CN213301544U - 一种桥梁拉索索力增量精确测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种桥梁拉索索力增量精确测量装置，包括索力测试仪、传输层和展示层；索力测试仪包括上夹紧环、下夹紧环、四连接杆、四应变片、温度补偿应变片、应变采集仪，上夹紧环和下夹紧环之间通过四连接杆连接，每一连接杆由两传力杆和一变形杆串联而成，其中，变形杆位于两传力杆之间，每一变形杆的中部安装一应变片，四连接杆之一的其中一根传力杆的中部安装温度补偿应变片，温度补偿应变片和四应变片均连接应变采集仪。本实用新型的测量装置可以克服无法在拉索上安装应变片的缺点，具有原理简单，测试精度高的优点，通过使用该测量装置进行测量，可对拉索的监控实现动态化和长期化，且为拉索索力测定提供了可靠的保障。
Description
技术领域
本实用新型涉及缆索技术领域，特别涉及一种桥梁拉索索力增量精确测量装置。
背景技术
拉索是现代桥梁的重要承力结构，包括斜拉桥的拉索、拱桥的吊杆及部分桥梁的体外预应力等。对桥梁结构状态的判定需要测量拉索索力，其常用的方法包括：磁通量法、压力环法以及频率法。其中磁通量法在国内实用案例很少，在技术上不够成熟。压力环法测试精度高，能满足索力增量的测试需求，但是该方法的缺点在于需要在拉索安装时就预先设置压力环，该方法无法对既有桥梁进行使用，且该方法价格十分昂贵，无法大规模普及。频率法包括接触式测定以及非接触式测定两种，均是通过频率与索力关系式求出索力，虽然在工程运用上十分便捷，但精度不高。显然这三种方法都存在误差较大的问题，特别是用在短索上时。鉴于以上行业中存在的问题，迫切需要提出一种测试简便、测试精度高的桥梁拉索索力增量精确测量装置。
实用新型内容
为达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：
一种桥梁拉索索力增量精确测量装置，包括索力测试仪、传输层和展示层；所述索力测试仪包括上夹紧环、下夹紧环、四连接杆、四应变片、温度补偿应变片、应变采集仪，所述上夹紧环和下夹紧环平行且正对，两者的中部具有供拉索穿过的夹持通孔，所述夹持通孔的孔径略小于缆索直径，所述上夹紧环和下夹紧环之间通过四连接杆连接，四连接杆间隔设置，并环绕在所述夹持通孔的周向，每一连接杆由两传力杆和一变形杆串联而成，其中，所述变形杆位于两传力杆之间，每一变形杆的中部安装一应变片，四连接杆之一的其中一根传力杆的中部安装温度补偿应变片，所述温度补偿应变片和四应变片均连接应变采集仪；所述传输层包括4G/5G信号发射器和云端，所述应变采集仪通过4G/5G信号发射器连接云端；所述展示层包括终端设备，所述终端设备无线连接云端。
优选地，所述上夹紧环和下夹紧环的结构相同，所述上夹紧环呈圆环状，并均分为两个半圆环，每一半圆环弧长方向上的两端均焊接有耳板，每一耳板上开设有螺栓孔，两个半圆环通过高强度螺栓螺纹插设螺栓孔的方式连接成一个圆环，圆环的内环为所述夹持通孔。
优选地，所述夹持通孔的孔壁刻有螺纹结构。
优选地，所有连接杆的长度相同，所有传力杆的材料相同、尺寸相同，所有传力杆均采用合金制成，其垂直长度方向上的横截面为圆形结构。
优选地，所有变形杆的材料相同、尺寸相同，所有变形杆均采用合金制成，其垂直长度方向上的横截面为矩形结构，该横截面尺寸均小于拉索横截面尺寸和传力杆的横截面尺寸，所述变形杆的弹性模量小于传力杆的弹性模量。
优选地，所述终端设备为计算机，所述计算机包括手机、平板。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
(1)本实用新型提供了一种桥梁拉索索力增量精确测量装置，该装置的优点有：适用性广泛、操作简单、经济实惠以及可重复使用；
(2)本实用新型的索力测试仪，通过传力杆和变形杆抗拉强度的差异性实现应变的放大，从而提高索力增量测试的精度；同时，通过在传力杆上设置温度补偿片的方式，有效的消除了温度对测试结果的干扰，进一步提高了索力测量的精度。
附图说明
图1是本实用新型索力测试仪的结构示意图。
图2是本实用新型测量装置的***结构示意图。
主要元件符号说明
