CN115388758A - 自锚式轨道悬索桥结构吊杆角度变化的监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自锚式轨道悬索桥结构吊杆角度变化的监测方法，涉及悬索桥吊杆角度变化监测技术领域，该监测方法涉及构件主要包括容器内置感应线圈，乙二醇+酒精+甘油配比成不导电液体，一个磁感材料的小球，外部端口配置线圈连接器，可拆卸调平的轻质框架及扣环。该自锚式轨道悬索桥结构吊杆角度变化的监测方法，在列车等动荷载作用时，磁质小球出现移动，进而感应线圈电压会产生变化，通过外部连接的调解器进行识别，当吊杆变化角度超过α度时将自动报警，此方法也可以运用在高大构筑物受动荷载作用时所需的角度测量之中。
Description
技术领域
本发明涉及悬索桥吊杆角度变化监测技术领域，具体为一种自锚式轨道悬索桥结构吊杆角度变化的监测方法。
背景技术
悬索桥是城市轨道交通基础设施中的重要组成部分，其中自锚式轨道悬索桥包括主梁、主缆、吊杆、桥塔等主要构件，自锚式轨道悬索桥受列车等动荷载效应较为显著，特别是吊杆上下吊点相对位移较大，在轴力和弯矩的共同作用下，易引发疲劳断裂，将会对列车行驶过程中的安全性和舒适性造成较大影响。因此，在列车等动荷载的作用下，寻找一种安全、适用、经济、高效的方法实时监测吊杆的角度变化值，对于保障自锚式轨道悬索桥安全运营至关重要。目前，市场上还没有成熟的技术可以解决这一技术难题。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，具体的涉及在列车等动荷载作用下，自锚式轨道悬索桥吊杆上下吊点会产生相对位移，使其角度发生变化，当吊杆变化角度超过α度时将自动报警。本发明即对吊杆角度在空间变化进行监测。
(二)技术方案
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：一种自锚式轨道悬索桥结构吊杆角度变化的监测方法，该监测方法涉及构件主要包括容器内置感应线圈，乙二醇+酒精+甘油配比成不导电液体，一个磁感材料的小球，外部端口配置线圈连接器，可拆卸调平轻质框架及扣环；
在桥梁运营的过程中，为有效地起到在列车等动荷载作用下，自锚式轨道悬索桥结构吊杆角度变化的监测，采用以下步骤：
S1、先将可调平框架安装固定在吊杆上，并调节框架平整度使其与吊杆平行轻质框架如图1、2所示，扣环如图3所示；
S2、容器内置感应线圈，乙二醇+酒精+甘油配比成不导电液体，一个磁感材料的小球预先在场外装好或工厂化定制好，整体安装在轻质框架预留孔上，如图4所示；
S3、容器外部端口配置线圈连接器连接电信号采集仪，采集仪另一端可连接事先设定好程序的调解器，如图5所示；
S4、当吊杆角度发生变化时，小球就会移动，感应线圈电压发生变化，会传输至调解器，当倾斜角度为α度时，会自动报警。
优选的，所述S1、S2、S3和S4步骤中外部设置的调解器、传感器共同监测，且在数据终端平台经计算机处理。
优选的，所述S1、S2、S3和S4步骤中公式计算包含以下：具体示意见图6，以一个断面吊杆摆动小球移动为例，假设吊杆长为2L，小球在中心位置，吊杆摆动小球移动了ΔL，转动角度为α，根据相似三角形原理可得移动后的小球距离原来吊杆水平长度为X1＝ΔL×sinα，假设此时这点吊杆的轴力为T，则变化的弯矩M＝T×ΔL，由于此时角度为α，则每个单位的角度对应的弯矩为M0＝M/α，此时，假设变化的电压为V，因此，每个单位的角度对应的电压为V0＝V/α。因此，当利用已知角度和已知变化电压彼此对应时，之后再测量其它变化的电压时，亦可知对应的角度，再根据上述求解关系，变化的弯矩也可与变化的电压形成映射关系，从而利用变化的电压可间接的测出弯矩和对应的角度。
(三)有益效果
本发明的有益效果在于：
该自锚式轨道悬索桥结构吊杆角度变化的监测方法，通过小球位置的移动，将吊杆角度的变化转换成电压变化，在列车等动荷载作用时，磁质小球出现移动，进而感应线圈电压会产生变化，通过外部连接的调解器进行识别，当吊杆变化角度超过α度时将自动报警，此方法也可以运用在高大构筑物受动荷载作用时所需的角度测量之中。
附图说明
图1为本发明轻质框架与吊杆平行第一正视图；
图2为本发明轻质框架与吊杆平行第二正视图；
图3为本发明扣环俯与吊杆俯视图；
图4为本发明容器整体与轻质框架连接；
图5为本发明感应线圈外接线与电压信号采集仪相连结构示意图；
