[發(fā)明專利]懸索橋主纜與主索鞍動(dòng)態(tài)接觸狀態(tài)監(jiān)測裝置及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010195204.0
• 申請日: 2020-03-19
• 公開（公告）號(hào): CN111323187A
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王大剛;沈小滿;張德坤;葉繼紅;高文麗;朱輝龍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01M7/02
• 分類號(hào): G01M7/02;G01M13/00;G01L5/00;G01L1/24;G01L1/22;G01B5/02;G01B5/00
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 王美章

1.一種懸索橋主纜與主索鞍動(dòng)態(tài)接觸狀態(tài)監(jiān)測裝置，其特征在于，包括：

試驗(yàn)臺(tái)座，試驗(yàn)臺(tái)座上固定連接有主索鞍；

振動(dòng)加載機(jī)構(gòu)，用于模擬主纜受到的多維力振動(dòng)，包括：主纜夾具和激振器，其中，所述主纜夾具固定在主纜上將主纜整形，激振器安裝在夾具上；

索力加載機(jī)構(gòu)，用于實(shí)現(xiàn)索力加載，包括：穿心式千斤頂和錨固螺母，其中，主纜兩端與拉桿銷接，拉桿穿過穿心式千斤頂，拉桿另一端用錨固螺母擰緊；

摩擦力監(jiān)測機(jī)構(gòu)，用于監(jiān)測主纜與主索鞍間的摩擦力，包括電阻應(yīng)變片、全橋電路和放大器，其中，所述電阻應(yīng)變片包括多組，分別是：

第一電阻應(yīng)變片，包括兩組，兩組第一電阻應(yīng)變片對(duì)稱設(shè)置在主索鞍的鞍槽槽壁兩側(cè)；

第二電阻應(yīng)變片，包括兩組，兩組第二電阻應(yīng)變片設(shè)置在主索鞍的鞍槽槽底且沿槽寬方向?qū)ΨQ設(shè)置；

每一組電阻應(yīng)變片包含四個(gè)應(yīng)變片，它們組成全橋電路，全橋電路與放大器連接，放大器進(jìn)一步與指示記錄儀連接，指示記錄儀經(jīng)數(shù)據(jù)傳輸線與電腦終端連接；

主纜滑移監(jiān)測機(jī)構(gòu)，用于監(jiān)測主纜滑移量，包括：兩組表式通用長度測量工具、支架和焊接角鐵，其中，焊接角鐵焊接在主纜上，表式通用長度測量工具連同支架安裝在主索鞍上，表式通用長度測量工具的表頭與角鐵接觸；

所述主纜包括若干根光纖傳感器和若干根鋼絲，所述光纖傳感器由FBG光柵經(jīng)柔性材料封裝后放置于金屬軟管中，并與金屬軟管組成一體，金屬軟管與主纜鋼絲等直徑，封裝有光纖傳感器的金屬軟管用于替代一束索股中的某幾根鋼絲；

在光纖終端連接一個(gè)光譜分析儀。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的懸索橋主纜與主索鞍動(dòng)態(tài)接觸狀態(tài)監(jiān)測裝置，其特征在于，所述主纜包括若干束索股單元，若干束索股單元在所述主索鞍的鞍槽內(nèi)沿鞍槽寬度方向均勻分割為多列，每列索股之間通過隔板隔開，光纖傳感器在每束索股單元中的底層左側(cè)邊緣以及底層中央各布置一個(gè)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的懸索橋主纜與主索鞍動(dòng)態(tài)接觸狀態(tài)監(jiān)測裝置，其特征在于，所述表式通用長度測量工具為百分表。

4.一種基于權(quán)利要求1～3中任一所述懸索橋主纜與主索鞍動(dòng)態(tài)接觸狀態(tài)監(jiān)測裝置對(duì)主纜與主索鞍間的摩擦力進(jìn)行監(jiān)測的方法，其特征在于，

主纜夾具固定在主纜上將主纜整形，激振器安裝在夾具上，利用激振器的振動(dòng)模擬主纜受到的多維力振動(dòng)；

將組成主纜的所有索股視為一個(gè)整體，當(dāng)主纜與主索鞍發(fā)生相對(duì)滑移時(shí)，它們之間產(chǎn)生的總摩擦力的方向?qū)⑴c鞍槽圓弧面相切，對(duì)主索鞍進(jìn)行受力分析，將總摩擦力分解為水平方向上的摩擦分力F_x與豎直方向上的摩擦分力F_y，水平方向上的摩擦分力F_x將對(duì)主索鞍產(chǎn)生一個(gè)逆時(shí)針方向的彎矩，豎直方向上的摩擦分力F_y將對(duì)主索鞍產(chǎn)生豎直方向的壓應(yīng)力；通過所述第一電阻應(yīng)變片測量豎直方向上的摩擦分力F_y；通過所述第二電阻應(yīng)變片測量水平方向上的摩擦分力F_x。

5.一種基于權(quán)利要求1～3中任一所述懸索橋主纜與主索鞍動(dòng)態(tài)接觸狀態(tài)監(jiān)測裝置監(jiān)測主纜滑移量的方法，其特征在于，

主纜夾具固定在主纜上將主纜整形，激振器安裝在夾具上，利用激振器的振動(dòng)模擬主纜受到的多維力振動(dòng)；

通過讀取所述表式通用長度測量工具的讀數(shù)得到主纜滑移量。

6.一種基于權(quán)利要求1～3中任一所述懸索橋主纜與主索鞍動(dòng)態(tài)接觸狀態(tài)監(jiān)測裝置監(jiān)測主纜應(yīng)力的方法，其特征在于，

主纜夾具固定在主纜上將主纜整形，激振器安裝在夾具上，利用激振器的振動(dòng)模擬主纜受到的多維力振動(dòng)；

光經(jīng)過FBG光柵時(shí)其波長、頻率發(fā)生變化，所述光譜分析儀檢測到光波長的變化，進(jìn)一步將波長信號(hào)輸入到信號(hào)分析設(shè)備，建立波長信號(hào)與應(yīng)力信號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，即實(shí)現(xiàn)應(yīng)力檢測。

7.一種基于權(quán)利要求4中所述懸索橋主纜與主索鞍動(dòng)態(tài)接觸狀態(tài)監(jiān)測裝置監(jiān)測主纜應(yīng)力的方法，其特征在于，

所述主纜和主索鞍水平方向上的摩擦分力F_x通過如下公式得到：

F_x＝Σ_x×S_x，其中，Σ_x為主索鞍鞍槽與主纜在水平方向上總的接觸應(yīng)力，S_x為主索鞍鞍槽與主纜在水平方向上的總接觸面積；

所述主纜和主索鞍豎直方向上的摩擦分力F_y通過如下公式得到：

F_y＝Σ_y×S_y,其中，Σ_y為主索鞍鞍槽與主纜在豎直方向上總的接觸應(yīng)力，S_y為鞍槽與主纜在y方向上的總接觸面積。