[發(fā)明專利]主動(dòng)激振式橋梁纜索檢測裝置及檢測方法

在審

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• 申請日: 2021-08-06
• 公開（公告）號: CN113465855A
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 潘鵬;郭又銘;劉繼新
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: G01M7/02
• 分類號: G01M7/02;E01D19/16
• 代理公司: 北京清亦華知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張文姣

本發(fā)明公開了一種主動(dòng)激振式橋梁纜索檢測裝置及檢測方法。其中，主動(dòng)激振式橋梁纜索檢測裝置為便攜式可移動(dòng)的橋梁纜索檢測裝置，包括夾具、加速度傳感器、作動(dòng)器和反力組件，夾具用于可拆卸地與各類粗細(xì)及表面情況不同的待檢測橋梁纜索固定；加速度傳感器安裝在夾具上，用于采集待檢測橋梁纜索振動(dòng)時(shí)的加速度時(shí)程，以便由加速度時(shí)程提取待檢測橋梁纜索自振頻率和阻尼信息；作動(dòng)器的一端與夾具相連，用于主動(dòng)激發(fā)待檢測橋梁纜索振動(dòng)；反力組件與作動(dòng)器的另一端相連，用于給作動(dòng)器提供反力。本發(fā)明可以便捷、高效、準(zhǔn)確地檢測橋梁纜索的自振頻率和阻尼，確保橋梁纜索及纜索附加的阻尼器處于安全狀態(tài)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及橋梁健康監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種主動(dòng)激振式橋梁纜索檢測裝置及檢測方法。

背景技術(shù)

近年來，我國基礎(chǔ)設(shè)施快速發(fā)展，各地興建了大量橋梁。橋梁損毀一般伴隨著重大生命財(cái)產(chǎn)損失，故在橋梁使用期間，對其進(jìn)行定期維護(hù)和健康檢測至關(guān)重要。對于懸索橋、斜拉橋而言，橋梁上使用的纜索是主要受力構(gòu)件，纜索安全才能保證橋梁安全。與此同時(shí)，橋梁纜索一般通過附加阻尼器的方式來減小纜索風(fēng)振的影響，纜索附加阻尼器失效將給橋梁帶來重大的安全隱患。

目前針對橋梁纜索自振頻率和阻尼的檢測一般通過被動(dòng)方式進(jìn)行，即通過風(fēng)荷載、車輛荷載等自然激勵(lì)激發(fā)纜索振動(dòng)，根據(jù)振動(dòng)情況識別纜索自振頻率和阻尼。然而，被動(dòng)式檢測由于激勵(lì)荷載的隨機(jī)性和不確定性，一般得到的纜索振動(dòng)頻譜復(fù)雜、幅值較小，而且檢測結(jié)果具有不可重復(fù)性，故得到的檢測結(jié)果準(zhǔn)確度不高，所需檢測時(shí)間長。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種主動(dòng)激振式橋梁纜索檢測裝置，可以便捷、高效、準(zhǔn)確地檢測橋梁纜索的自振頻率和阻尼，確保橋梁纜索及纜索附加的阻尼器處于安全狀態(tài)。

根據(jù)本發(fā)明一方面實(shí)施例的主動(dòng)激振式橋梁纜索檢測裝置，所述主動(dòng)激振式橋梁纜索檢測裝置為便攜式可移動(dòng)的橋梁纜索檢測裝置，所述主動(dòng)激振式橋梁纜索檢測裝置包括：

夾具，所述夾具用于可拆卸地與各類粗細(xì)及表面情況不同的待檢測橋梁纜索固定；

加速度傳感器，所述加速度傳感器安裝在所述夾具上，用于采集所述待檢測橋梁纜索振動(dòng)時(shí)的加速度時(shí)程，以便由所述加速度時(shí)程提取所述待檢測橋梁纜索自振頻率和阻尼信息；

作動(dòng)器，所述作動(dòng)器的一端與所述夾具相連，用于主動(dòng)激發(fā)所述待檢測橋梁纜索振動(dòng)；

反力組件，所述反力組件與所述作動(dòng)器的另一端相連，用于給所述作動(dòng)器提供反力。

根據(jù)本發(fā)明一方面實(shí)施例的主動(dòng)激振式橋梁纜索檢測裝置，一方面，通過夾具使作動(dòng)器和橋梁纜索相連，作動(dòng)器主動(dòng)激振待檢測橋梁纜索振動(dòng)，反力組件為作動(dòng)器提供反力，橋梁纜索所受激勵(lì)荷載明確，獲得的橋梁纜索振動(dòng)頻譜清晰、幅值可控、可重復(fù)進(jìn)行，橋梁纜索檢測過程速度快、準(zhǔn)確度高，實(shí)現(xiàn)了高效快速檢測橋梁纜索的自振頻率和阻尼，確保橋梁纜索及橋梁纜索附加的阻尼器處于安全狀態(tài)；另一方面，夾具用于可拆卸地與各類粗細(xì)及表面情況不同的待檢測橋梁纜索固定，整個(gè)檢測裝置可移動(dòng)，從而使本發(fā)明實(shí)施例的主動(dòng)激振式橋梁纜索檢測裝置可重復(fù)對不同的橋梁纜索進(jìn)行檢測，利用效率高，檢測應(yīng)用范圍廣，有利于提升橋梁纜索安全檢測的工作效率。

根據(jù)本發(fā)明一方面的一個(gè)實(shí)施例，所述反力組件為反力支座，所述反力支座與所述作動(dòng)器的另一端相連；當(dāng)所述主動(dòng)激振式橋梁纜索檢測裝置工作時(shí)，所述反力支座用于可拆卸地接地。

根據(jù)本發(fā)明一方面進(jìn)一步的實(shí)施例，所述反力支座與所述作動(dòng)器之間以及所述作動(dòng)器與所述夾具之間均采用球鉸。

根據(jù)本發(fā)明一方面的一個(gè)實(shí)施例，所述反力組件為質(zhì)量彈簧體系，所述質(zhì)量彈簧體系包括質(zhì)量塊和彈簧，所述質(zhì)量塊與所述作動(dòng)器的另一端相連，所述彈簧的兩端分別與所述質(zhì)量塊和所述夾具對應(yīng)相連；當(dāng)所述主動(dòng)激振式橋梁纜索檢測裝置工作時(shí)，所述質(zhì)量塊處于懸空狀態(tài)。