拉索索力變化測試裝置的制造方法
【專利摘要】拉索索力變化測試裝置，包括第一拉索夾持器和第二拉索夾持器，第一拉索夾持器第二拉索夾持器上設(shè)有內(nèi)部夾持孔，第一拉索夾持器上設(shè)有探針基座，探針基座固定于第一拉索夾持器上；第二拉索夾持器上設(shè)有觸壓盒，觸壓盒固定于第二拉索夾持器上；觸壓盒和探針基座之間設(shè)有探針，探針為兩端封閉的空心圓管；探針底端固定于探針基座上，頂端與觸壓盒連接；還設(shè)有動態(tài)應(yīng)變采集儀，動態(tài)應(yīng)變采集儀通過傳輸電纜與觸壓盒連接。本實(shí)用新型適用范圍廣，安裝簡便，測試精度高，費(fèi)用較低。
【專利說明】
拉索索力變化測試裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種用于土木工程領(lǐng)域的拉索構(gòu)件索力變化測量的測試裝置，具體是涉及一種用于運(yùn)營期間拉索構(gòu)件的索力大小動態(tài)變化測量的測試裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]懸索橋、斜拉橋、中承式拱橋等大型橋梁結(jié)構(gòu)和斜拉網(wǎng)格結(jié)構(gòu)等大跨度空間結(jié)構(gòu)作為大型公共基礎(chǔ)設(shè)施，對其運(yùn)營期的健康狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測是十分重要的。作為上述結(jié)構(gòu)體系中最重要的受力構(gòu)件之一，拉索構(gòu)件在運(yùn)營期間的索力大小的動態(tài)變化情況是分析上述結(jié)構(gòu)體系運(yùn)營狀態(tài)是否滿足安全要求的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，常用的拉索索力測試裝置有利用壓力表測定的測試裝置、利用壓力傳感器測定的測試裝置、利用頻譜測定的測試裝置、利用磁通量測定的測試裝置、利用附著式光纖光柵傳感器測定的測試裝置。
[0004]其中，利用壓力表測定的測試裝置是在進(jìn)行拉索張拉時，根據(jù)張拉千斤頂?shù)挠蛪罕碜x數(shù)，直接計算拉索的索力，該方法測量的拉索索力準(zhǔn)確，但由于拉索張拉施工完成，卸除張拉千斤頂后，就無法再利用此方法讀取拉索索力，因此不適用于拉索索力的長期監(jiān)測。
[0005]利用壓力傳感器測定的測試裝置是在拉索安裝施工時，在拉索錨頭和拉索錨座之間安裝壓力傳感器，通過測量壓力傳感器承受的壓力大小測定拉索索力，這種檢測方法對拉索索力的測試精度較高，同時也適用于拉索構(gòu)件運(yùn)營期間的索力大小的變化情況測試，但壓力傳感器造價昂貴，且必須在拉索施工期間安裝完成，因此僅用于對若干重點(diǎn)關(guān)注拉索進(jìn)行運(yùn)營期拉索大小變化的檢測，同時無法用于未安裝壓力傳感器的既有拉索的運(yùn)營期索力大小變化的檢測。
[0006]利用頻譜測定的測試裝置是利用牢固附著在拉索上的加速度傳感器，測試?yán)髟诃h(huán)境激勵下的振動時程曲線，通過頻譜分析求解拉索振動頻率，再利用拉索的振動頻率與索力間的函數(shù)公式求得拉索索力值;該方法測試成本低，拉索索力測試精度能滿足工程測試要求，但由于測試方法復(fù)雜，一次測試耗時較長，無法滿足進(jìn)行拉索運(yùn)營期間索力大小動態(tài)變化測量的采樣頻率的要求。
[0007]利用磁通量測定的測試裝置是利用拉索應(yīng)力變化會導(dǎo)致其磁通量變化的原理進(jìn)行索力測試，該方法需要在拉索安裝施工期間進(jìn)行拉索磁通量初值和磁通量與拉索索力變化相關(guān)性函數(shù)公式的標(biāo)定，否則無法進(jìn)行運(yùn)營期拉索索力的檢測，因此也并不適用于未標(biāo)定的既有拉索的運(yùn)營期索力變化測量。
