[發(fā)明專利]一種測(cè)量橋梁受彎構(gòu)件內(nèi)力的傳感器組件及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110381037.3
• 申請(qǐng)日: 2021-04-09
• 公開（公告）號(hào): CN113092038B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 冉志紅;林帆;張林艷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 云南大學(xué)
• 主分類號(hào): G01M5/00
• 分類號(hào): G01M5/00;G01L5/00
• 代理公司: 成都九鼎天元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51214
• 代理人: 曹洋苛

1.一種測(cè)量橋梁受彎構(gòu)件內(nèi)力的傳感器組件，傳感器組件設(shè)置在橋梁的受彎構(gòu)件上，其特征在于：包括立柱、變形板、穩(wěn)定板、上緣應(yīng)變測(cè)試傳感器、下緣應(yīng)變測(cè)試傳感器和傾角傳感器；所述立柱與橋梁的受彎構(gòu)件連接，所述變形板和穩(wěn)定板分別設(shè)置在立柱之間，所述變形板設(shè)置在立柱的頂端位置，所述穩(wěn)定板設(shè)置在變形板下端位置；所述傾角傳感器設(shè)置在變形板上，所述上緣應(yīng)變測(cè)試傳感器和下緣應(yīng)變測(cè)試傳感器成對(duì)設(shè)置在變形板上下端面相匹配位置處；所述傾角傳感器設(shè)置在變形板上，所述上緣應(yīng)變測(cè)試傳感器和下緣應(yīng)變測(cè)試傳感器沿傾角傳感器對(duì)稱設(shè)置；

將上緣應(yīng)變測(cè)試傳感器、下緣應(yīng)變測(cè)試傳感器測(cè)量其所在位置的應(yīng)變力設(shè)為σ₁、σ₂、σ₃、σ₄；其中σ₁、σ₂分別為第一位置的上、下應(yīng)力，σ₃、σ₄分別為第二位置的上、下應(yīng)力；將傾角傳感器采集的傾角記為θ；

根據(jù)測(cè)量?jī)?nèi)力的原理可知，被測(cè)結(jié)構(gòu)的變形為彎曲變形和剪切變形；設(shè)被測(cè)結(jié)構(gòu)兩端部分別為i端和j端；設(shè)i端的轉(zhuǎn)動(dòng)角為θ_i；j端的轉(zhuǎn)動(dòng)角為θ_j；j端的豎向位移v_j；u_i、u_j為被測(cè)結(jié)構(gòu)兩端的水平位移；

根據(jù)平面桿系有限元理論，構(gòu)建結(jié)構(gòu)內(nèi)力V_i、V_j、M_i、M_j與θ_i、θ_j、v_j之間的關(guān)系為：

再 通過(guò)換算，最終得到σ₁、σ₂、σ₃、σ₄和θ與u_i、u_j、θ_i、θ_j、v_j之間的關(guān)系為：

最終，已知測(cè)量值σ₁、σ₂、σ₃、σ₄和θ按照上述關(guān)系間接算出結(jié)構(gòu)內(nèi)力V_i、V_j、M_i、M_j；y_i0是指被測(cè)試的橋梁結(jié)構(gòu)在i截面上，截面的形心位置與截面上邊緣的距離；y_j0是指被測(cè)試的橋梁結(jié)構(gòu)在j截面上，截面的形心位置與截面上邊緣的距離。

2.如權(quán)利要求1所述的一種測(cè)量橋梁受彎構(gòu)件內(nèi)力的傳感器組件，其特征在于：所述穩(wěn)定板分別與立柱通過(guò)鉸裝置連接。

3.如權(quán)利要求2所述的一種測(cè)量橋梁受彎構(gòu)件內(nèi)力的傳感器組件，其特征在于：鉸裝置包括上部固定塊、下部固定塊、高彈性模聚合塊和低彈模橡膠塊；所述上部固定塊和下部固定塊分別與其所在的立柱固定連接，所述穩(wěn)定板設(shè)置在上部固定塊和下部固定塊之間，所述高彈性模聚合塊設(shè)置在穩(wěn)定板與上部固定塊或下部固定塊之間的位置；所述低彈模橡膠塊設(shè)置在穩(wěn)定板與立柱之間。

4.如權(quán)利要求3所述的一種測(cè)量橋梁受彎構(gòu)件內(nèi)力的傳感器組件，其特征在于：所述上緣應(yīng)變測(cè)試傳感器、下緣應(yīng)變測(cè)試傳感器分別至少由2片應(yīng)變片串聯(lián)而成。

5.如權(quán)利要求4所述的一種測(cè)量橋梁受彎構(gòu)件內(nèi)力的傳感器組件，其特征在于：測(cè)量過(guò)程中溫度變化在5℃范圍內(nèi)，不需要進(jìn)行溫度修正，但溫度變化超過(guò)5℃時(shí)，需要進(jìn)行溫度修正；按常規(guī)應(yīng)變傳感器溫度修正方法進(jìn)行即可。