CN108560421B - 一种桥梁缆索索力温度补偿器安装装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于土木工程的结构健康监测技术领域，涉及一种桥梁缆索索力温度补偿器安装装置，主要由拉索锚固夹具1、伸缩杆13、天线支撑杆16和GPS信号接收机天线17组成。该装置可以与斜拉桥拉索端部进行稳固的固定；可以控制并固定GPS信号接收机天线与拉索的相对距离；可以调整GPS型号接收机的方向以便适合在索塔锚固端拉索间距较小的情况下安装；可以自由调整传感器固定和活动安装底座之间的距离，以便适应不同型号温度传感器的安装；该装置为工程技术人员在斜拉桥拉索端部安装相对索力温度补偿监测传感器，进而研究斜拉桥服役过程中斜拉索索力变化规律提供了有力的工具。
Description
技术领域
本发明属于土木工程的结构健康监测技术领域，涉及一种桥梁缆索索力温度补偿器安装装置。
背景技术
随着近年来我国交通领域基础设施的不断发展，大跨度桥梁结构体系在公路和铁路沿线的应用日益广泛，包括斜拉桥、悬索桥等在内的多种大跨索承桥梁结构体系已经成为交通线、网上的控制性工程。大型桥梁结构作为社会的生命线工程，设计使用寿命往往达到一百年甚至更长。在桥梁结构的整个寿命期内，不断受到交通荷载、环境作用的持续影响，可能会出现影响结构正常使用的性能劣化和结构损伤，更严重的甚至会导致结构发生承载力失效的不利情况。斜拉桥作为一种跨越能力较强的桥梁结构形式，近年来在我国公路和铁路工程中得到了广泛的应用。斜拉桥的主要构件包括索塔、主梁、拉索和桥墩。其中主梁截面建筑高度要明显小于普通的梁式桥主梁，梁体内弯矩较小，其整体竖向抗弯承载力主要由锚固在桥塔上的斜拉索的竖向分力提供。因此，斜拉桥可以看作是拉索代替桥墩的多跨弹性支承连续梁。斜拉桥相比于普通的梁式桥，具有自重轻、跨越能力大的优点，目前已成为大跨桥梁工程的主力桥型。拉索作为斜拉桥的主要承重构件，其在桥梁结构施工、使用的整个寿命期内的工作性能受到工程人员的关注。为了能够对斜拉桥服役过程中拉索的力学性能进行监测，结构健康监测系统被越来越多的应用到大跨斜拉桥中。目前，结构健康监测系统中针对斜拉桥拉索的监测项目主要包括斜拉索振动加速度、斜拉索绝对索力等。
斜拉索索力除了受到结构自重及交通荷载影响外，还会受到温度作用的影响。大跨斜拉桥拉索长度较大，温度作用引起的热胀冷缩效应对索力的影响明显。目前拉索绝对索力的监测方法主要包括振动法和磁通量方法。但索力识别结果具误差大，可信度较差、需要事先标定等缺点，不适用于既有桥梁结构的索力监测。相比于绝对索力，相对索力同样可以反映拉索受力状态的变化。然而需要重点解决的问题是如何对相对索力温度补偿传感器与拉索端部进行有效固定，同时保证温度传感器和位移传感器的协同工作。拉索相对索力温度补偿传感器的安装装置成为了实现相对索力监测的重要保障。
因此，开发一种桥梁缆索索力温度补偿器安装装置，不仅能够确保相对索力传感器与拉索端部进行有效的连接固定，而且还可以为GPS位移传感器与温度传感器提供一个协同工作的平台，为斜拉索相对索力温度补偿监测提供基础保障。桥梁缆索索力温度补偿器安装装置的特点包括：1)能够同时将GPS信号接收机和温度传感器与拉索端部进行有效连接；2)能够用于安装不同尺寸的温度传感器；3)能够自由调整GPS天线空间位置。
发明内容
本发明提供一种桥梁缆索索力温度补偿器安装装置，其目的是为拉索端部位移传感器和拉索温度传感器协同工作提供一个可靠的安装平台，解决目前斜拉桥拉索相对索力温度补偿传感器在拉索端部安装困难的问题。
本发明的技术方案如下：