[0008]利用附著式光纖光柵傳感器測定的測試裝置是利用牢固附著在拉索上，具有一定標(biāo)距的光纖光柵傳感器測定標(biāo)距內(nèi)拉索的伸長量，再利用標(biāo)距內(nèi)拉索伸長量與索力變化間的函數(shù)公式求得拉索索力變化值；該方法可適用于既有拉索的運(yùn)營器索力動態(tài)變化的測試，但光柵光纖傳感器自身的軸向剛度會導(dǎo)致測試結(jié)果產(chǎn)生一定的誤差，而且不同廠家的光纖光柵傳感器不具有通用性，需要配套各自專用的調(diào)解終端，導(dǎo)致測試系統(tǒng)費(fèi)用高昂。
[0009]上述拉索索力測試裝置用于既有拉索運(yùn)營期的索力大小動態(tài)變化的測量均存在一定的局限性，用于既有拉索運(yùn)營期的安全性監(jiān)測中實(shí)施效果不理想或費(fèi)用高昂，而以往附著式拉索索力測試裝置會給拉索帶來附加軸向約束剛度，導(dǎo)致測試精度下降，難以廣泛應(yīng)用。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0010]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是，克服上述【背景技術(shù)】的不足，提供一種適用范圍廣，安裝簡便，測試精度高，費(fèi)用較低的拉索索力變化測試裝置。
[0011]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是，一種拉索索力變化測試裝置，包括第一拉索夾持器和第二拉索夾持器，所述第一拉索夾持器、第二拉索夾持器上設(shè)有內(nèi)部夾持孔，所述第一拉索夾持器上設(shè)有探針基座;所述第二拉索夾持器上設(shè)有觸壓盒;所述觸壓盒和探針基座之間設(shè)有探針，所述探針為兩端封閉的空心圓管;探針底端固定于探針基座上，頂端與觸壓盒連接;還設(shè)有動態(tài)應(yīng)變采集儀，所述動態(tài)應(yīng)變采集儀通過傳輸電纜與觸壓盒連接。
[0012]進(jìn)一步，還設(shè)有全封閉的防護(hù)罩，所述第一拉索夾持器、第二拉索夾持器、探針、探針基座和觸壓盒位于防護(hù)罩內(nèi)。
[0013]進(jìn)一步，所述第一拉索夾持器、第二拉索夾持器的內(nèi)部夾持孔內(nèi)表面粘貼有高阻尼橡膠墊片。
[0014]進(jìn)一步，所述高阻尼橡膠墊片的厚度為0.15-0.20mm。
[00?5] 進(jìn)一步，所述高阻尼橡膠墊片的厚度為0.16-0.18mm。
[0016]進(jìn)一步，探針基座通過螺釘固定于第一拉索夾持器上。
[0017]進(jìn)一步，觸壓盒通過螺釘固定于第二拉索夾持器上。
[0018]進(jìn)一步，所述第一拉索夾持器包括可相互抱合的第一上夾持塊和第一下夾持塊，第一上夾持塊和第一下夾持塊抱合后形成內(nèi)部夾持孔;所述第二拉索夾持器包括可相互抱合的第二夾持塊和第二下夾持塊，第二上夾持塊和第二下夾持塊抱合后形成內(nèi)部夾持孔；所述探針基座固定于第一上夾持塊的側(cè)面;所述觸壓盒固定于第二上夾持塊的側(cè)面。
[0019]進(jìn)一步，所述觸壓盒由觸壓盒基座、觸壓板、電阻應(yīng)變片組、觸壓盒頂板組成;所述觸壓盒基座固定于第二拉索夾持器上，兩塊觸壓板一端與觸壓盒基座牢固連接，另一端與觸壓盒頂板牢固連接，在兩塊觸壓板的1/4?1/6板長區(qū)域位置粘貼有電阻應(yīng)變片組，所述動態(tài)應(yīng)變采集儀通過傳輸電纜與電阻應(yīng)變片組連接;所述探針的頂端與觸壓盒頂板連接。
[0020]進(jìn)一步，防護(hù)罩上開有供傳輸電纜通過的小孔。
[0021 ]進(jìn)一步，所述觸壓板的厚度為0.10-0.15mm ；所述觸壓盒頂板的厚度為2.0-2.5mm。
[0022]進(jìn)一步，所述觸壓板的厚度為0.12-0.14mm;所述觸壓盒頂板的厚度為2.2-2.4mm。
[0023]進(jìn)一步，所述電阻應(yīng)變片組表面涂覆有環(huán)氧樹脂涂層。
[0024]進(jìn)一步，所述觸壓盒頂板上設(shè)有與探針頂端形狀匹配的凹坑，所述探針頂端置于觸壓盒頂板的凹坑內(nèi)。
[0025]進(jìn)一步，所述電阻應(yīng)變片組由測試應(yīng)變片和垂直于測試應(yīng)變片的溫度補(bǔ)償應(yīng)變片組成。