图中：上夹紧环1、下夹紧环2、变形杆3、螺栓4、应变片5、温度补偿应变片6、传力杆7、索力测试仪10、4G/5G信号发射器20、云端30、终端设备40。
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本实用新型。
具体实施方式
请参阅图1至图2，在本实用新型的一种较佳实施方式中，一种桥梁拉索索力增量精确测量装置，包括索力测试仪10、传输层和展示层。
所述索力测试仪10包括上夹紧环1、下夹紧环2、四连接杆、四应变片5、温度补偿应变片6、应变采集仪，所述上夹紧环1和下夹紧环2平行且正对，两者的中部具有供拉索穿过的夹持通孔，所述夹持通孔的孔径略小于缆索直径，所述上夹紧环1和下夹紧环2之间通过四连接杆连接，四连接杆间隔设置，并环绕在所述夹持通孔的周向，每一连接杆由两传力杆7和一变形杆3串联而成，其中，所述变形杆3位于两传力杆7之间，每一变形杆3的中部安装一应变片5，四连接杆之一的其中一根传力杆7的中部安装温度补偿应变片6，所述温度补偿应变片6和四应变片5均连接应变采集仪。本实用新型的索力测试仪10通过上夹紧环 1和下夹紧环2的夹持通孔来夹紧待测拉索，通过连接杆来使得上夹紧环1和下夹紧环2连接，其中，连接杆由传力杆7和变形杆3构成，变形杆3能够在上夹紧环1和下夹紧环2随拉索受力产生移位时同步发生变形，该变形被变形杆3上的应变片5检测到，通过应变片5 的检测结果即可获知拉索的变形情况，此外，传力杆7上设置的温度补偿应变片6可用于测量温度变化引起的变形，从而提高本装置测试的准确性。
在本实施方式中，所述上夹紧环1和下夹紧环2的结构相同，所述上夹紧环1呈圆环状，并均分为两个半圆环，每一半圆环弧长方向上的两端均焊接有耳板，每一耳板上开设有螺栓孔，两个半圆环通过高强度螺栓4螺纹插设螺栓孔的方式连接成一个圆环，圆环的内环为所述夹持通孔。优选地，所述夹持通孔的孔壁刻有螺纹结构，以加大上夹紧环1和下夹紧环2 夹持拉索的摩擦力。优选地，所有连接杆的长度相同，所有传力杆7的材料相同、尺寸相同，所有传力杆7均采用合金制成，具体是采用重量轻、弹性模量较大、温度敏感性低的合金，其垂直长度方向上的横截面为圆形结构。所有变形杆3的材料相同、尺寸相同，所有变形杆 3均采用合金制成，具体是采用重量轻、弹性模量较小、温度敏感性低的金属或合金，其垂直长度方向上的横截面为矩形结构密，该横截面尺寸均小于拉索横截面尺寸和传力杆7的横截面尺寸，具体是变形杆3的横截面尺寸远远小于拉索横截面尺寸和传力杆7的横截面尺寸，从而使得变形杆3和传力杆7在受到相同的拉力时，变形杆3的变形程度远远大于传力杆7 的变形程度，且变形杆3的变形能够与拉索的变形同步，变形杆3分担的拉力可以忽略不计。此外，所述变形杆3的弹性模量小于传力杆7的弹性模量，具体是远小于传力杆7的弹性模块，从而使传力杆7的抗拉刚度远大于变形杆3的抗拉刚度，因此，当拉索变形时，只有变形杆3产生变形，而传力杆7不产生变形。
所述传输层包括4G/5G信号发射器20和云端30，所述应变采集仪通过4G/5G信号发射器20连接云端30，所述应变采集仪用于采集应变片5和温度补偿应变片6检测到的应变信号，并将应变片5采集到的电信号转换成数字信号，且将数字信号通过过4G/5G信号发射器20传输给云端30。所述展示层包括终端设备40，所述终端设备40无线连接云端30，具体为无线连接方式，以通过Internet网实时接收云端30的数据，并在终端设备40上设置待测拉索相关参数，该参数结合云端30传输过来的数据，即可得到待测拉索索力增量。优选地，所述终端设备40为计算机，所述计算机包括手机、平板。
在本实用新型中，待测拉索索力增量的测量原理如下：
索力测试仪10的上夹紧环1、下夹紧环2与待测索力夹紧，由于传力杆7抗拉刚度远远大于变形杆3，因此当拉索变形时，只有变形杆3产生变形。令拉索索力增量为△F，则有如下关系式：
△F＝EAεc (1)
式中，EA为拉索的抗拉刚度，εc为拉索应变。
同时，变形杆3应变εd和拉索应变εc存在如下关系：
式中，Ld为变形杆3的长度，Lc为上夹紧环1和下夹紧环2之间的间距。
当温度变化时引起的变形杆3应变εT为：