一种桥梁缆索索力温度补偿器安装装置，主要由拉索锚固夹具1、伸缩杆13、天线支撑杆16和GPS信号接收机天线17组成；
所述的拉索锚固夹具1，主要由夹具子片2、夹具母片3和高强预应力螺杆7组成；所述的夹具子片2，下端面中心开有半圆柱体的槽口，槽口两端设有定位键齿4；所述的夹具母片3，上端面中心开有半圆柱体的槽口，槽口两端设有与定位键齿4相对应的定位凹槽5；夹具子片2的槽口与夹具母片3的槽口相对应，二者槽口的内壁安装橡胶垫层6，以增大拉索锚固夹具1与拉索外套管的摩擦力；夹具子片2的定位键齿4与夹具母片3的定位凹槽5相互啮合，进行定位，通过高强预应力螺杆7使夹具子片2与夹具母片3固定成为整体，形成拉索锚固夹具1；
所述的夹具子片2，上端面的一侧开有温度传感器安装底座卡槽9，活动安装底座11的下端嵌入温度传感器安装卡槽9内，活动安装底座11在温度传感器安装卡槽9内自由滑动，以适应不同型号温度传感器的尺寸，确定温度传感器的安装位置后，通过底座定位螺旋12将活动安装底座11固定在温度传感器安装卡槽9内；固定安装底座10安装在夹具子片2的上端面的另一侧；
所述的夹具母片3，下端面底端设有耳板8，耳板8上设有通孔；
所述的伸缩杆13，一端通过伸缩杆连接螺栓14与耳板8连接，另一端通过支撑杆连接螺栓15与天线支撑杆16连接；所述的GPS信号接收机天线17，安装在天线支撑杆16的另一端；所述的天线支撑杆16，在平面内自由转动；通过调整伸缩杆13的长短和旋转天线支撑杆16，以调整GPS信号接收机天线的位置。
本发明通过调整伸缩杆13的长短和旋转天线支撑杆16，可以将GPS信号接收机天线17调整到适当位置，确保卫星信号无遮挡；通过旋紧伸缩杆连接螺栓14可以对GPS信号接收机天线17的位置进行有效固定，确保在日常监测过程中GPS信号接收机天线17与拉索端部的相对位置保持固定。温度传感器的固定安装底座10和活动安装底座11用于安装光纤光栅温度传感器，其中活动安装底座11可以沿温度传感器安装卡槽9滑动以便适应不同型号温度传感器的尺寸，通过旋紧活动安装底座11上的底座定位螺旋12以固定活动安装底座11在温度传感器安装卡槽9内的位置。固定安装底座10和活动安装底座11的顶面要高出拉索锚固夹具表面一定高度，减少拉索锚固夹具1表面温度对温度传感器监测效果的影响。
本发明的有益效果：该装置可以与斜拉桥拉索端部进行稳固的固定；可以控制并固定GPS信号接收机天线与拉索的相对距离；可以调整GPS型号接收机的方向以便适合在索塔锚固端拉索间距较小的情况下安装；可以自由调整传感器固定和活动安装底座之间的距离，以便适应不同型号温度传感器的安装；该装置为工程技术人员在斜拉桥拉索端部安装相对索力温度补偿监测传感器，进而研究斜拉桥服役过程中斜拉索索力变化规律提供了有力的工具。
附图说明
图1是桥梁缆索索力温度补偿器安装装置整体结构示意图；
图2是桥梁缆索索力温度补偿器安装装置中拉索锚固夹具示意图；
图3是图2中拉索锚固夹具的A-A剖面图；
图4是图2中夹具子片示意图；
图5是图2中夹具母片示意图；
图6是图3中拉索锚固夹具的B-B剖面图；
图7是天线支撑杆旋转示意图；
图8是伸缩杆伸缩示意图；
图9是温度传感器活动底座调整纵向固定位置示意图。
图中：1拉索锚固夹具；2夹具子片；3夹具母片；4定位键齿；5定位凹槽；6橡胶垫层；7高强预应力螺杆；8耳板；9温度传感器安装底座卡槽；10固定安装底座；11活动安装底座；12底座定位螺旋；13伸缩杆；14伸缩杆连接螺栓；15支撑杆连接螺栓；16天线支撑杆；17GPS信号接收机天线。
具体实施方式
以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。
