[發明專利]芯絲嵌光柵智能鋼絞線拉力值修正計算方法

有效

• 申請號: 202110275512.9
• 申請日: 2021-03-15
• 公開（公告）號: CN113108985B
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發明（設計）人: 郭文龍;張海君;趙曉晉;呂立寧;池育源;吳佳佳;郭震山;趙芳;趙學峰;劉志華;毛敏;申雁鵬;張川川;王磊;郭學兵;汪賢安;吳焱;張曉川;程廈波;張威
• 申請（專利權）人: 山西省交通科技研發有限公司
• 主分類號: G01L25/00
• 分類號: G01L25/00
• 代理公司: 北京太兆天元知識產權代理有限責任公司 11108
• 代理人: 易衛

本發明公開了芯絲嵌光柵智能鋼絞線拉力值修正計算方法，包括以下步驟：在鋼絞線的芯絲中刻槽并嵌入光柵，然后用光纖的一端連接到光柵上，再將光纖的另一端接口引到鋼絞線的端部；根據鋼絞線受力前參數，受力后相應的參數，結構受力過程中鋼絞線芯絲應變監測結果，纏繞絲的實際應變，計算同一截面的纏繞絲應變迭代初值和同一截面的纏繞絲應變迭代終值；進而計算測點處鋼絞線的實際拉力。本發明提供的鋼絞線拉力值修正計算方法力學概念清晰、操作簡單、結果準確可靠、易于被工程技術人員掌握，可適用于預應力混凝土橋梁鋼絞線及鋼絞線類拉索索力的監測結果評定。

技術領域

本發明屬于橋梁檢測技術領域，特別涉及芯絲嵌光柵智能鋼絞線拉力值修正計算方法。

背景技術

預應力混凝土橋梁在施工和運營期間，由于施工誤差，以及運營過程中的作用的不確定性、環境變化、材料和結構性能惡化等因素的影響，造成結構的內力狀態發生變異，而結構的實際應力水平無法掌握。

目前常用的結構應力監測方法主要有：形狀記憶合金技術、振弦式應變計、磁通量傳感器等。由于該類產品的在安裝3-5年后，會出現零飄現象，造成傳感器本身的測試基準出現變化，因此很難在結構的長期監測中應用。光纖光柵傳感器由于其耐高溫、耐腐蝕、抗疲勞性能強等優點，在橋梁健康監測工程中廣泛應用。但是由于芯絲嵌光柵的智能鋼絞線，監測點為芯絲應變，由于芯絲與纏繞絲之間僅為纏繞關系，二者之間存在變形協調問題，該監測點的應變值并不能代表測點處每根鋼絲的平均應變值。因此，有必要對芯絲嵌光柵型智能鋼絞線的測試結果進行修正。

發明內容

本發明的目的在于提供芯絲嵌光柵智能鋼絞線拉力值修正計算方法以用于預應力混凝土橋梁鋼絞線及鋼絞線類拉索索力的監測結果評定。

技術方案如下：

芯絲嵌光柵智能鋼絞線拉力值修正計算方法，包括以下步驟：

在鋼絞線的芯絲中刻槽并嵌入光柵，然后用光纖的一端連接到光柵上，再將光纖的另一端接口引到鋼絞線的端部；

鋼絞線受力前參數：芯絲直徑d_c0、纏繞絲直徑d_s0、芯絲彈性模量E_c、纏繞絲彈性模量E_s、芯絲的捻距L_c0、纏繞絲的捻距L_s0、材料的泊松比μ、芯絲與纏繞絲的夾角α；

受力后相應的參數為：芯絲直徑d_c1、纏繞絲直徑d_s1、芯絲的捻距L_c1、纏繞絲的捻距L_s1、芯絲與纏繞絲的夾角β；

根據結構受力過程中鋼絞線芯絲應變監測結果ε_c，計算纏繞絲的實際應變ε_s，

其中ε_c為鋼絞線芯絲應變的實際監測結果，ε_sj為與ε_c同一截面的纏繞絲應變迭代初值，ε_sj+1與ε_c同一截面的纏繞絲應變迭代終值；

計算測點處鋼絞線的實際拉力N＝A_cE_cε_c+6A_sE_sε_scos(β)，其中，A_c為芯絲的截面面積，A_s為纏繞絲的截面面積。

本發明提供的鋼絞線拉力值修正計算方法力學概念清晰、操作簡單、結果準確可靠、易于被工程技術人員掌握，可適用于預應力混凝土橋梁鋼絞線及鋼絞線類拉索索力的監測結果評定。

附圖說明

圖1是芯絲嵌入光柵鋼絞線的示意圖；

圖2是芯絲和纏繞絲斷面位置的示意圖；