使用壽命縮短，且直接影響結構的內力分布和結構線型，危及整個結構安全。索作為一種柔性構件，與剛性構件具有不同的受力特性：沒有抗壓剛度，只能承受拉力，具有明顯的幾何非線性，容易產生松弛和應力損失。橋梁拉索的受力與工作狀態是直接反映橋梁是否處于正常運營的重要標志之一。在設計和施工時，需要對橋梁拉索索力進行檢測和優化，以使得塔、梁處于最佳受力狀態。在成橋后，也需要不斷監測索力的變化，了解拉索的工作狀態，及時進行調整，使之符合設計需求。中華人民共和國行業標準CJJ99-2003《城市橋梁養護技術規范》5.9.5中要求：“拉索索力必須每年進行一次測量，大橋竣工后最后一次調索的索力應與設計索力進行比較”。中華人民共和國行業推薦標準JTG/T?J21-2011《公路橋梁承載能力檢測評定規程》中明確指出，索力是斜拉橋與懸索橋的主要加載測試項目之一，是反映橋梁狀態的重要參數之一。因此橋梁索力檢測業務是各檢測機構是一種不可或缺的檢測項目和基本能力。

1)千斤頂壓力表測定法

目前拉索均使用液壓千斤頂進行拉張。由于千斤頂的張拉油缸和張拉力有直接的關系，通過精密壓力表或液壓傳感器測定張拉油缸的液壓，就可以求得索力。

2)壓力傳感器測定法

在拉索張拉時，千斤頂的張拉力通過連接桿傳到拉索錨具，在連接桿上套接穿心式壓力傳感器，該傳感器受壓后能輸出電壓，則可以在二次儀表上讀出千斤頂的拉張力。

3)索力動測儀法

索力動測儀法是依據索力與索的振動頻率之間存在對應關系的特點，在已知索長度、兩端約束情況、分布質量等參數時，將高靈敏度的頻率傳感器安置在索上檢測索在振動激勵下的振動信號，經過數字信號處理后即可測出拉索的自振頻率，進而獲得索力。由于其便捷性，工程上大多運用索力動測儀進行測量。

4)磁通量測定法

磁通量測定法測定拉索索力是基于鐵磁性材料的磁彈效應原理進行測量，當受到外力作用時，鐵磁性材料內部產生機械應力或應變，其磁導率發生相應變化，通過測定磁導率的變化來反映應力(或索力)的變化。

現在技術存在以下缺點：

1)不適用于成橋后拉索的索力動態測量和長期測量。由于壓力表本身存在的指針偏轉過快、指針抖動激烈、存在讀數時人為的隨機誤差、油不回零等問題，同時成橋后拉索已經張拉完成，不便于將拉索取下安裝壓力表，所以該方法并不適用于成橋后的動態測量和長期測量。

2)價格昂貴。由于壓力傳感器價格相當昂貴、使用有效壽命短、動態響應差等問題，使得該測定法只適用于特定場合。