[0026]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)如下:適用于斜拉索，吊索等各類拉索構(gòu)件的索力變化的動態(tài)測試，可用于拉索的短期測試，也可用于拉索的長期監(jiān)測，適用范圍廣；不會對測試?yán)鳟a(chǎn)生軸向附加約束剛度，具有測試精度高、安裝簡便和費(fèi)用較低的特點(diǎn)，能有效測量既有拉索構(gòu)件在運(yùn)營期使用中索力大小動態(tài)變化情況，用于既有拉索運(yùn)營期的安全性監(jiān)測中實(shí)施效果顯著。
【附圖說明】
[0027]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖2是圖1所示實(shí)施例的1-1橫剖面圖。
[0029]圖3是圖1所示實(shí)施例的I1-1I橫剖面圖。
[0030]圖4是圖1所示實(shí)施例的觸壓板上電阻應(yīng)變片組的布置示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0032]參照圖1、圖2，本實(shí)施例包括第一拉索夾持器2a和第二拉索夾持器2b，所述第一拉索夾持器2a、第二拉索夾持器2b上設(shè)有內(nèi)部夾持孔，第一拉索夾持器2a、第二拉索夾持器2b的內(nèi)部夾持孔內(nèi)表面粘貼有0.18mm厚的高阻尼橡膠墊片10，防止拉索夾持器抱緊拉索I時對拉索I表面防護(hù)層造成傷害;第一拉索夾持器2a上設(shè)有探針基座11，探針基座11通過螺釘固定于第一拉索夾持器2a上;第二拉索夾持器2b上設(shè)有觸壓盒4，觸壓盒4通過螺釘固定于第二拉索夾持器2b上；觸壓盒4和探針基座11之間設(shè)有探針3，探針3為兩端封閉的空心圓管，采用銦鋼制成，以降低溫度變化對測試精度的影響;探針3底端固定于探針基座11上，頂端與觸壓盒4連接;還設(shè)有動態(tài)應(yīng)變采集儀7，動態(tài)應(yīng)變采集儀7通過傳輸電纜6與觸壓盒4連接。
[0033]還設(shè)有防護(hù)罩5，第一拉索夾持器2a、第二拉索夾持器2b、探針3、探針基座11和觸壓盒4位于防護(hù)罩5內(nèi)，防護(hù)罩5為全封閉結(jié)構(gòu)，避免外界環(huán)境對拉索夾持器、探針3和觸壓盒4產(chǎn)生影響。防護(hù)罩5上開有供傳輸電纜6通過的小孔。
[0034]參照圖2，第一拉索夾持器2a包括可相互抱合的第一上夾持塊8a和第一下夾持塊9a，第一上夾持塊8a和第一下夾持塊9a抱合后形成內(nèi)部夾持孔;第二拉索夾持器2b包括可相互抱合的第二夾持塊Sb和第二下夾持塊9b，第二上夾持塊Sb和第二下夾持塊9b抱合后形成內(nèi)部夾持孔。探針基座11設(shè)于第一上夾持塊8a的側(cè)面，第一上夾持塊8a的側(cè)面開有螺孔，探針基座11通過螺釘固定于第一上夾持塊8a的側(cè)面;觸壓盒4設(shè)于第二上夾持塊Sb的側(cè)面，第二上夾持塊Sb的側(cè)面開有螺孔，觸壓盒4通過螺釘固定于第二上夾持塊Sb的側(cè)面。
[0035]參照圖3，觸壓盒4由觸壓盒基座13、觸壓板14、電阻應(yīng)變片組16、觸壓盒頂板15組成;觸壓盒基座13通過螺釘固定于第二拉索夾持器2b上，兩塊厚度為0.12mm的觸壓板14 一端與觸壓盒基座13牢固連接，另一端與厚度為2.2mm的觸壓盒頂板15牢固連接，觸壓盒頂板15采用高強(qiáng)度鋁合金制成;在兩塊觸壓板14的1/4?1/6板長區(qū)域位置粘貼有電阻應(yīng)變片組16，電阻應(yīng)變片組16表面涂覆有環(huán)氧樹脂涂層，使電阻應(yīng)變片組16的工作性能長期穩(wěn)定;觸壓盒頂板15上設(shè)有與探針3頂端形狀匹配的凹坑，探針3頂端置于觸壓盒頂板15的凹坑內(nèi)，使觸壓盒頂板15與探針3間穩(wěn)定連接;動態(tài)應(yīng)變采集儀7通過傳輸電纜6與電阻應(yīng)變片組16連接，傳輸電纜6是電阻應(yīng)變片組16和動態(tài)應(yīng)變采集儀7之間的信號傳輸媒介，實(shí)現(xiàn)應(yīng)變測試信號的可靠傳輸。
[0036]參照圖4，電阻應(yīng)變片組16由測試應(yīng)變片17和垂直于測試應(yīng)變片17的溫度補(bǔ)償應(yīng)變片18組成。
