CN109521218A - 一种用于桁架桥风速监测的风速仪支架 - Google Patents

Abstract

本发明属于测量工具技术领域，公开了一种用于桁架桥风速监测的风速仪支架；主体结构由抱箍装置、悬臂装置、斜拉悬吊装置和附属设施构成。抱箍装置由抱箍空心筒、空心筒耳板和止转板组成；悬臂装置由悬臂杆、固定端耳板、止转板合页和悬臂端架设杆组成；斜拉悬吊装置由钢丝拉绳、卡环和固定竖杆组成；附属设施包括节点板、高强螺栓、销轴、铜垫板。本发明安装简便、支架悬臂端变形小，能够保证风场监测的精密度；与现有的其它风速监测支架相比，在构造本身的设计上节约成本、减轻支架自重，从而尽可能地减小了桥梁健康监测系统附属设施对全桥自身结构特性的影响，也大大减小了风速仪支架本身对风速测量的干扰；同时增大了风速仪支架的悬臂长度。

Description

一种用于桁架桥风速监测的风速仪支架

技术领域

本发明涉及大跨径桥梁运营阶段健康监测技术(SHM)领域，具体涉及到一种用于桁架桥风速监测的风速仪支架。

背景技术

现今，我国正在大规模修建大跨径桥梁，这类桥梁结构形式以悬索桥、斜拉桥构型为主，普遍具有柔性大、易受到自然的作用而发生不利振动等特点。同时，这些大跨度桥梁往往建造在山区等特殊地形地貌区域，自然风特性复杂，因此需要在桥梁健康监测系统中加入对桥梁来流自然风的测量。风特性的相关资料主要来自于气象站，虽然这些气象资料为桥梁风工程研究提供了宝贵的参考，然而风速的大小、风向的变化受到山区地形地貌等不同复杂因素的影响，随机性非常强；同时，气象站不会恰好和桥梁所在的地址一致，这就使得我们所采用的来自远离桥址处气象站的实测风特性资料与桥梁实际所在地的风速特性有很大差别。因此，为了确保各座大跨径桥梁的运营安全和耐久性，需对各座大桥的风场特征进行实时监测，为大桥的交通运营安全预警提供风力与风速数据的指示参考，确保桥梁运营安全。桥梁健康监测系统(SHM)为实现上述目的，通常在主梁外侧安置风速仪。然而，建在山区的桥梁多数为桁架主梁，其在设计时以桥梁自身受力考虑，而无法兼顾在其上安装风速仪，因此无法设计固定风速仪的装置和构件，从而无法在桁架主梁上安装风速仪。为了解决这个风速测量问题，当前的桥梁健康监测系统(SHM)目前常用的风速仪安置方式主要有两种：1、直接将风速仪安装在主梁边缘的竖直杆件上(如护栏或架设的竖直长杆)，这种方式有重要缺陷：车辆荷载对桥面系正交异形板的冲击作用将很大程度地干扰风速仪对风场信号的实时监测；2、采用焊接、穿孔等方式将风速仪固定在钢桁架构件上，这种安装方式破坏了桁架主梁本身的力学特性，影响桥梁结构的耐久性，给运营使用阶段带来安全隐患，在设计中一般不予采用；3、采用在钢桁架腹杆和弦杆上的定制托架，将风速仪尽可能地伸向外侧，并远离主梁，该方式虽然减弱了车辆荷载冲击作用对风场监测的噪声，但定制托架的自重较大，将会严重影响主梁的受力状态，并对风速仪周围的流场也会产生干扰。

发明内容

鉴于现有风场监测固定支架的上述缺陷，本发明提供了一种既适用于桁架桥风速监测、也可用于桥梁健康监测系统(SHM)的风速仪支架，该支架采用高强度钢，支架各构件的卡槽、预留孔都经过精密的数控车床加工，不仅安装简便，还能在桥梁长期运营过程中减小机械疲劳效应对风场监测条件的不利影响。此外，这种风速仪支架在不破坏钢桁架自身力学特性和结构耐久性的前提下，在一定程度上减小了噪声，确保风速仪能正常、精密、实时地监测风场信号。

本发明是这样实现的，一种用于桁架桥风速监测的风速仪支架，所述的用于桁架桥风速监测的风速仪支架设置有：

抱箍装置；

抱箍空心筒熔接固定有耳板，抱箍空心筒通过节点板与固定竖杆连接，固定竖杆预留有通孔连接钢丝拉绳，钢丝拉绳另一端与预留有通孔的悬臂杆卡环连接。

进一步，所述抱箍空心筒熔接固定有耳板，空心筒耳板通过销轴和铜垫板连接悬臂杆固定端耳板。

进一步，所述卡环卡接在悬臂杆上，悬臂杆端部焊接固定有悬臂端架设杆，架设杆和悬臂杆均为空心，中通数据线，可固定风速仪传感器。

进一步，所述悬臂杆固定端底部设置有耳板，通过销轴和铜垫板连接抱箍装置的空心筒耳板。

本发明的另一目的在于提供一种所述用于桁架桥风速监测的风速仪支架的安装方法，所述安装方法包括：

1)使高强螺栓同时穿过均设有预留孔的两块抱箍空心筒3预制组件，熔接固定有耳板5的空心筒预制组件应固定在桁架桥外侧端，最终拼装形成抱箍装置，将抱箍装置紧紧固定在桁架桥弦杆上；

