[發明專利]懸索橋主纜與主索鞍動態接觸狀態監測裝置及方法

在審

• 申請號: 202010195204.0
• 申請日: 2020-03-19
• 公開（公告）號: CN111323187A
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發明（設計）人: 王大剛;沈小滿;張德坤;葉繼紅;高文麗;朱輝龍
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G01M7/02
• 分類號: G01M7/02;G01M13/00;G01L5/00;G01L1/24;G01L1/22;G01B5/02;G01B5/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 王美章

本發明公開了一種懸索橋主纜和主索鞍動態接觸狀態監測裝置及方法，該監測裝置包括主索鞍主體、振動加載系統、索力加載系統、應力監測系統、主索鞍總摩擦力監測系統、主纜滑移監測裝置；振動加載系統包括索股成型夾具和兩個激振器，激振器安裝在夾具上，通過激振器的振動來模擬主纜受到的多維力振動。本發明能夠實時監測主纜與主索鞍、主纜與隔板以及索股之間的動態接觸應力，主纜與主索鞍的總摩擦力，以及主纜的滑移量。測試結果可為主纜底面和側面摩擦力的準確計算提供一定依據，且本裝置可長期使用，具有一定的科學價值與經濟效益。

技術領域

本發明涉及懸索橋主纜與主索鞍動態接觸狀態監測裝置及方法，屬于懸索橋技術領域。

背景技術

隨著社會發展需求的提高，由于大跨度多塔懸索橋既能實現較大的跨越距離，又具有很好的經濟效益，故在橋梁建設中越來越受到人們的青睞。大跨度多塔懸索橋由主纜、懸索、錨碇、索塔、橋面系等部分組成，其中主纜為主要承重構件。主纜通過主索鞍的弧形鞍槽實現跨間的曲線過渡，并與鞍槽底部及鞍槽隔板產生摩擦接觸關系；主索鞍需同時承受主纜對鞍槽的豎向壓力和由主纜擠壓產生的側向壓力。

對于主纜：主纜在工作時不僅要承受巨大的拉力，而且還要承受車輛通過時的動載荷和持續多變的風載荷等，此時主纜將承受變載引起的時變動載荷，進而引起主纜在中塔兩側受力不平衡；

同時主纜受到施工時滯留的雨水、外界雨水和水汽的滲入所導致的腐蝕作用，在多種因素的耦合作用下，從而造成主纜與主索鞍發生動態接觸與滑移。

主纜和主索鞍在日復一日的動載荷作用下，必定會產生相應的磨損、腐蝕、變形和滑移失效。當這些失效形式達到一定程度時，懸索橋的安全工作狀態會受到很大影響，嚴重時將導致橋梁的斷裂和垮塌。因此實時監測主纜和主索鞍的動態接觸應力變化規律及其長期工作狀態,是確保橋梁安全穩定的關鍵。

傳統的測試傳感技術如應變片等基本能滿足一般工程上短期監測的需求，但在大跨度多塔懸索橋所處的持續風載荷和水汽腐蝕等惡劣條件下，傳統傳感技術自身的很多不足導致其很難實現在橋梁上的應用。

因此，提出懸索橋主纜與主索鞍動態接觸狀態監測裝置及方法，用于探究懸索橋主纜索股與鞍槽之間、索股與隔板之間、索股內部的動態接觸應力，主纜與主索鞍之間總的摩擦力，以及主纜在主索鞍上的滑移，進一步對懸索橋鋼絲繩疲勞損傷的失效機理和壽命預測具有重要的理論指導意義。

懸索橋主纜與主索鞍動態接觸實驗裝置有：

申請號CN201310398365.X提供了一種用于測試主纜側向力的試驗裝置。測力單元由若干傳感元件通過螺栓固定于孔板而構成陣列形式,傳感元件頂面與平行鋼絲直接接觸以測試對應處的側向力。但該專利只能對主纜和主索鞍的側向力進行監測，不能對主索鞍受到的徑向力以及主纜在主索鞍內部的摩擦與滑移進行監測；

發明內容

發明目的：

為了克服現有設備和技術的不足，本發明提供一種懸索橋主纜與主索鞍動態接觸狀態監測裝置及方法。本裝置可以實時監測主纜在承受動態載荷過程中，主纜索股對主索鞍和隔板的接觸應力，以及主纜與主索鞍間的總摩擦力和主纜在主索鞍內部的滑移。

為了實現上述目的，本發明采用了如下的技術方案：

一種懸索橋主纜與主索鞍動態接觸狀態監測裝置，包括：

試驗臺座，試驗臺座上固定連接有主索鞍；

振動加載機構，用于模擬主纜受到的多維力振動，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；

索力加載機構，用于實現索力加載，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；