CN205607577U - 附着式索力检测装置 - Google Patents

Abstract

附着式索力检测装置，包括第一拉索夹持器和第二拉索夹持器，第一拉索夹持器和第二拉索夹持器上设有内部夹持孔，第一拉索夹持器上设有传感器夹座，第二拉索夹持器上设有传感器限位支座，传感器夹座和传感器限位支座之间设有位移传感器，位移传感器包括传感器探针和杆身；传感器探针设于杆身内；位移传感器的杆身固定于传感器夹座上，位移传感器的探针顶端与传感器限位支座连接；还设有动态位移采集仪，动态位移采集仪通过传输电缆与位移传感器连接。本实用新型适用范围广，安装简便，测试精度高，费用较低。

Description

附着式索力检测装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于桥梁工程领域的拉索构件索力变化测量的测试装置，具体的说是涉及一种用于桥梁运营期间进行拉索的索力变化测量的测试装置。

背景技术

悬索桥、斜拉桥、中承式拱桥等大型桥梁结构和斜拉网格结构等大跨度空间结构作为大型公共基础设施，对其运营期的健康状态进行监测是十分重要的。作为上述结构体系中最重要的受力构件之一，拉索构件在运营期间的索力大小的动态变化情况是分析上述结构体系运营状态是否满足安全要求的重要基础数据。

现有技术中，常用的拉索索力测试装置有利用压力表测定的测试装置、利用压力传感器测定的测试装置、利用频谱测定的测试装置、利用磁通量测定的测试装置、利用附着式光纤光栅传感器测定的测试装置。

其中，利用压力表测定的测试装置是在进行拉索张拉时，根据张拉千斤顶的油压表读数，直接计算拉索的索力，该方法测量的拉索索力准确，但由于拉索张拉施工完成，卸除张拉千斤顶后，就无法再利用此方法读取拉索索力，因此不适用于拉索索力的长期监测。

利用压力传感器测定的测试装置是在拉索安装施工时，在拉索锚头和拉索锚座之间安装压力传感器，通过测量压力传感器承受的压力大小测定拉索索力，这种检测方法对拉索索力的测试精度较高，同时也适用于拉索构件运营期间的索力大小的变化情况测试，但压力传感器造价昂贵，且必须在拉索施工期间安装完成，因此仅用于对若干重点关注拉索进行运营期拉索大小变化的检测，同时无法用于未安装压力传感器的既有拉索的运营期索力大小变化的检测。

利用频谱测定的测试装置是利用牢固附着在拉索上的加速度传感器，测试拉索在环境激励下的振动时程曲线，通过频谱分析求解拉索振动频率，再利用拉索的振动频率与索力间的函数公式求得拉索索力值；该方法测试成本低，拉索索力测试精度能满足工程测试要求，但由于测试方法复杂，一次测试耗时较长，无法满足进行拉索运营期间索力大小动态变化测量的采样频率的要求。

利用磁通量测定的测试装置是利用拉索应力变化会导致其磁通量变化的原理进行索力测试，该方法需要在拉索安装施工期间进行拉索磁通量初值和磁通量与拉索索力变化相关性函数公式的标定，否则无法进行运营期拉索索力的检测，因此也并不适用于未标定的既有拉索的运营期索力变化测量。

利用附着式光纤光栅传感器测定的测试装置是利用牢固附着在拉索上，具有一定标距的光纤光栅传感器测定标距内拉索的伸长量，再利用标距内拉索伸长量与索力变化间的函数公式求得拉索索力变化值；该方法可适用于既有拉索的运营器索力动态变化的测试，但光栅光纤传感器自身的轴向刚度会导致测试结果产生一定的误差，而且不同厂家的光纤光栅传感器不具有通用性，需要配套各自专用的调解终端，导致测试系统费用高昂。

上述拉索索力测试装置用于既有拉索运营期的索力大小动态变化的测量均存在一定的局限性，适用范围局限，用于既有拉索运营期的安全性监测中实施效果不理想或费用高昂，难以广泛应用。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，克服上述背景技术的不足，提供一种适用范围广，安装简便，测试精度高，费用较低的附着式索力检测装置。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是，一种附着式索力检测装置，包括第一拉索夹持器和第二拉索夹持器，所述第一拉索夹持器和第二拉索夹持器上设有内部夹持孔，所述第一拉索夹持器上设有传感器夹座，所述第二拉索夹持器上设有传感器限位支座，所述传感器夹座和传感器限位支座之间设有位移传感器，所述位移传感器包括传感器探针和杆身；所述传感器探针设于杆身内；所述位移传感器的杆身固定于传感器夹座上，位移传感器的探针顶端与传感器限位支座连接；还设有动态位移采集仪，所述动态位移采集仪通过传输电缆与位移传感器连接。