2)使高强螺栓同时穿过抱箍空心筒顶部预留孔、节点板和固定竖杆底部的预留孔；

3)将悬臂杆的止转板合页与设于抱箍装置的止转板固接；

4)将风速仪传感器安装在悬臂杆悬臂端的架设杆上，并将数据线布设在架设杆与悬臂杆的中通孔道中；

5)使销轴同时穿过抱箍空心筒耳板的预留孔、悬臂杆固定端耳板的预留孔，将铜垫板卡接销轴以防止销轴滑动，达到抱箍装置与悬臂杆紧密相连的效果；

6)将卡环卡接在悬臂杆的指定位置上；

7)计算好的钢丝拉绳下料长度；

8)使计算好的钢丝拉绳同时穿过卡环的通孔和固定竖杆顶端的预留孔，放张完成。

本发明是通过如下的设计流程和技术手段实现的：

1)抱箍装置由抱箍空心筒、空心筒耳板和止转板组成，抱箍空心筒熔接固定有耳板，通过销轴与止转板实现空心筒耳板与悬臂杆固定端耳板的固接；

2)悬臂杆固定端不仅熔接固定有耳板，还设有止转板合页，可与设于抱箍装置上朝向桁架桥外侧的止转板固接，防止悬臂杆发生面外转动；

3)抱箍装置顶部设有预留孔，可通过节点板与固定竖杆连接。

4)固定竖杆顶端预留有通孔连接钢丝拉绳，钢丝拉绳另一端则连接到卡接于悬臂杆的卡环的预留通孔上。

5)悬臂杆的悬臂端焊接固定有架设杆，用来安插固定风速仪传感器，架设杆和悬臂杆均为空心，中通数据线。

与现有风速仪支架相比，本发明的有益效果是：

本发明采用定制的抱箍装置将悬臂杆和风速仪传感器固定在桁架桥的主梁弦杆上，该抱箍装置采用抗滑移能力强的钢材制作而成，通过销轴、止转板和耳板来实现抱箍装置与悬臂杆间的固接；悬臂梁采用Q235钢材制作而成，管内空心，在固定端设有为销轴预留通孔的耳板，在跨中设有环形带肋卡槽用于固定卡环和钢丝拉绳，在悬臂端设有空心架设杆用于固定风速仪和安插数据传输线；抱箍装置顶部通过节点板和高强螺栓连接着固定竖杆，该固定竖杆顶部预留有通孔用于张拉和固定钢丝拉绳，而钢丝拉绳的另一端固定在悬臂杆跨中的卡环上，应提前计算好钢丝绳的初应力和下料长度，保证放张后风速仪与架设杆保持水平，这种有预应力式的支架与传统的牛腿式支架相比，既减轻了自重也减小了悬臂杆悬臂端的温度变形，有利于风场监测的精度控制。

综上所述，本发明安装简便、支架悬臂端变形小，能够保证风场监测的精密度；与现有的其它风速监测支架相比，在构造本身的设计上节约成本、减轻支架自重，从而尽可能地减小了桥梁健康监测系统(SHM)附属设施对全桥自身结构特性的影响，也大大减小了风速仪支架本身对风速测量的干扰；同时，本发明增大了风速仪支架的悬臂长度，使其尽量远离主梁，从而减弱车辆荷载冲击带来的信号噪声和主梁对风速测量的干扰，最终实现了风速仪支架与桁架主梁的有效配合，避免了穿孔、焊接等破坏桁架桥主结构力学特性的不利行为，消除了桁架桥主梁和风速仪支架本身对风速测量的气动干扰，保障了风速仪在具有足够大的悬臂长度条件下仍能稳定、实时、精密地采集桥址处的长期风场数据。

附图说明

图1是本发明实施例提供的用于桁架桥风速监测的风速仪支架结构示意图；

图中：1、悬臂杆；2、卡环；3、抱箍空心筒；4、桁架桥弦杆；5、空心筒耳板；6、悬臂杆固定端耳板；7、销轴；8、固定竖杆；9、钢丝拉绳；10、节点板；11、止转板；12、止转板合页；13、悬臂端架设杆。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。

下面结合附图对本发明的结构作详细的描述。

如图1所示，本发明实施例提供的用于桁架桥风速监测的风速仪支架包括：悬臂杆1、卡环2、抱箍空心筒3、桁架桥弦杆(抱箍对象)4、空心筒耳板5、悬臂杆固定端耳板6、销轴7、固定竖杆8、钢丝拉绳9、节点板10、止转板11、止转板合页12、悬臂端架设杆13。

所述抱箍空心筒3熔接固定有空心筒耳板5，抱箍空心筒3通过节点板10与固定竖杆8连接，固定竖杆8预留有通孔连接钢丝拉绳9，钢丝拉绳9另一端与预留有通孔的悬臂杆1的卡环2连接；

