CN111157175A - 杆索张力检测用振动传感器现场校准方法 - Google Patents

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尚廷东
王祥瑞
邵景干
陈景星
吴翔一
陈红奎
王菲菲
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Abstract

本发明涉及一种杆索张力检测用振动传感器现场校准方法，将振动传感器安装于桥梁的索绳上，将校准装置的施力部件套于拉索锚固结构的支撑筒和/或调节螺母外围，施力部件的连接螺纹与支撑筒螺纹连接；施力部件的力加载器输出沿索绳轴向方向的加载力，顶抵端顶抵于锚垫板或调节螺母上，测力传感器测得索绳的张力值；振动索绳，振动传感器测得索绳的振动频率，根据上述张力值所对应的索绳的振动频率与振动传感器测得的振动频率比较来对振动传感器进行校准。本发明解决了现有技术中实验室对振动传感器校准时，无法与现场使用工况相匹配的技术问题。

Description

杆索张力检测用振动传感器现场校准方法
技术领域
本发明涉及设备校准领域中的杆索张力检测用振动传感器现场校准方法。
背景技术
斜拉桥又称斜张桥，是将主梁用许多杆索拉在桥塔上的一种桥梁，是由承压的塔、受拉的索和承弯的梁体组合起来的一种结构体系。
杆索是拉索桥的重要组成部分，杆索包括索绳，索绳一般由钢绞线制成，索绳的两端分别通过拉索锚固结构与塔和桥体相连。现有的拉索锚固结构如图1所示，包括固定连接于索绳1一端的支撑筒4，支撑筒4的外周设置有外螺纹，支撑筒的外螺纹上螺纹连接有调节螺母3，调节螺母的一端顶抵在与塔或桥体固定连接的锚垫板2上。在使用时，锚垫板与塔或桥体固定在一起，通过旋拧调节螺母，来张紧索绳，以保持锁绳的张力即索力，这个张力至关重要，是保证桥梁安全的重要参数。
因此，如何获得锁绳的索力就显得尤为重要，现有技术中为测得索绳的张力，是现场在锁绳上固定一个振动传感器，然后敲击锁绳，锁绳产生振动，振动传感器测得索绳的振动频率，该振动频率与索绳的张力、索绳的长度和索绳的材料和直径有关，索绳的长度、索绳的材料和索绳的直径均为已知值，因此知道索绳的振动频率后，就能够对应得到索绳的张力。
对于振动传感器而言需要对其进行校准，现有的校准方式是，在试验室中取一定长度、一定直径的索绳，比如说长度为6米，直径为2.5cm，通过液压加载装置对索绳产生张力，然后将振动传感器固定于索绳上，这样在锁绳的张力、材料、直径、长度已知的情况下，可以计算得到索绳的频率，根据这些数据所对应的频率值与振动传感器的测量值比较，来对振动传感器进行校准。然而现有技术存在的问题在于：不同直径、长度的索绳所对应的频率并非是固定的等比换算关系，现有技术在实验室中，仅是对固定长度下、固定直径值的索绳工况下，对振动传感器进行了校准，在现场使用时，面临着新的索绳长度（有的长达百米），新的锁绳直径，这些新的参数情况下，无法确定振动传感器是否准确，如果在实验室准备各种长度、各种直径、各种材料的索绳，以实现对不同使用工况下振动传感器进行校准，那无疑要浪费大量的设备资金，也需要较大的设备场所和校准空间。
发明内容
本发明的目的在于提供一种振动传感器现场校准方法，以解决现有技术中实验室对振动传感器校准时，无法与现场使用工况相匹配的技术问题。
为解决上述技术问题， 本发明振动传感器现场校准方法的技术方案为：
将振动传感器安装于桥梁的索绳上，将校准装置的施力部件套于拉索锚固结构的支撑筒和/或调节螺母外围，施力部件的连接螺纹与支撑筒螺纹连接；施力部件的力加载器输出沿索绳轴向方向的加载力，顶抵端顶抵于锚垫板或调节螺母上，测力传感器测得索绳的张力值；振动索绳，振动传感器测得索绳的振动频率，根据上述张力值所对应的索绳的振动频率与振动传感器测得的振动频率比较来对振动传感器进行校准。
所述力加载器为加载缸。
施力部件还包括锁紧螺母，锁紧螺母的内螺纹构成所述连接螺纹，施力部件的测力传感器或力加载器顶抵于所述锁紧螺母朝向锚垫板的一端。
本发明的有益效果为：本发明的亮点在于，不在实验室对振动传感器进行校准，而是在桥梁现场，在振动传感器即将测量的索绳上对振动传感器进行校准，施力部件通过连接螺纹与支撑筒连接，通过顶抵端顶抵于锚垫板或调节螺母上，力加载器输出沿索绳轴向方向的加载力，直至支撑筒与调节螺母之间的螺牙脱离不再传力，测力传感器测得索绳的张力值，从而对应一个应有的振动频率，以对振动传感器进行校准，对振动传感器进行校准后，振动传感器就可以对余下的索绳进行张力测量，由于对振动传感器进行校准时采用现场校准方式，其对振动传感器校准时所采用的锁绳的材料、直径和长度与振动传感器测量环境中锁绳的材料、直径和长度一致，从而可以保证经校准后的振动传感器可以对其它锁绳的张力进行准确测量。
附图说明
图1是本发明背景技术中拉索锚固结构的结构示意图；