[0037]動態(tài)應(yīng)變采集儀7是接收電阻應(yīng)變片組16反饋電信號的終端設(shè)備，在通用電阻動態(tài)應(yīng)變測試儀的基礎(chǔ)上進(jìn)行了二次開發(fā)，具有自動應(yīng)變信號解算為拉索索力變化值，并進(jìn)行存儲的功能。
[0038]使用時，使測試?yán)鱅從第一拉索夾持器2a、第二拉索夾持器2b的內(nèi)部夾持孔穿出，通過第一拉索夾持器2a、第二拉索夾持器2b夾緊，在設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)間距上第一拉索夾持器2a和第二拉索夾持器2b各自緊握測試?yán)鱅;測試?yán)鱅索力變化時會引起兩個拉索夾持器(第一拉索夾持器2a和第二拉索夾持器2b)間距離變化，從而引起觸壓板14的彎曲曲率變化，觸壓板14的彎曲曲率變化通過的觸壓板14上電阻應(yīng)變片組16的應(yīng)變變化值反映出來。
[0039]本實(shí)用新型拉索索力變化測試裝置的索力變化值的計算方法為:根據(jù)兩個拉索夾持器(第一拉索夾持器2a和第二拉索夾持器2b)間距離變化引起的觸壓板14上電阻應(yīng)變片組16的應(yīng)變變化值，計算出拉索索力變化值，計算公式如下:
[0040]Ap=RXEXAXK(E1) ΧΛε1;
[0041 ] ΛΡ為拉索索力變化值；
[0042]R為拉索索力修正系數(shù)；
[0043]E為拉索彈性模量；
[0044]A為拉索截面面積；
[0045]Κ(ε?)為拉索應(yīng)變轉(zhuǎn)換系數(shù)；
[0046]Ae1為電阻應(yīng)變片組的應(yīng)變變化值。
[0047]本實(shí)用新型之拉索索力變化測試裝置的安裝方法，包括如下步驟:
[0048]Α10、根據(jù)第一拉索夾持器2a和第二拉索夾持器2b間的標(biāo)準(zhǔn)距離要求，在測試?yán)鱅上標(biāo)記第一拉索夾持器2a和第二拉索夾持器2b準(zhǔn)確的安裝位置，在標(biāo)記安裝位置處將第一拉索夾持器2a的第一上夾持塊8a和第一下夾持塊9a拼合連接，使之牢固握緊測試?yán)鱅;在標(biāo)記安裝位置處將第二拉索夾持器2b的第二上夾持塊Sb和第二下夾持塊9b拼合連接，使之牢固握緊測試?yán)鱅;
[0049]A20、用螺釘將觸壓盒4牢固連接在第二拉索夾持器2b上，再用螺釘將探針基座11初步固定于第一拉索夾持器2a上，令探針3頂端準(zhǔn)確插入觸壓盒頂板15的凹坑內(nèi)，使觸壓板14發(fā)生預(yù)設(shè)的彎曲變形后，將探針基座11牢固固定于第一拉索夾持器2a上；
[0050]A30、將傳輸電纜6與觸壓板14上的電阻應(yīng)變片組16連接，安裝防護(hù)罩5，將第一拉索夾持器2a、第二拉索夾持器2b、探針3和觸壓盒4封閉在防護(hù)罩5內(nèi)，傳輸電纜6通過預(yù)設(shè)小孔穿出防護(hù)罩5;
[0051 ] A40、將傳輸電纜6與動態(tài)應(yīng)變采集儀7連接，讀出觸壓板14上電阻應(yīng)變片組16的初始應(yīng)變值作為基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，設(shè)定采樣頻率等參數(shù)后，即可通過連續(xù)測試電阻應(yīng)變片組16的應(yīng)變變化值對測試?yán)鱅的索力變化進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測。
[0052]本實(shí)用新型的拉索索力變化測試裝置適用于斜拉索，吊索等各類拉索構(gòu)件的索力變化的動態(tài)測試，可用于拉索的短期測試，也可用于拉索的長期監(jiān)測，適用范圍廣。本實(shí)用新型的拉索索力變化測試裝置不會對測試?yán)鳟a(chǎn)生附加軸向約束剛度，具有測試精度高、安裝簡便和費(fèi)用較低的特點(diǎn)，能有效測量既有拉索構(gòu)件在運(yùn)營期使用中索力大小動態(tài)變化情況，用于既有拉索運(yùn)營期的安全性監(jiān)測中實(shí)施效果顯著。