图6为本发明吊杆摆动时的小球移动示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-6所示，本发明提供一种技术方案：一种自锚式轨道悬索桥结构吊杆角度变化的监测方法，其特征在于：该监测方法涉及构件主要包括容器内置感应线圈，乙二醇+酒精+甘油配比成不导电液体，一个磁感材料的小球，外部端口配置线圈连接器，可拆卸调平的轻质框架及扣环；
在桥梁运营的过程中，为有效地起到在列车等动荷载的作用下，自锚式轨道悬索桥结构吊杆角度变化的监测，采用以下步骤：
S1、先将可调平框架安装固定在吊杆上，并调节框架平整度使其与吊杆平行轻质框架如图1、2所示，扣环如图3所示；
S2、容器内置感应线圈，乙二醇+酒精+甘油配比成不导电液体，一个磁感材料的小球预先在场外装好或工厂化定制好，整体安装在轻质框架预留孔上，如图4所示；
S3、容器外部端口配置线圈连接器连接电信号采集仪，采集仪另一端可连接事先设定好程序的调解器，如图5所示；
S4、当吊杆角度发生变化时，小球就会移动，感应线圈电压发生变化，会传输至调解器，当倾斜角度为α度时，会自动报警。
S1、S2、S3和S4步骤中外部设置的调解器、传感器共同监测，且在数据终端平台经计算机处理。
S1、S2、S3和S4步骤中公式计算包含以下：具体示意见图6，以一个断面吊杆摆动小球移动为例，假设吊杆长为2L，小球在中心位置，吊杆摆动小球移动了ΔL，转动角度为α，根据相似三角形原理可得移动后的小球距离原来吊杆水平长度为X1＝ΔL×sinα，假设此时这点吊杆的轴力为T，则变化的弯矩M＝T×ΔL，由于此时角度为α，则每个单位的角度对应的弯矩为M0＝M/α，此时，假设变化的电压为V，因此，每个单位的角度对应的电压为V0＝V/α。因此，当利用已知角度和已知变化电压彼此对应时，之后再测量其它变化的电压时，亦可知对应的角度，再根据上述求解关系，变化的弯矩也可与变化的电压形成映射关系，从而利用变化的电压可间接的测出弯矩和对应的角度。
在本发明的描述中，需要理解的是，指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (4)
1.自锚式轨道悬索桥结构吊杆角度变化的监测方法，其特征在于：该监测方法涉及构件主要包括容器内置感应线圈，乙二醇+酒精+甘油配比成不导电液体，一个磁感材料的小球，外部端口配置线圈连接器，可拆卸调平的轻质框架及扣环；
在桥梁运营的过程中，为有效地起到在列车等动荷载的作用下，自锚式轨道悬索桥结构吊杆角度变化的监测，采用以下步骤：
S1、先将可调平框架安装固定在吊杆上，并调节框架平整度使其与吊杆平行轻质框架如图1、2所示，扣环如图3所示；
S2、容器内置感应线圈，乙二醇+酒精+甘油配比成不导电液体，一个磁感材料的小球预先在场外装好或工厂化定制好，整体安装在轻质框架预留孔上，如图4所示；
S3、容器外部端口配置线圈连接器连接电信号采集仪，采集仪另一端可连接事先设定好程序的调解器，如图5所示；
S4、当吊杆角度发生变化时，小球就会移动，感应线圈电压发生变化，会传输至调解器，当吊杆变化角度超过α度时，会自动报警。
2.根据权利要求1所述的自锚式轨道悬索桥结构吊杆角度变化的监测方法，其特征在于：所述吊杆变化角度在α度以内，不会报警；当吊杆变化角度超过α度时，会自动报警。
3.根据权利要求2所述的自锚式轨道悬索桥结构吊杆角度变化的监测方法，其特征在于：所述S1、S2、S3和S4步骤中外部设置的调解器、传感器共同监测，且在数据终端平台经计算机处理。
4.根据权利要求3所述的自锚式轨道悬索桥结构吊杆角度变化的监测方法，其特征在于：所述S1、S2、S3和S4步骤中公式计算包含以下：具体示意见图6，以一个断面吊杆摆动小球移动为例，假设吊杆长为2L，小球在中心位置，吊杆摆动小球移动了ΔL，转动角度为α，根据相似三角形原理可得移动后的小球距离原来吊杆水平长度为X1＝ΔL×sinα，假设此时这点吊杆的轴力为T，则变化的弯矩M＝T×ΔL，由于此时角度为α，则每个单位的角度对应的弯矩为M0＝M/α，此时，假设变化的电压为V，因此，每个单位的角度对应的电压为V0＝V/α，因此，当利用已知角度和已知变化电压彼此对应时，之后再测量其它变化的电压时，亦可知对应的角度，再根据上述求解关系，变化的弯矩也可与变化的电压形成映射关系，从而利用变化的电压可间接的测出弯矩和对应的角度。
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