[发明专利]拉线塔主柱刚度测量实验系统及方法

权利要求书

1.一种拉线塔主柱刚度测量实验系统，用于测量拉线塔主柱的弯曲刚度和扭转刚度，其特征在于：包括拉线塔主柱（2），所述的拉线塔主柱（2）水平放置，其拉线塔主柱（2）根部的固定板（3）固定于竖直放置的支撑架（5）上，支撑架（5）保持固定不动，在拉线塔主柱（2）顶部一侧焊接扭矩加载支架（1）；还包括激光发射器（6）和塔尺（4），激光发射器（6）发射的激光指向塔尺（4），在塔尺（4）读取拉线塔主柱（2）加载弯曲载荷和扭转载荷前后的变形量；在测量拉线塔主柱的扭转刚度时，在扭矩加载支架（1）上悬挂重物，两个激光发射器（6）固定于拉线塔主柱（2）顶部的左右两侧，两个塔尺（4）分别置于拉线塔主柱（2）顶部两侧，两个激光发射器（6）发射的激光束分别指向两个塔尺（4）的刻度。

2.根据权利要求1所述的拉线塔主柱刚度测量实验系统，其特征在于：在测量拉线塔主柱的弯曲刚度时，在拉线塔主柱（2）顶部放置重物，激光发射器（6）设置于拉线塔主柱（2）根部，在拉线塔主柱（2）顶部的下表面设置有圆环（7），其中圆环（7）与激光发射器（6）处于拉线塔主柱（2）横截面的同一位置，并且圆环（7）内径与激光发射器（6）的激光束直径匹配，塔尺（4）置于拉线塔主柱（2）顶部正前方，激光发射器（6）的激光束经圆环（7）指向塔尺（4）的刻度。

3.根据权利要求2所述的拉线塔主柱刚度测量实验系统，其特征在于：所述的激光发射器（6）固定于三脚架上。

4.根据权利要求1所述的拉线塔主柱刚度测量实验系统，其特征在于所述的扭矩加载支架（1）包括一个水平杆和一个斜杆，其中水平杆的一端与拉线塔主柱（2）顶部的下表面固定连接，斜杆的一端与拉线塔主柱（2）顶部的上表面连接，并且斜杆的另一端与水平杆的另一端连接，水平杆和斜杆组成稳定三角形结构。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的拉线塔主柱刚度测量实验系统，其特征在于所述拉线塔主柱（2）包括采用边角钢制作的主材和斜材，主材和斜材组成无变坡的桁架，桁架根部利用等边角钢通过加强筋焊接在固定板（3）上，固定板（3）通过螺栓安装于支撑架（5）上。

6.一种拉线塔主柱刚度测量方法，其特征在于包括弯曲刚度测量方法和扭转刚度测量方法，

弯曲刚度测量方法的具体步骤：

1)首先利用手持式激光测距仪自带的水平仪标定激光发射器（5）水平，将其置于拉线塔主柱（2）根部，并固定于三脚架上，使得激光与拉线塔主柱（2）平行，穿过拉线塔主柱（2）顶部的圆环（7），并打在设置与拉线塔主柱（2）前方的塔尺（4）上，记录此时塔尺（4）上的读数；

2)将重物固定在拉线塔主柱（2）顶部，调整三脚架的旋钮，使得激光发射器（6）发射的激光再次穿过圆环（7），并打在塔尺（4）上，记录塔尺（4）上读数，与步骤1中读数对比，可以得到两次的读数之差a；

3)使用手持式激光测距仪测量激光发射器（6）根部到圆环（7）的距离b和激光发射器（6）顶端到塔尺的距离c，由相似原理可以得到，拉线塔主柱（2）顶端的位移d=a×b/c，此时得到的即为拉线塔主柱（2）顶端的弯曲变形量；

4)由梁杆结构的弯曲变形公式可得，拉线塔主柱（2）的弯曲刚度，其中F为所施加重物的重量，l为拉线塔主柱（2）未变形前的长度，为拉线塔主柱（2）的挠度，的具体数值为位移d三次计算值的平均值；

扭转刚度测量方法的具体步骤：

1) 首先把两个激光发射器（5）固定在拉线塔主柱（2）顶部的左右两侧，利用手持式激光测距仪自带的水平仪标定激光发射器（5）水平，使得激光水平打到位于拉线塔主柱（2）两侧的塔尺（4）上；

2)将重物通过绳索固定在拉线塔主柱（2）顶部的扭矩加载支架（1）上，待拉线塔主柱（2）稳定后，记录两个塔尺（4）上的读数m和n；

3)使用手持式激光测距仪测量两个塔尺（4）间的水平距离L，则拉线塔主柱（2）的扭转角φ的正切值tanφ=(m-n)/L，进而求得扭转角φ=arctan((m-n)/L)；

4) 由薄壁杆结构的扭转变形公式，得拉线塔主柱（2）的扭转刚度，L为未变形拉线塔主柱（2）的长度，T为拉线塔主柱上施加的扭矩。