CN105067166A - 一种用于支架结构的套筒式测力传感器 - Google Patents

Abstract

一种用于支架结构的套筒式测力传感器，弹性元件与保护外壳为套筒式结构，弹性元件嵌套在保护外壳内，并通过第一侧方紧固螺钉、第二侧方紧固螺钉、第三侧方紧固螺钉、第四侧方紧固螺钉沿弹性元件与保护外壳的周向对称紧固连接；弹性元件的材质为合金结构钢40CrNiMoA。第一电阻应变片和第二电阻应变片通过胶水对称粘贴在弹性元件的表面，用于感知弹性元件的变形，并可有效消除弯矩的影响。固定接头通过螺纹配合与保护外壳的外表面连接固定。该传感器结合无线传感器网络技术，将其分散布置在支架结构现场，可实现对支架结构立杆的受力进行监测，具有极大的应用价值和潜力。

Description

一种用于支架结构的套筒式测力传感器

技术领域

本发明涉及一种用于支架结构的套筒式测力传感器，属于传感技术领域，可实现对支架结构立杆的压力进行监测。

背景技术

随着经济的快速发展，道路桥梁建设发展迅速。现浇箱梁施工方法作为道路桥梁施工中一种常见的施工方法，在实际工程中得到广泛应用。现浇箱梁施工方法具有节约模板支架，降低劳动强度，同时也缩短了工期，加快了施工速度等优点。支架结构属于道路桥梁施工工程临时性搭建结构，具有拆装灵活、搬运方便，维护简单等特点，毫无疑问，在现浇混凝土连续箱梁施工过程中，大面积高层支架结构在保证施工进度和解决施工难题方面，发挥了不可替代的作用。

施工支架虽然是临时结构，但同时也是支架现浇法施工中的主要支撑结构，支架的强度、刚度、稳定性及变形直接影响到桥梁的质量及安全性。长期以来，支架的设计并没有引起人们的重视，大多数情况下是根据施工人员的经验来搭设。正是由于支架具有搭设方式多样、不确定因素众多、承受荷载较大、计算理论尚不完善等特点，建筑施工事故中约有四分之一与支架的失效有关，给国家和人民生命财产造成很大损失。

伴随着支架结构应用的快速发展，由于支架结构失稳造成的坍塌事故也成逐年上升趋势。近些年，一些地区多次发生桥梁施工中支架、模板支撑架倒塌等重大工程事故，造成了惨痛的伤亡和财产的巨大损失。

质量是工程的生命，在役试验监测是工程质量管理的重要手段。加强路桥等施工过程中支架结构的质量监测，充分发挥其在施工安全和质量控制、评价中的重要作用，已成为路桥工程质量安全综合监理的重要内容。目前国内对支架结构的施工监理、在役监测、检测手段极为有限，多靠经纬仪、卷尺、扭力扳手和角尺等传统量测工具进行抽检，往往难以满足工程实际快速、全面、实时的检测要求。为了进一步保障路桥工程施工人员的人身安全，提高路桥工程的施工质量，本发明根据桥梁工程中支架监测的需求，设计了一种专用于支架结构的套筒式测力传感器，监测支架结构立杆的受力状况。

测力传感器的工作原理主要有电阻应变式、差动变压式、电容式、压磁式、压电式和振弦式等。其中，电阻应变式测力传感器是目前应用较广的一类传感器，以其测量范围广、性能稳定、频率响应特性好等优点而备受各行业的青睐。电阻应变式测力传感器主要基于这样的原理：弹性体(弹性元件)在外力作用在产生弹性变形，使粘贴在表面的电阻应变片(转换元件)也随同产生变形，电阻应变片变形后，它的阻值将发生变化，再经相应的测量电路(惠更斯电桥)把这一电阻变化转换为电信号(电压或电流)，从而完成将外力变换为电信号的过程。目前，利用电阻应变式原理并针对支架结构的特殊结构而专门设计的套筒式测力传感器还鲜见报导。

发明内容

本发明旨在设计一种用于支架结构的套筒式测力传感器，利用这种电阻应变式传感器实现对支架结构立杆的受力监测，分析支架结构的稳定性，保证桥梁施工安全顺利进行。

为了实现上述目的，本发明采用如下设计方案：

一种用于支架结构的套筒式测力传感器，包括弹性元件1、第一电阻应变片2、第二电阻应变片6、第一侧方紧固螺钉3、第二侧方紧固螺钉5、第三侧方紧固螺钉7、第四侧方紧固螺钉8、保护外壳4、固定接头9；弹性元件1与保护外壳4为套筒式结构，弹性元件1嵌套在保护外壳4内，并通过第一侧方紧固螺钉3、第二侧方紧固螺钉5、第三侧方紧固螺钉7、第四侧方紧固螺钉8沿弹性元件1与保护外壳4的周向对称紧固连接；

