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                          拉索索力變化測試裝置的制造方法

                          文檔序號:10876663
                          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有內部夾持孔,第一拉索夾持器上設有探針基座,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有探針,探針爲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;還設有動態應變采集儀,動態應變采集儀通過傳輸電纜與觸壓盒連接。本實用新型適用範圍廣,安裝簡便,測試精度高,費用較低。
                          【專利說明】
                          拉索索力變化測試裝置
                          技術領域
                          [0001]本實用新型涉及一種用于土木工程領域的拉索構件索力變化測量的測試裝置,具體是涉及一種用于運營期間拉索構件的索力大小動態變化測量的測試裝置。
                          【背景技術】
                          [0002]懸索橋、斜拉橋、中承式拱橋等大型橋梁結構和斜拉網格結構等大跨度空間結構作爲大型公共基礎設施,對其運營期的健康狀態進行監測是十分重要的。作爲上述結構體系中最重要的受力構件之一,拉索構件在運營期間的索力大小的動態變化情況是分析上述結構體系運營狀態是否滿足安全要求的重要基礎數據。
                          [0003]現有技術中,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行拉索張拉時,根據張拉千斤頂的油壓表讀數,直接計算拉索的索力,該方法測量的拉索索力准確,但由于拉索張拉施工完成,卸除張拉千斤頂後,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件運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,因此僅用于對若幹重點關注拉索進行運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,測試拉索在環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,但由于測試方法複雜,一次測試耗時較長,無法滿足進行拉索運營期間索力大小動態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力變化會導致其磁通量變化的原理進行索力測試,該方法需要在拉索安裝施工期間進行拉索磁通量初值和磁通量與拉索索力變化相關性函數公式的標定,否則無法進行運營期拉索索力的檢測,因此也並不適用于未標定的既有拉索的運營期索力變化測量。
                          [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,具有一定標距的光纖光柵傳感器測定標距內拉索的伸長量,再利用標距內拉索伸長量與索力變化間的函數公式求得拉索索力變化值;該方法可適用于既有拉索的運營器索力動態變化的測試,但光柵光纖傳感器自身的軸向剛度會導致測試結果産生一定的誤差,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解終端,導致測試系統費用高昂。
                          [0009]上述拉索索力測試裝置用于既有拉索運營期的索力大小動態變化的測量均存在一定的局限性,用于既有拉索運營期的安全性監測中實施效果不理想或費用高昂,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,導致測試精度下降,難以廣泛應用。
                          【實用新型內容】
                          [0010]本實用新型所要解決的技術問題是,克服上述【背景技術】的不足,提供一種適用範圍廣,安裝簡便,測試精度高,費用較低的拉索索力變化測試裝置。
                          [0011]本實用新型解決其技術問題采用的技術方案是,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有內部夾持孔,所述第一拉索夾持器上設有探針基座;所述第二拉索夾持器上設有觸壓盒;所述觸壓盒和探針基座之間設有探針,所述探針爲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;還設有動態應變采集儀,所述動態應變采集儀通過傳輸電纜與觸壓盒連接。
                          [0012]進一步,還設有全封閉的防護罩,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罩內。
                          [0013]進一步,所述第一拉索夾持器、第二拉索夾持器的內部夾持孔內表面粘貼有高阻尼橡膠墊片。
                          [0014]進一步,所述高阻尼橡膠墊片的厚度爲0.15-0.20mm。
                          [00?5] 進一步,所述高阻尼橡膠墊片的厚度爲0.16-0.18mm。
                          [0016]進一步,探針基座通過螺釘固定于第一拉索夾持器上。
                          [0017]進一步,觸壓盒通過螺釘固定于第二拉索夾持器上。
                          [0018]進一步,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後形成內部夾持孔;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後形成內部夾持孔;所述探針基座固定于第一上夾持塊的側面;所述觸壓盒固定于第二上夾持塊的側面。