式中，εa为温度补偿应变片6的应变值，LT为传力杆7的长度。
结合拉力引起的变形和温度变化引起的变形，得到如下变形杆3应变εd：
式中，εi为第i个应变片5的应变值。
由式(2)可以看出，由于Ld远远小于Lc，因此变形杆3上的应变将远远大于拉索上的应变，从而实现应变的放大，从而大大提高测试精度；同时，本实用新型通过在传力杆7上安装应变补偿片的方式，既可以实现在不同温度下索力增量测试的准确性。
基于上述原理可知，索力测试仪1010夹紧拉索后，通过应变片5测量得到的应变值εi、通过温度补偿应变片6测量得到温度补偿应变片6的应变值εa，综合所有应变值，代入式(4) 中，可得到变形杆3应变εd，在已知待测拉索的抗拉刚度的情况下，将计算得到的变形杆3 应变εd代入式(2)中，得到拉索应变εc，将所得的拉索应变εc代入式(1)中即可得到拉索的索力增量△F。因此，本实用新型所提供的测量装置可用于测量桥梁拉索的索力增量，且测量简便，使用方便。
上述说明是针对本实用新型较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本实用新型的专利申请范围，凡本实用新型所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本实用新型所涵盖专利范围。
Claims (6)
1.一种桥梁拉索索力增量精确测量装置，其特征在于：包括索力测试仪、传输层和展示层；所述索力测试仪包括上夹紧环、下夹紧环、四连接杆、四应变片、温度补偿应变片、应变采集仪，所述上夹紧环和下夹紧环平行且正对，两者的中部具有供拉索穿过的夹持通孔，所述夹持通孔的孔径略小于缆索直径，所述上夹紧环和下夹紧环之间通过四连接杆连接，四连接杆间隔设置，并环绕在所述夹持通孔的周向，每一连接杆由两传力杆和一变形杆串联而成，其中，所述变形杆位于两传力杆之间，每一变形杆的中部安装一应变片，四连接杆之一的其中一根传力杆的中部安装温度补偿应变片，所述温度补偿应变片和四应变片均连接应变采集仪；所述传输层包括4G/5G信号发射器和云端，所述应变采集仪通过4G/5G信号发射器连接云端；所述展示层包括终端设备，所述终端设备无线连接云端。
2.如权利要求1所述的一种桥梁拉索索力增量精确测量装置，其特征在于：所述上夹紧环和下夹紧环的结构相同，所述上夹紧环呈圆环状，并均分为两个半圆环，每一半圆环弧长方向上的两端均焊接有耳板，每一耳板上开设有螺栓孔，两个半圆环通过高强度螺栓螺纹插设螺栓孔的方式连接成一个圆环，圆环的内环为所述夹持通孔。
3.如权利要求1所述的一种桥梁拉索索力增量精确测量装置，其特征在于：所述夹持通孔的孔壁刻有螺纹结构。
4.如权利要求1所述的一种桥梁拉索索力增量精确测量装置，其特征在于：所有连接杆的长度相同，所有传力杆的材料相同、尺寸相同，所有传力杆均采用合金制成，其垂直长度方向上的横截面为圆形结构。
5.如权利要求1所述的一种桥梁拉索索力增量精确测量装置，其特征在于：所有变形杆的材料相同、尺寸相同，所有变形杆均采用合金制成，其垂直长度方向上的横截面为矩形结构，该横截面尺寸小于拉索横截面尺寸和传力杆的横截面尺寸，所述变形杆的弹性模量小于传力杆的弹性模量。
6.如权利要求1所述的一种桥梁拉索索力增量精确测量装置，其特征在于：所述终端设备为计算机，所述计算机包括手机、平板。
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| CN202021535969.6U CN213301544U (zh) | 2020-07-29 | 2020-07-29 | 一种桥梁拉索索力增量精确测量装置 |
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|---|---|---|---|---|
| CN111855061A (zh) * | 2020-07-29 | 2020-10-30 | 广西交科集团有限公司 | 一种桥梁拉索索力增量精确测量装置及测量方法 |
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