附著式索力檢測裝置的制造方法
【專利摘要】附著式索力檢測裝置，包括第一拉索夾持器和第二拉索夾持器，第一拉索夾持器和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傳感器夾座，第二拉索夾持器上設有傳感器限位支座，傳感器夾座和傳感器限位支座之間設有位移傳感器，位移傳感器包括傳感器探針和桿身；傳感器探針設于桿身內；位移傳感器的桿身固定于傳感器夾座上，位移傳感器的探針頂端與傳感器限位支座連接；還設有動態位移采集儀，動態位移采集儀通過傳輸電纜與位移傳感器連接。本實用新型適用范圍廣，安裝簡便，測試精度高，費用較低。
【專利說明】
附著式索力檢測裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種用于橋梁工程領域的拉索構件索力變化測量的測試裝置，具體的說是涉及一種用于橋梁運營期間進行拉索的索力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為大型公共基礎設施，對其運營期的健康狀態進行監測是十分重要的。作為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準確，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，因此僅用于對若干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，但由于測試方法復雜，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，因此也并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產生一定的誤差，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，適用范圍局限，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，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，提供一種適用范圍廣，安裝簡便，測試精度高，費用較低的附著式索力檢測裝置。
[0011]本實用新型解決其技術問題采用的技術方案是，一種附著式索力檢測裝置，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和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傳感器夾座，所述第二拉索夾持器上設有傳感器限位支座，所述傳感器夾座和傳感器限位支座之間設有位移傳感器，所述位移傳感器包括傳感器探針和桿身;所述傳感器探針設于桿身內；所述位移傳感器的桿身固定于傳感器夾座上，位移傳感器的探針頂端與傳感器限位支座連接;還設有動態位移采集儀，所述動態位移采集儀通過傳輸電纜與位移傳感器連接。
[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、位移傳感器、傳感器限位支座和傳感器夾座位于防護罩內。
[0013]進一步，所述第一拉索夾持器和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， 所述第一上夾持塊和第一下夾持塊抱合后形成內部夾持孔;所述第二拉索夾持器包括可相互抱合的第二上夾持塊和第二下夾持塊，所述第二上夾持塊和第二下夾持塊抱合后形成內部夾持孔。
[0015]進一步，所述傳感器夾座由夾座底板、梯形夾板組成，所述夾座底板固定于第一拉索夾持器上;所述梯形夾板固定于夾座底板上，梯形夾板內形成內部夾孔，所述位移傳感器的桿身固定于梯形夾板的內部夾孔中。
[0016]進一步，所述內部夾孔的直徑比位移傳感器的桿身直徑大0.10-0.15mm。
[0017]進一步，所述梯形夾板由第一夾板和第二夾板組成，所述第一夾板和第二夾板的相向側各開有半圓槽，兩個半圓槽拼合形成內部夾孔，所述第一夾板和第二夾板通過緊固螺栓連接，可通過緊固螺栓鎖緊第一夾板和第二夾板。
[0018]進一步，所述傳感器限位支座由支座底板和限位板組成;所述支座底板固定于第二拉索夾持器上，所述限位板固定于支座底板上，所述傳感器探針的頂端與限位板連接。
[0019]進一步，所述限位板上設有與傳感器探針頂端形狀匹配的凹坑，所述傳感器探針頂端置于限位板的凹坑中。[0〇2〇]進一步，所述限位板的厚度為2 ? 0-2 ? 5mm。
[0021]與現有技術相比，本實用新型的優點如下:適用于橋梁運營期間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，適用范圍廣；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】