图2是本发明实施例1中校准装置的使用状态图；
图3是实施例1中支撑筒与调节螺母的配示意图；
图4是实施例1中力加载器工作过程中，测力传感器读数与时间为关系图；
图5是本发明实施例2中校准装置的的使用状态图。
具体实施方式
一种杆索张力检测用振动传感器现场校准方法的实施例1如图2~4所示：
将振动传感器安装于桥梁的索绳上，将校准装置的施力部件套于拉索锚固结构的支撑筒和/或调节螺母外围，校准装置的具体结构与上述各校准装置实施例相同，在此不再详述，施力部件的连接螺纹与支撑筒螺纹连接；施力部件的力加载器输出沿索绳轴向方向的加载力，顶抵端顶抵于锚垫板或调节螺母上，测力传感器测得索绳的张力值；振动索绳，振动传感器测得索绳的振动频率，根据上述张力值所对应的索绳的振动频率与振动传感器测得的振动频率比较来对振动传感器进行校准。
校准装置包括连接于塔和桥体（图中未示出）之间的杆索，杆索包括锁绳1和设置于锁绳1端部的拉索锚固结构，在对振动触感器8校准时，需要将振动传感器安装于锁绳上。拉索锚固结构包括固定连接于索绳一端的支撑筒4，支撑筒的外周设置有外螺纹，支撑筒的外螺纹上螺纹连接有调节螺母3，拉索锚固结构还包括固定于桥体上的锚垫板2，通过旋拧调节螺母3，调节螺母3的上端顶抵于锚垫板2上，可以实现对索绳1的张拉。
校准装置还包括施力部件，施力部件包括环形结构的用于套设于支撑筒外围的测力传感器7和力加载器6，力加载器为一个空心液压加载缸，测力传感器的7上端为用于顶抵于调节螺母3下端的顶抵端9，施力部件还包括锁紧螺母5，锁紧螺母的内螺纹构成实现与支撑筒螺纹连接的连接螺纹。力加载器的下端顶抵于锁紧螺母上。
在需要振动传感器对索绳的张力进行检测时，需要首先对振动传感器8进行校准，现场将测力传感器和力加载器由下至上套设于支撑筒的外围，然后将锁紧螺母旋拧于支撑筒上，通过力加载器对锁紧螺母施加沿锁绳轴向上的推力，测力传感器上端的顶抵端顶抵于锚垫板上，力加载器的下端顶抵于锁紧螺母上。力加载器顶抵锁紧螺母的过程中，会向支撑筒施加朝下方向的作用力，直至支撑筒上的外螺纹的螺牙11与调节螺母上内螺纹的螺牙10脱离，如图3中B所示，此时索绳的张力完全由锁紧螺母传递到测力传感器上，测力传感器测得索绳的张力，在力值表现上如图4所示，在力加载器加载的时间过程中，索绳的张力f1=F+f2，F为力加载器的加载力即测力传感器的示值，f2为支撑筒的外螺纹与调节螺母的内螺纹之间的接触力，当支撑筒的外螺纹的对应侧与调节螺母的内螺纹的对应侧脱离时，f2=0，F=f1，在力值与时间的曲线上表现的是，F出现斜率拐点，这个拐点处的力值即为索绳所受到的张力。将振动传感器安装于锁绳上，敲击锁绳，振动传感器测得索绳的振动频率，根据索绳的长度、直径、材料、张力对应的应有振动频率与振动传感器测得的振动频率比较来对振动传感器进行校准。图3中A表示力加载器未工作时，支撑筒4与调节螺母3的配合状态。
由上可以看出，本发明中采用现场校准方式，对振动传感器校准时，所依据的技术参数，锁绳的张力、锁绳的直径、锁绳的长度以及锁绳的材料与振动传感器的工作环境完全一致，保证了对振动传感器校准后，振动传感器可以准确的对其它索绳进行张力检测。
在本发明的其它实施例中：力加载器还可以是气压缸或电动推杆；测力传感器和力传感器的位置还可以互换；锁紧螺母也可以不设，此时连接螺纹可以直接设置于力加载器的内壁上，力加载器顶推测力传感器，力加载器旋拧于支撑筒上。
一种杆索张力检测用振动传感器现场校准方法的实施例2如图5所示：实施例2与实施例1不同的是，校准装置的测力传感器包括套设于调节螺母3外围的传力套15，传力套15的上端构成顶抵于锚垫板2上的顶抵端，该实施例中力加载器6向锁紧螺母5施加沿锁绳1轴向向下的推力，直至调节螺母3与锚垫板脱2离时，测力传感器7完全串设于索绳的传力路径中，测力传感器测得的力即为索绳的张力。

Claims (3)

1.一种杆索张力检测用振动传感器现场校准方法，其特征在于：将振动传感器安装于桥梁的索绳上，将校准装置的施力部件套于拉索锚固结构的支撑筒和/或调节螺母外围，施力部件的连接螺纹与支撑筒螺纹连接；施力部件的力加载器输出沿索绳轴向方向的加载力，顶抵端顶抵于锚垫板或调节螺母上，测力传感器测得索绳的张力值；振动索绳，振动传感器测得索绳的振动频率，根据上述张力值所对应的索绳的振动频率与振动传感器测得的振动频率比较来对振动传感器进行校准。
2.根据权利要求1所述的振动传感器现场校准方法，其特征在于：所述力加载器为加载缸。
3.根据权利要求1或2所述的振动传感器现场校准方法，其特征在于：施力部件还包括锁紧螺母，锁紧螺母的内螺纹构成所述连接螺纹，施力部件的测力传感器或力加载器顶抵于所述锁紧螺母朝向锚垫板的一端。
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