进一步，还设有全封闭的防护罩，所述第一拉索夹持器、第二拉索夹持器、位移传感器、传感器限位支座和传感器夹座位于防护罩内。

进一步，所述第一拉索夹持器和第二拉索夹持器的内部夹持孔内表面粘贴有高阻尼橡胶垫片。

进一步，所述第一拉索夹持器包括可相互抱合的第一上夹持块和第一下夹持块，所述第一上夹持块和第一下夹持块抱合后形成内部夹持孔；所述第二拉索夹持器包括可相互抱合的第二上夹持块和第二下夹持块，所述第二上夹持块和第二下夹持块抱合后形成内部夹持孔。

进一步，所述传感器夹座由夹座底板、梯形夹板组成，所述夹座底板固定于第一拉索夹持器上；所述梯形夹板固定于夹座底板上，梯形夹板内形成内部夹孔，所述位移传感器的杆身固定于梯形夹板的内部夹孔中。

进一步，所述内部夹孔的直径比位移传感器的杆身直径大0.10-0.15mm。

进一步，所述梯形夹板由第一夹板和第二夹板组成，所述第一夹板和第二夹板的相向侧各开有半圆槽，两个半圆槽拼合形成内部夹孔，所述第一夹板和第二夹板通过紧固螺栓连接，可通过紧固螺栓锁紧第一夹板和第二夹板。

进一步，所述传感器限位支座由支座底板和限位板组成；所述支座底板固定于第二拉索夹持器上，所述限位板固定于支座底板上，所述传感器探针的顶端与限位板连接。

进一步，所述限位板上设有与传感器探针顶端形状匹配的凹坑，所述传感器探针顶端置于限位板的凹坑中。

进一步，所述限位板的厚度为2.0-2.5mm。

与现有技术相比，本实用新型的优点如下：适用于桥梁运营期间各类拉索构件的索力变化的动态测试，可用于拉索的短期测试，也可用于拉索的长期监测，适用范围广；具有测试精度高、安装简便和费用较低的特点，能有效测量既有拉索构件在运营期使用中索力大小动态变化情况，用于既有拉索运营期的安全性监测中实施效果显著。

附图说明

图1是本实用新型实施例的结构示意图。

图2是图1所示实施例的I-I横剖面图。

图3是图1所示实施例的II-II横剖面图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步详细描述。

参照图1、图2，本实施例包括第一拉索夹持器2a和第二拉索夹持器2b，所述第一拉索夹持器2a、第二拉索夹持器2b上设有内部夹持孔，第一拉索夹持器2a、第二拉索夹持器2b的内部夹持孔内表面粘贴有0.18mm厚的高阻尼橡胶垫片10，防止拉索夹持器抱紧拉索1时对拉索1表面防护层造成伤害；第一拉索夹持器2a上设有传感器夹座13，传感器夹座13通过螺钉固定于第一拉索夹持器2a上；第二拉索夹持器2b上设有传感器限位支座4，传感器限位支座4通过螺钉固定于第二拉索夹持器2b上；传感器夹座13和传感器限位支座4之间设有位移传感器3，位移传感器3包括传感器探针14和杆身；传感器探针14设于杆身内；位移传感器3的杆身固定于传感器夹座13上，位移传感器3的探针14顶端与传感器限位支座4连接；还设有动态位移采集仪7，动态位移采集仪7通过传输电缆6与位移传感器3连接。传输电缆6是位移传感器3和动态位移采集仪7之间的信号传输媒介，实现位移测试信号的可靠传输。

还设有防护罩5，第一拉索夹持器2a、第二拉索夹持器2b、位移传感器3、传感器限位支座4和传感器夹座13位于防护罩5内，防护罩5为全封闭结构，避免外界环境对拉索夹持器（第一拉索夹持器2a和第二拉索夹持器2b）、位移传感器夹座13、位移传感器3和传感器限位支座4产生影响。防护罩5上开有供传输电缆6通过的小孔。