所述抱箍空心筒3熔接固定有空心筒耳板5，空心筒耳板5通过销轴7和铜垫板连接悬臂杆固定端耳板6；

所述卡环2卡接在悬臂杆1上，悬臂杆1端部焊接固定有悬臂端架设杆13，架设杆，架设杆和悬臂杆均为空心，中通数据线，可固定风速仪传感器；

所述悬臂杆1固定端底部设置有空心筒耳板5，通过销轴7和铜垫板连接抱箍装置的空心筒耳板5。

作为本发明的优选实施例，抱箍装置由抱箍空心筒3、空心筒耳板5和止转板11组成，抱箍空心筒3熔接固定有空心筒耳板5，该空心筒耳板5通过销轴7与悬臂杆固定端的耳板固接；

作为本发明的优选实施例，悬臂杆1固定端不仅熔接固定有空心筒耳板5，还设有止转板合页12，可与设于抱箍装置上朝向桁架桥外侧的止转板11固接，防止悬臂杆1发生面外转动；

作为本发明的优选实施例，抱箍装置顶部设有预留孔，可通过节点板10与固定竖杆8连接。

作为本发明的优选实施例，固定竖杆8顶端预留有通孔连接钢丝拉绳9，钢丝拉绳9另一端则连接到卡接于悬臂杆1的卡环的预留通孔上。

作为本发明的优选实施例，悬臂杆1的悬臂端焊接固定有架设杆，架设杆和悬臂杆1均为空心，中通数据线，可固定风速仪传感器。

该风速仪支架的安装过程如下：

1)使高强螺栓同时穿过均设有预留孔的两块抱箍空心筒3预制组件，熔接固定有耳板5的空心筒预制组件应固定在桁架桥外侧端，最终拼装形成抱箍装置，将抱箍装置紧紧固定在桁架桥弦杆4上；

2)使高强螺栓同时穿过抱箍空心筒3顶部预留孔、节点板10和固定竖杆8底部的预留孔，达到抱箍装置与固定竖杆紧密相连的效果；

3)将悬臂杆的止转板合页12与设于抱箍装置的止转板11固接，防止悬臂杆发生面外转动；

4)将风速仪传感器安装在悬臂杆悬臂端的架设杆13上，并将数据线布设在架设杆13与悬臂杆1的中通孔道中；

5)使销轴7同时穿过抱箍空心筒耳板5的预留孔、悬臂杆固定端耳板6的预留孔，将铜垫板卡接销轴7以防止销轴7滑动，达到抱箍装置与悬臂杆1紧密相连的效果；

6)将卡环2卡接在悬臂杆1的指定位置上；

7)提前计算好的钢丝拉绳9下料长度，保证安装完成后风速仪传感器保持水平；

8)使计算好的钢丝拉绳9同时穿过卡环2的通孔和固定竖杆8顶端的预留孔，放张完成。

以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (5)

1.一种用于桁架桥风速监测的风速仪支架，其特征在于，所述的用于桁架桥风速监测的风速仪支架设置有：

抱箍装置；

抱箍空心筒熔接固定有耳板，抱箍空心筒通过节点板与固定竖杆连接，固定竖杆预留有通孔连接钢丝拉绳，钢丝拉绳另一端与预留有通孔的悬臂杆卡环连接。

2.如权利要求1所述的用于桁架桥风速监测的风速仪支架，其特征在于，所述抱箍空心筒熔接固定有耳板，空心筒耳板通过销轴和铜垫板连接悬臂杆固定端耳板。

3.如权利要求1所述的用于桁架桥风速监测的风速仪支架，其特征在于，所述卡环卡接在悬臂杆上，悬臂杆端部焊接固定有悬臂端架设杆，架设杆和悬臂杆均为空心，中通数据线，可固定风速仪传感器。

4.如权利要求1所述的用于桁架桥风速监测的风速仪支架，其特征在于，所述悬臂杆固定端底部设置有耳板，通过销轴和铜垫板连接抱箍装置的空心筒耳板。

5.一种如权利要求1所述用于桁架桥风速监测的风速仪支架的安装方法，其特征在于，所述安装方法包括：

1)使高强螺栓同时穿过均设有预留孔的两块抱箍空心筒3预制组件，熔接固定有耳板5的空心筒预制组件应固定在桁架桥外侧端，最终拼装形成抱箍装置，将抱箍装置紧紧固定在桁架桥弦杆上；

2)使高强螺栓同时穿过抱箍空心筒顶部预留孔、节点板和固定竖杆底部的预留孔；

3)将悬臂杆的止转板合页与设于抱箍装置的止转板固接；

4)将风速仪传感器安装在悬臂杆悬臂端的架设杆上，并将数据线布设在架设杆与悬臂杆的中通孔道中；

5)使销轴同时穿过抱箍空心筒耳板的预留孔、悬臂杆固定端耳板的预留孔，将铜垫板卡接销轴以防止销轴滑动，达到抱箍装置与悬臂杆紧密相连的效果；

6)将卡环卡接在悬臂杆的指定位置上；

7)计算好的钢丝拉绳下料长度；

8)使计算好的钢丝拉绳同时穿过卡环的通孔和固定竖杆顶端的预留孔，放张完成。