所述弹性元件1的材质为合金结构钢40CrNiMoA，该材料具有较高的抗拉强度和屈服强度，并且可以监测支架结构立杆的受力。

第一电阻应变片2和第二电阻应变片6通过胶水对称粘贴在弹性元件1的表面，用于感知弹性元件1的变形，并可有效消除弯矩的影响。

固定接头9通过螺纹配合与保护外壳4的外表面连接固定，可有效地保护从第一电阻应变片2和第二电阻应变片6引出的导线。

本发明可以获得如下有益效果：

1、使用高阻值的电阻应变片2和电阻应变片6，可降低传感器的功耗；两电阻应变片对称粘贴在弹性元件1的表面，可互为补偿，消除弯矩的影响。

2、弹性元件1采用高强度的合金结构钢，可缩小传感器尺寸，保护外壳4采用铝合金材质，可降低传感器的重量，传感器具有便携、易安装等优点。

3、可以实现对门式钢管脚手架和碗扣式钢管脚手架两种规格的支架结构立杆受力进行监测，对两种规格的支架结构立杆具有通用性。

附图说明

图1用于支架结构的套筒式测力传感器的整体示意图；

图2用于支架结构的套筒式测力传感器的弹性元件图；

图3用于支架结构的套筒式测力传感器的保护外壳图；

图4用于支架结构的套筒式测力传感器的结构示意图；

图5用于支架结构的套筒式测力传感器的安装示意图；

图中：1、弹性元件，2、电阻应变片，3、第一侧方紧固螺钉，4、保护外壳、5、第二侧方紧固螺钉，6、电阻应变片，7、第三侧方紧固螺钉，8、第四侧方紧固螺钉，9、固定接头，10，支架结构钢管，11、丝杠螺母，12、用于支架结构的套筒式测力传感器，13、底座。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，且以下实施例只是描述性的不是限定性的，不能以此来限定本发明的保护范围。

如图1-4，为本发明用于支架结构的套筒式测力传感器的结构示意图；弹性元件1采用高强度金属材料，外形为套筒式，顶层设计为双层台阶式，两层台阶的内径分别设计为49mm和58mm。传感器与两种脚手架钢管的配合为过盈配合。保护外壳4采用轻质合金材料，满足保护弹性元件的需求并可减轻传感器整体重量，便于携带和安装。

如图4中所示，电阻应变片2和电阻应变片6的导线通过固定接头9引出，导线中共5根不同颜色的引线，分别为正电源先线、负电源线、正信号线、负信号线和地线。

如图5中所示，传感器安装过程如下：首先将传感器安装在支架结构底座的丝杠螺母上，再将支架结构的钢管放置与传感器的台阶中，传感器内壁与丝杠无任何接触，则传感器仅承受上方支架结构立杆的压力。传感器的导线外接工业常用的变送器和智能显示仪，即可监测出支架结构立杆的压力。

Claims (1)

1.一种用于支架结构的套筒式测力传感器，其特征在于：该传感器包括弹性元件(1)、第一电阻应变片(2)、第二电阻应变片(6)、第一侧方紧固螺钉(3)、第二侧方紧固螺钉(5)、第三侧方紧固螺钉(7)、第四侧方紧固螺钉(8)、保护外壳(4)、固定接头(9)；弹性元件(1)与保护外壳(4)为套筒式结构，弹性元件(1)嵌套在保护外壳(4)内，并通过第一侧方紧固螺钉(3)、第二侧方紧固螺钉(5)、第三侧方紧固螺钉(7)、第四侧方紧固螺钉(8)沿弹性元件(1)与保护外壳(4)的周向对称紧固连接；

第一电阻应变片(2)和第二电阻应变片(6)通过胶水对称粘贴在弹性元件(1)的表面，用于感知弹性元件(1)的变形，并可有效消除弯矩的影响；

固定接头(9)通过螺纹配合与保护外壳(4)的外表面连接固定，可有效地保护从第一电阻应变片(2)和第二电阻应变片(6)引出的导线。