                          [0019]進一步,所述觸壓盒由觸壓盒基座、觸壓板、電阻應變片組、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板長區域位置粘貼有電阻應變片組,所述動態應變采集儀通過傳輸電纜與電阻應變片組連接;所述探針的頂端與觸壓盒頂板連接。
                          [0020]進一步,防護罩上開有供傳輸電纜通過的小孔。
                          [0021 ]進一步,所述觸壓板的厚度爲0.10-0.15mm ;所述觸壓盒頂板的厚度爲2.0-2.5mm。
                          [0022]進一步,所述觸壓板的厚度爲0.12-0.14mm;所述觸壓盒頂板的厚度爲2.2-2.4mm。
                          [0023]進一步,所述電阻應變片組表面塗覆有環氧樹脂塗層。
                          [0024]進一步,所述觸壓盒頂板上設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。
                          [0025]進一步,所述電阻應變片組由測試應變片和垂直于測試應變片的溫度補償應變片組成。
                          [0026]與現有技術相比,本實用新型的優點如下:適用于斜拉索,吊索等各類拉索構件的索力變化的動態測試,可用于拉索的短期測試,也可用于拉索的長期監測,適用範圍廣;不會對測試拉索産生軸向附加約束剛度,具有測試精度高、安裝簡便和費用較低的特點,能有效測量既有拉索構件在運營期使用中索力大小動態變化情況,用于既有拉索運營期的安全性監測中實施效果顯著。
                          【附圖說明】
                          [0027]圖1是本實用新型實施例的結構示意圖。
                          [0028]圖2是圖1所示實施例的1-1橫剖面圖。
                          [0029]圖3是圖1所示實施例的I1-1I橫剖面圖。
                          [0030]圖4是圖1所示實施例的觸壓板上電阻應變片組的布置示意圖。
                          【具體實施方式】
                          [0031]下面結合附圖及具體實施例對本實用新型作進一步詳細描述。
                          [0032]參照圖1、圖2,本實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上設有內部夾持孔,第一拉索夾持器2a、第二拉索夾持器2b的內部夾持孔內表面粘貼有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表面防護層造成傷害;第一拉索夾持器2a上設有探針基座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之間設有探針3,探針3爲兩端封閉的空心圓管,采用铟鋼制成,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;還設有動態應變采集儀7,動態應變采集儀7通過傳輸電纜6與觸壓盒4連接。
                          [0033]還設有防護罩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位于防護罩5內,防護罩5爲全封閉結構,避免外界環境對拉索夾持器、探針3和觸壓盒4産生影響。防護罩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抱合後形成內部夾持孔;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抱合後形成內部夾持孔。探針基座11設于第一上夾持塊8a的側面,第一上夾持塊8a的側面開有螺孔,探針基座11通過螺釘固定于第一上夾持塊8a的側面;觸壓盒4設于第二上夾持塊Sb的側面,第二上夾持塊Sb的側面開有螺孔,觸壓盒4通過螺釘固定于第二上夾持塊Sb的側面。
                          [0035]參照圖3,觸壓盒4由觸壓盒基座13、觸壓板14、電阻應變片組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,兩塊厚度爲0.12mm的觸壓板14 一端與觸壓盒基座13牢固連接,另一端與厚度爲2.2mm的觸壓盒頂板15牢固連接,觸壓盒頂板15采用高強度鋁合金制成;在兩塊觸壓板14的1/4?1/6板長區域位置粘貼有電阻應變片組16,電阻應變片組16表面塗覆有環氧樹脂塗層,使電阻應變片組16的工作性能長期穩定;觸壓盒頂板15上設有與探針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,使觸壓盒頂板15與探針3間穩定連接;動態應變采集儀7通過傳輸電纜6與電阻應變片組16連接,傳輸電纜6是電阻應變片組16和動態應變采集儀7之間的信號傳輸媒介,實現應變測試信號的可靠傳輸。
                          [0036]參照圖4,電阻應變片組16由測試應變片17和垂直于測試應變片17的溫度補償應變片18組成。
                          [0037]動態應變采集儀7是接收電阻應變片組16反饋電信號的終端設備,在通用電阻動態應變測試儀的基礎上進行了二次開發,具有自動應變信號解算爲拉索索力變化值,並進行存儲的功能。
                          [0038]使用時,使測試拉索I從第一拉索夾持器2a、第二拉索夾持器2b的內部夾持孔穿出,通過第一拉索夾持器2a、第二拉索夾持器2b夾緊,在設定的標准間距上第一拉索夾持器2a和第二拉索夾持器2b各自緊握測試拉索I;測試拉索I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上電阻應變片組16的應變變化值反映出來。