[0053]本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本實(shí)用新型進(jìn)行各種修改和變型，倘若這些修改和變型在本實(shí)用新型權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則這些修改和變型也在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0054]說明書中未詳細(xì)描述的內(nèi)容為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種拉索索力變化測試裝置，其特征在于:包括第一拉索夾持器(2a)和第二拉索夾持器(2b)，所述第一拉索夾持器(2a)和第二拉索夾持器(2b)上設(shè)有內(nèi)部夾持孔，所述第一拉索夾持器(2a)上設(shè)有探針基座(11);所述第二拉索夾持器(2b)上設(shè)有觸壓盒(4);所述觸壓盒(4)和探針基座(11)之間設(shè)有探針(3)，所述探針(3)為兩端封閉的空心圓管;探針(3)底端固定于探針基座(11)上，頂端與觸壓盒(4)連接;還設(shè)有動態(tài)應(yīng)變采集儀(7)，所述動態(tài)應(yīng)變采集儀(7 )通過傳輸電纜(6 )與觸壓盒(4 )連接。2.如權(quán)利要求1所述的拉索索力變化測試裝置，其特征在于:還設(shè)有全封閉的防護(hù)罩(5)，所述第一拉索夾持器(2a)、第二拉索夾持器(2b)、探針(3)、探針基座(11)和觸壓盒(4)位于防護(hù)罩(5)內(nèi)。3.如權(quán)利要求1或2所述的拉索索力變化測試裝置，其特征在于:所述第一拉索夾持器(2a)和第二拉索夾持器(2b)的內(nèi)部夾持孔內(nèi)表面粘貼有高阻尼橡膠墊片(10)。4.如權(quán)利要求3所述的拉索索力變化測試裝置，其特征在于:所述高阻尼橡膠墊片(10)的厚度為0.15-0.20mm。5.如權(quán)利要求1或2所述的拉索索力變化測試裝置，其特征在于:所述第一拉索夾持器(2a)包括可相互抱合的第一上夾持塊(8a)和第一下夾持塊(9a)，第一上夾持塊(8a)和第一下夾持塊(9a)抱合后形成內(nèi)部夾持孔;所述第二拉索夾持器(2b)包括可相互抱合的第二夾持塊(Sb)和第二下夾持塊(9b)，第二上夾持塊(Sb)和第二下夾持塊(9b)抱合后形成內(nèi)部夾持孔;所述探針基座(11)固定于第一上夾持塊(Sa)的側(cè)面;所述觸壓盒(4)固定于第二上夾持塊(8b)的側(cè)面。6.如權(quán)利要求1或2所述的拉索索力變化測試裝置，其特征在于:所述觸壓盒(4)由觸壓盒基座(13)、觸壓板(14)、電阻應(yīng)變片組(16)、觸壓盒頂板(15)組成;所述觸壓盒基座(13)固定于第二拉索夾持器(2b)上，兩塊觸壓板(14) 一端與觸壓盒基座(13)牢固連接，另一端與觸壓盒頂板(15)牢固連接，在兩塊觸壓板(14)的1/4?1/6板長區(qū)域位置粘貼有電阻應(yīng)變片組(16)，所述動態(tài)應(yīng)變采集儀(7)通過傳輸電纜(6)與電阻應(yīng)變片組(16)連接;所述探針(3)的頂端與觸壓盒頂板(15)連接。7.如權(quán)利要求6所述的拉索索力變化測試裝置，其特征在于:所述觸壓板(14)的厚度為0.10-0.15mm;所述觸壓盒頂板(15)的厚度為2.0-2.5mm。8.如權(quán)利要求6所述的拉索索力變化測試裝置，其特征在于:所述電阻應(yīng)變片組(16)表面涂覆有環(huán)氧樹脂涂層。9.如權(quán)利要求6所述的拉索索力變化測試裝置，其特征在于:所述觸壓盒頂板(15)上設(shè)有與探針(3)頂端形狀匹配的凹坑，所述探針(3)頂端置于觸壓盒頂板(15)的凹坑內(nèi)。10.如權(quán)利要求6所述的拉索索力變化測試裝置，其特征在于:所述電阻應(yīng)變片組(16)由測試應(yīng)變片(17)和垂直于測試應(yīng)變片(17)的溫度補(bǔ)償應(yīng)變片(18)組成。
【文檔編號】G01L5/10GK205562101SQ201620379438
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年4月29日
【發(fā)明人】許紅勝, 黃娟, 曾毅杰, 顏東煌
【申請人】長沙理工大學(xué)