一种桥梁缆索索力温度补偿器安装装置，具体步骤如下：
步骤1：根据实际工程中斜拉桥拉索具体尺寸确定温度自补偿斜拉桥拉索相对索力监测装置中拉索锚固夹具1的具体尺寸；
步骤2：分别在拉索的索梁和索塔锚固段安装温度自补偿斜拉桥拉索相对索力监测装置，将温度自补偿斜拉桥拉索相对索力监测装置通过拉索锚固夹具1与斜拉索连接，其中，夹具子片2与夹具母片3通过定位健齿4和定位凹槽5进行定位；
步骤3：拉索锚固夹具子片2和拉索锚固夹具母片3通过拉索锚固夹具高强预应力螺杆7与拉索进行固定，内部衬垫橡胶垫层6来增大拉索锚固夹具1与拉索外套管的摩擦力，起到进一步固定装置和拉索连接的作用；
步骤4：将拉索锚固夹具1调整到适当位置并与拉索连接牢固后，通过GPS信号接收机天线伸缩杆连接螺栓14将GPS信号接收机的天线伸缩杆13与拉索锚固夹具的耳板8进行连接；
步骤5：GPS信号接收机的天线支撑杆16通过GPS信号接收机的支撑杆连接螺栓15与GPS信号接收机的天线伸缩杆13连接，GPS信号接收机天线17安装在GPS信号接收机天线支撑杆16的端部；
步骤6：温度传感器的固定安装底座10和温度传感器的活动安装底座11位于拉索锚固夹具子片2上；温度传感器的活动安装底座11嵌于温度传感器安装底座卡槽9内，通过旋转活动底座定位螺旋12固定温度传感器的活动安装底座11在温度传感器安装底座卡槽内9的位置，以便适用于安装不同尺寸类型的温度传感器。
Claims (1)
1.一种桥梁缆索索力温度补偿器安装装置，其特征在于，所述的桥梁缆索索力温度补偿器安装装置主要由拉索锚固夹具（1）、伸缩杆（13）、天线支撑杆（16）和GPS信号接收机天线（17）组成；
所述的拉索锚固夹具（1），主要由夹具子片（2）、夹具母片（3）和高强预应力螺杆（7）组成；所述的夹具子片（2），下端面中心开有半圆柱体的槽口，槽口两端设有定位键齿（4）；所述的夹具母片（3），上端面中心开有半圆柱体的槽口，槽口两端设有与定位键齿（4）相对应的定位凹槽（5）；夹具子片（2）的槽口与夹具母片（3）的槽口相对应，二者槽口的内壁安装橡胶垫层（6），以增大拉索锚固夹具（1）与拉索外套管的摩擦力；夹具子片（2）的定位键齿（4）与夹具母片（3）的定位凹槽（5）相互啮合，进行定位，通过高强预应力螺杆（7）使夹具子片（2）与夹具母片（3）固定成为整体，形成拉索锚固夹具（1）；
所述的夹具子片（2），上端面的一侧开有温度传感器安装底座卡槽（9），活动安装底座（11）的下端嵌入温度传感器安装卡槽（9）内，活动安装底座（11）在温度传感器安装卡槽（9）内自由滑动，以适应不同型号温度传感器的尺寸，确定温度传感器的安装位置后，通过底座定位螺旋（12）将活动安装底座（11）固定在温度传感器安装卡槽（9）内；固定安装底座（10）安装在夹具子片（2）的上端面的另一侧；固定安装底座（10）和活动安装底座（11）的顶面高出拉索锚固夹具（1）表面一定高度，减少拉索锚固夹具（1）表面温度对温度传感器监测效果的影响；
所述的夹具母片（3），下端面底端设有耳板（8），耳板（8）上设有通孔；
所述的伸缩杆（13），一端通过伸缩杆连接螺栓（14）与耳板（8）连接，另一端通过支撑杆连接螺栓（15）与天线支撑杆（16）连接；所述的GPS信号接收机天线（17），安装在天线支撑杆（16）的另一端；所述的天线支撑杆（16），在平面内自由转动；通过调整伸缩杆（13）的长短和旋转天线支撑杆（16），以调整GPS信号接收机天线的位置。
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