参照图2，第一拉索夹持器2a包括可相互抱合的第一上夹持块8a和第一下夹持块9a，第一上夹持块8a和第一下夹持块9a抱合后形成内部夹持孔；第二拉索夹持器2b包括可相互抱合的第二上夹持块8b和第二下夹持块9b，第二上夹持块8b和第二下夹持块9b抱合后形成内部夹持孔。

传感器夹座13由夹座底板11、梯形夹板12组成，夹座底板11通过螺钉固定于第一拉索夹持器2a上；梯形夹板12固定于夹座底板11上，梯形夹板12内形成内部夹孔；位移传感器3的杆身固定于梯形夹板12的内部夹孔中，内部夹孔的直径比位移传感器3的杆身直径大0.12mm。

梯形夹板12由第一夹板和第二夹板组成，第一夹板和第二夹板的相向侧各开有半圆槽，两个半圆槽拼合形成内部夹孔，第一夹板和第二夹板通过紧固螺栓17连接，可通过紧固螺栓17锁紧第一夹板和第二夹板，当扭紧紧固螺栓17后，梯形夹板12会抱紧固定位移传感器3。

参照图3，传感器限位支座4由支座底板15和限位板16组成；支座底板15通过螺钉固定于第二拉索夹持器2b上，限位板16固定于支座底板15上，限位板16的厚度为2.2mm，采用高强度钢制成；传感器探针14的顶端与限位板16连接；限位板16上设有与传感器探针14顶端形状匹配的凹坑，传感器探针14顶端置于限位板16的凹坑中。

动态位移采集仪7是接收位移传感器3反馈电信号的终端设备，是在通用动态位移测试模块的基础上进行了二次开发，具有自动位移信号解算为拉索索力变化值，并进行存储的功能。

使用时，使测试拉索1从第一拉索夹持器2a、第二拉索夹持器2b的内部夹持孔穿出，在设定的标准间距上第一拉索夹持器2a和第二拉索夹持器2b各自紧握测试拉索1；测试拉索1索力变化时会引起两个拉索夹持器（第一拉索夹持器2a和第二拉索夹持器2b）间距离变化，从而引位移传感器3测试位移数据的变化。

本实用新型附着式拉索索力检测装置的索力变化值的计算方法为：根据两个拉索夹持器（第一拉索夹持器2a和第二拉索夹持器2b）间距离变化值计算出拉索索力变化值，计算公式如下：

△P=R×E×A×△s/S

△P为拉索应变变化值；

R为拉索索力修正系数；

E为拉索弹性模量；

A为拉索截面面积；

△s为位移传感器测量的相对位移变化量；

S为拉索夹持器间的相对距离标准值。

本实用新型之附着式拉索索力检测装置的安装方法，包括如下步骤：

A10、根据第一拉索夹持器2a和第二拉索夹持器2b间的标准距离要求，在测试拉索1上标记第一拉索夹持器2a和第二拉索夹持器2b准确的安装位置，在标记安装位置处将第一拉索夹持器2a的第一上夹持块8a和第一下夹持块9a拼合连接，使之牢固握紧测试拉索1；在标记安装位置处将第二拉索夹持器2b的第二上夹持块8b和第二下夹持块9b拼合连接，使之牢固握紧测试拉索1；

A20、用螺钉将传感器夹座13牢固连接在第一拉索夹持器2a的第一上夹持块8a和第一下夹持块9a上，再用螺钉牢固连接传感器限位支座4在第二拉索夹持器2b的第二上夹持块8b和第二下夹持块9b上；将位移传感器3的杆身放入传感器夹座13的梯形夹板12的内部夹孔中，让传感器探针14顶端准确进入传感器限位支座4的限位板16的凹坑内，当传感器探针14达到预定的压缩量后，扭紧紧固螺栓17牢固固定位移传感器3的杆身于梯形夹板12的内部夹孔中。

A30、将传输电缆6与位移传感器3连接，安装防护罩5，将第一拉索夹持器2a、第二拉索夹持器2b、传感器夹座13、位移传感器3和传感器限位支座4封闭在防护罩5内，传输电缆6通过预设小孔穿出防护罩5。