                          [0039]本實用新型拉索索力變化測試裝置的索力變化值的計算方法爲:根據兩個拉索夾持器(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上電阻應變片組16的應變變化值,計算出拉索索力變化值,計算公式如下:
                          [0040]Ap=RXEXAXK(E1) ΧΛε1;
                          [0041 ] ΛΡ爲拉索索力變化值;
                          [0042]R爲拉索索力修正系數;
                          [0043]E爲拉索彈性模量;
                          [0044]A爲拉索截面面積;
                          [0045]Κ(ε?)爲拉索應變轉換系數;
                          [0046]Ae1爲電阻應變片組的應變變化值。
                          [0047]本實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、根據第一拉索夾持器2a和第二拉索夾持器2b間的標准距離要求,在測試拉索I上標記第一拉索夾持器2a和第二拉索夾持器2b准確的安裝位置,在標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,使之牢固握緊測試拉索I;在標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,使之牢固握緊測試拉索I;
                          [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頂端准確插入觸壓盒頂板15的凹坑內,使觸壓板14發生預設的彎曲變形後,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上的電阻應變片組16連接,安裝防護罩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封閉在防護罩5內,傳輸電纜6通過預設小孔穿出防護罩5;
                          [0051 ] A40、將傳輸電纜6與動態應變采集儀7連接,讀出觸壓板14上電阻應變片組16的初始應變值作爲基准數據,設定采樣頻率等參數後,即可通過連續測試電阻應變片組16的應變變化值對測試拉索I的索力變化進行連續監測。
                          [0052]本實用新型的拉索索力變化測試裝置適用于斜拉索,吊索等各類拉索構件的索力變化的動態測試,可用于拉索的短期測試,也可用于拉索的長期監測,適用範圍廣。本實用新型的拉索索力變化測試裝置不會對測試拉索産生附加軸向約束剛度,具有測試精度高、安裝簡便和費用較低的特點,能有效測量既有拉索構件在運營期使用中索力大小動態變化情況,用于既有拉索運營期的安全性監測中實施效果顯著。
                          [0053]本領域的技術人員可以對本實用新型進行各種修改和變型,倘若這些修改和變型在本實用新型權利要求及其等同技術的範圍之內,則這些修改和變型也在本實用新型的保護範圍之內。
                          [0054]說明書中未詳細描述的內容爲本領域技術人員公知的現有技術。
                          【主權項】
                          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)上設有內部夾持孔,所述第一拉索夾持器(2a)上設有探針基座(11);所述第二拉索夾持器(2b)上設有觸壓盒(4);所述觸壓盒(4)和探針基座(11)之間設有探針(3),所述探針(3)爲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;還設有動態應變采集儀(7),所述動態應變采集儀(7 )通過傳輸電纜(6 )與觸壓盒(4 )連接。2.如權利要求1所述的拉索索力變化測試裝置,其特征在于:還設有全封閉的防護罩(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)位于防護罩(5)內。3.如權利要求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)的內部夾持孔內表面粘貼有高阻尼橡膠墊片(10)。4.如權利要求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)的厚度爲0.15-0.20mm。5.如權利要求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)抱合後形成內部夾持孔;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)抱合後形成內部夾持孔;所述探針基座(11)固定于第一上夾持塊(Sa)的側面;所述觸壓盒(4)固定于第二上夾持塊(8b)的側面。6.如權利要求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板長區域位置粘貼有電阻應變片組(16),所述動態應變采集儀(7)通過傳輸電纜(6)與電阻應變片組(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)的厚度爲0.10-0.15mm;所述觸壓盒頂板(15)的厚度爲2.0-2.5mm。8.如權利要求6所述的拉索索力變化測試裝置,其特征在于:所述電阻應變片組(16)表面塗覆有環氧樹脂塗層。9.如權利要求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。10.如權利要求6所述的拉索索力變化測試裝置,其特征在于:所述電阻應變片組(16)由測試應變片(17)和垂直于測試應變片(17)的溫度補償應變片(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
                          【發明人】許紅勝, 黃娟, 曾毅傑, 顔東煌
                          【申請人】長沙理工大學
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