[0022]圖1是本實用新型實施例的結構示意圖。
[0023]圖2是圖1所示實施例的1-1橫剖面圖。
[0024]圖3是圖1所示實施例的I1-1I橫剖面圖。【具體實施方式】
[0025]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。[〇〇26]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〇.18mm厚的高阻尼橡膠墊片10,防止拉索夾持器抱緊拉索1時對拉索1表面防護層造成傷害;第一拉索夾持器2a上設有傳感器夾座13,傳感器夾座13通過螺釘固定于第一拉索夾持器2a上;第二拉索夾持器2b上設有傳感器限位支座4，傳感器限位支座4通過螺釘固定于第二拉索夾持器2b上;傳感器夾座13和傳感器限位支座4之間設有位移傳感器3，位移傳感器3包括傳感器探針14和桿身;傳感器探針14設于桿身內；位移傳感器 3的桿身固定于傳感器夾座13上，位移傳感器3的探針14頂端與傳感器限位支座4連接;還設有動態位移采集儀7,動態位移采集儀7通過傳輸電纜6與位移傳感器3連接。傳輸電纜6是位移傳感器3和動態位移采集儀7之間的信號傳輸媒介，實現位移測試信號的可靠傳輸。[〇〇27] 還設有防護罩5,第一拉索夾持器2a、第二拉索夾持器2b、位移傳感器3、傳感器限位支座4和傳感器夾座13位于防護罩5內，防護罩5為全封閉結構，避免外界環境對拉索夾持器(第一拉索夾持器2a和第二拉索夾持器2b)、位移傳感器夾座13、位移傳感器3和傳感器限位支座4產生影響。防護罩5上開有供傳輸電纜6通過的小孔。[〇〇28]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抱合后形成內部夾持孔;第二拉索夾持器2b包括可相互抱合的第二上夾持塊8b和第二下夾持塊9b，第二上夾持塊8b和第二下夾持塊9b抱合后形成內部夾持孔。
[0029]傳感器夾座13由夾座底板11、梯形夾板12組成，夾座底板11通過螺釘固定于第一拉索夾持器2a上;梯形夾板12固定于夾座底板11上，梯形夾板12內形成內部夾孔;位移傳感器3的桿身固定于梯形夾板12的內部夾孔中，內部夾孔的直徑比位移傳感器3的桿身直徑大 0.12mm〇
[0030]梯形夾板12由第一夾板和第二夾板組成，第一夾板和第二夾板的相向側各開有半圓槽，兩個半圓槽拼合形成內部夾孔，第一夾板和第二夾板通過緊固螺栓17連接，可通過緊固螺栓17鎖緊第一夾板和第二夾板，當扭緊緊固螺栓17后，梯形夾板12會抱緊固定位移傳感器3。
[0031]參照圖3,傳感器限位支座4由支座底板15和限位板16組成;支座底板15通過螺釘固定于第二拉索夾持器2b上，限位板16固定于支座底板15上，限位板16的厚度為2.2mm，采用高強度鋼制成;傳感器探針14的頂端與限位板16連接;限位板16上設有與傳感器探針14 頂端形狀匹配的凹坑，傳感器探針14頂端置于限位板16的凹坑中。
[0032]動態位移采集儀7是接收位移傳感器3反饋電信號的終端設備，是在通用動態位移測試模塊的基礎上進行了二次開發，具有自動位移信號解算為拉索索力變化值，并進行存儲的功能。
[0033]使用時，使測試拉索1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，在設定的標準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1;測試拉索1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，從而引位移傳感器3測試位移數據的變化。[〇〇34]本實用新型附著式拉索索力檢測裝置的索力變化值的計算方法為: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)間距離變化值計算出拉索索力變化值，計算公式如下:
[0035]AP=RXEXAX As/S
[0036]AP為拉索應變變化值；
[0037]R為拉索索力修正系數；[〇〇38] E為拉索彈性模量；[0〇39] A為拉索截面面積；
[0040] As為位移傳感器測量的相對位移變化量；[0041 ] S為拉索夾持器間的相對距離標準值。
[0042]本實用新型之附著式拉索索力檢測裝置的安裝方法，包括如下步驟:[〇〇43]A10、根據第一拉索夾持器2a和第二拉索夾持器2b間的標準距離要求，在測試拉索1上標記第一拉索夾持器2a和第二拉索夾持器2b準確的安裝位置，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1; 在標記安裝位置處將第二拉索夾持器2b的第二上夾持塊8b和第二下夾持塊9b拼合連接，使之牢固握緊測試拉索1;[〇〇44]A20、用螺釘將傳感器夾座13牢固連接在第一拉索夾持器2a的第一上夾持塊8a和第一下夾持塊9a上，再用螺釘牢固連接傳感器限位支座4在第二拉索夾持器2b的第二上夾持塊8b和第二下夾持塊9b上;將位移傳感器3的桿身放入傳感器夾座13的梯形夾板12的內部夾孔中，讓傳感器探針14頂端準確進入傳感器限位支座4的限位板16的凹坑內，當傳感器探針14達到預定的壓縮量后，扭緊緊固螺栓17牢固固定位移傳感器3的桿身于梯形夾板12 的內部夾孔中。