A40、将传输电缆6与动态位移采集仪7连接，读出位移传感器3的初始位移值作为基准数据，设定采样频率等参数后，即可对测试拉索索力变化进行连续测试。

本实用新型附着式拉索索力检测装置适用于桥梁运营期间各类拉索构件的索力变化的动态测试，可用于拉索的短期测试，也可用于拉索的长期监测，适用范围广。本实用新型的附着式拉索索力检测装置具有测试精度高、安装简便和费用较低的特点，能有效测量既有拉索构件在运营期使用中索力大小动态变化情况，用于既有拉索运营期的安全性监测中实施效果显著。

本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种修改和变型，倘若这些修改和变型在本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则这些修改和变型也在本实用新型的保护范围之内。

说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种附着式索力检测装置，其特征在于：包括第一拉索夹持器（2a）和第二拉索夹持器（2b），所述第一拉索夹持器（2a）和第二拉索夹持器（2b）上设有内部夹持孔，所述第一拉索夹持器（2a）上设有传感器夹座（13），所述第二拉索夹持器（2b）上设有传感器限位支座（4），所述传感器夹座（13）和传感器限位支座（4）之间设有位移传感器（3），所述位移传感器（3）包括传感器探针（14）和杆身；所述传感器探针（14）设于杆身内；所述位移传感器（3）的杆身固定于传感器夹座（13）上，位移传感器（3）的探针（14）顶端与传感器限位支座（4）连接；还设有动态位移采集仪（7），所述动态位移采集仪（7）通过传输电缆（6）与位移传感器（3）连接。

2.如权利要求1所述的附着式索力检测装置，其特征在于：还设有全封闭的防护罩（5），所述第一拉索夹持器（2a）、第二拉索夹持器（2b）、位移传感器（3）、传感器限位支座（4）和传感器夹座（13）位于防护罩（5）内。

3.如权利要求1或2所述的附着式索力检测装置，其特征在于：所述第一拉索夹持器（2a）和第二拉索夹持器（2b）的内部夹持孔内表面粘贴有高阻尼橡胶垫片（10）。

4.如权利要求1或2所述的附着式索力检测装置，其特征在于：所述第一拉索夹持器（2a）包括可相互抱合的第一上夹持块（8a）和第一下夹持块（9a），所述第一上夹持块（8a）和第一下夹持块（9a）抱合后形成内部夹持孔；所述第二拉索夹持器（2b）包括可相互抱合的第二上夹持块（8b）和第二下夹持块（9b），所述第二上夹持块（8b）和第二下夹持块（9b）抱合后形成内部夹持孔。

5.如权利要求1或2所述的附着式索力检测装置，其特征在于：所述传感器夹座（13）由夹座底板（11）、梯形夹板（12）组成，所述夹座底板（11）固定于第一拉索夹持器（2a）上；所述梯形夹板（12）固定于夹座底板（11）上，梯形夹板（12）内形成内部夹孔，所述位移传感器（3）的杆身固定于梯形夹板（12）的内部夹孔中。

6.如权利要求5所述的附着式索力检测装置，其特征在于：所述内部夹孔的直径比位移传感器（3）的杆身直径大0.10-0.15mm。

7.如权利要求5所述的附着式索力检测装置，其特征在于：所述梯形夹板（12）由第一夹板和第二夹板组成，所述第一夹板和第二夹板的相向侧各开有半圆槽，两个半圆槽拼合形成内部夹孔，所述第一夹板和第二夹板通过紧固螺栓（17）连接，可通过紧固螺栓（17）锁紧第一夹板和第二夹板。

8.如权利要求1或2所述的附着式索力检测装置，其特征在于：所述传感器限位支座（4）由支座底板（15）和限位板（16）组成；所述支座底板（15）固定于第二拉索夹持器（2b）上，所述限位板（16）固定于支座底板（15）上，所述传感器探针（14）的顶端与限位板（16）连接。

9.如权利要求8所述的附着式索力检测装置，其特征在于：所述限位板（16）上设有与传感器探针（14）顶端形状匹配的凹坑，所述传感器探针（14）顶端置于限位板（16）的凹坑中。

10.如权利要求8所述的附着式索力检测装置，其特征在于：所述限位板（16）的厚度为2.0-2.5mm。