[0045]A30、將傳輸電纜6與位移傳感器3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、傳感器夾座13、位移傳感器3和傳感器限位支座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。
[0046]A40、將傳輸電纜6與動態位移采集儀7連接，讀出位移傳感器3的初始位移值作為基準數據，設定采樣頻率等參數后，即可對測試拉索索力變化進行連續測試。[〇〇47]本實用新型附著式拉索索力檢測裝置適用于橋梁運營期間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，適用范圍廣。本實用新型的附著式拉索索力檢測裝置具有測試精度高、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。
[0048]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范圍之內，則這些修改和變型也在本實用新型的保護范圍之內。
[0049]說明書中未詳細描述的內容為本領域技術人員公知的現有技術。
【主權項】
1.一種附著式索力檢測裝置，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)上設有傳感器夾座(13)，所述第二拉索夾持器(2b)上設有傳感器限位支座 (4)，所述傳感器夾座(13)和傳感器限位支座(4)之間設有位移傳感器(3)，所述位移傳感器 (3)包括傳感器探針(14)和桿身;所述傳感器探針(14)設于桿身內；所述位移傳感器(3)的 桿身固定于傳感器夾座(13)上，位移傳感器(3)的探針(14)頂端與傳感器限位支座(4)連 接;還設有動態位移采集儀(7)，所述動態位移采集儀(7)通過傳輸電纜(6)與位移傳感器 (3)連接。2.如權利要求1所述的附著式索力檢測裝置，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)、位移傳感器(3)、傳感器限位支座(4)和傳 感器夾座(13)位于防護罩(5)內。3.如權利要求1或2所述的附著式索力檢測裝置，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1或2所述的附著式索力檢測裝置，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)，所述第一上夾持塊(8a)和 第一下夾持塊(9a)抱合后形成內部夾持孔;所述第二拉索夾持器(2b)包括可相互抱合的第 二上夾持塊(8b)和第二下夾持塊(9b)，所述第二上夾持塊(8b)和第二下夾持塊(9b)抱合后 形成內部夾持孔。5.如權利要求1或2所述的附著式索力檢測裝置，其特征在于:所述傳感器夾座(13)由 夾座底板(11)、梯形夾板(12)組成，所述夾座底板(11)固定于第一拉索夾持器(2a)上;所述 梯形夾板(12)固定于夾座底板(11)上，梯形夾板(12)內形成內部夾孔，所述位移傳感器(3) 的桿身固定于梯形夾板(12 )的內部夾孔中。6.如權利要求5所述的附著式索力檢測裝置，其特征在于:所述內部夾孔的直徑比位移 傳感器(3)的桿身直徑大0.10-0.15mm。7.如權利要求5所述的附著式索力檢測裝置，其特征在于:所述梯形夾板(12)由第一夾 板和第二夾板組成，所述第一夾板和第二夾板的相向側各開有半圓槽，兩個半圓槽拼合形 成內部夾孔，所述第一夾板和第二夾板通過緊固螺栓(17)連接，可通過緊固螺栓(17)鎖緊 第一夾板和第二夾板。8.如權利要求1或2所述的附著式索力檢測裝置，其特征在于:所述傳感器限位支座(4) 由支座底板(15)和限位板(16)組成;所述支座底板(15)固定于第二拉索夾持器(2b)上，所 述限位板(16)固定于支座底板(15)上，所述傳感器探針(14)的頂端與限位板(16)連接。9.如權利要求8所述的附著式索力檢測裝置，其特征在于:所述限位板(16)上設有與傳 感器探針(14)頂端形狀匹配的凹坑，所述傳感器探針(14)頂端置于限位板(16)的凹坑中。10.如權利要求8所述的附著式索力檢測裝置，其特征在于:所述限位板(16)的厚度為 2.〇-2.5mm〇
【文檔編號】G01L5/04GK205607577SQ201620379446
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年4月29日
【發明人】許紅勝, 黃娟, 曾毅杰, 顏東煌
【申請人】長沙理工大學