[实用新型]一种基于索体应变的拉索内力测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及建筑施工技术领域，特别涉及一种基于索体应变的拉索内力测量装置。

背景技术

拉索是预应力空间结构、斜拉桥和悬索桥等预应力结构中的重要构件，拉索的内力是反映此类预应力结构状态的关键参数，因此，拉索的内力测量一直是工程领域中研究的热点和难点。

目前，已经研究出的拉索的内力测量方法有磁通量法、三点弯曲法、锚索计法、振动法和波动法等等，然而，上述内力测量方法均存在一定的局限性。磁通量法是利用拉索在磁场环境下被磁化后其磁导率与索力、温度及磁场强度等因素相关的特性，通过在拉索上布置的小型电磁传感器测定的磁导率变化来感应索力变化的方法，该方法精度和稳定性都较高，但需要预先标定磁导率与索力之间的关系，且套筒型的电磁传感器也需要在索体制作过程中事先安装在拉索上；三点弯曲法是使测力传感器上的三点与拉索表面接触，强迫索段产生一个类似三点弯曲的局部变形，然后利用变形后拉索的平衡条件求解索力，该方法在测力过程中需要人工操作，由于没有考虑拉索抗弯刚度的影响，它仅仅适用于小直径拉索的内力测量；锚索计法是在拉索的锚头上安装锚索计，通过对锚索计的应变测量来感知拉索内力，该方法的测量精度高，但是仅仅适用于穿心式锚头拉索的内力测量，且锚索计的费用较高；振动法是利用拉索内力与振动频率之间的关系来实现索力的测量，通常在拉索上布置加速度传感器以获取拉索在人工或环境激励下的振动数据，通过对数据进行时频分析可以得到拉索的振动频率，进而得出拉索内力，该方法对边界条件简单的拉索内力识别精度较高(如两端简支的拉索)，而对边界条件复杂的拉索内力识别困难较大，且受拉索垂度、抗弯刚度等影响较大；波动法是根据应力波在拉索中的传播速度与拉索张力的关系来测量索力，该方法一般借助人工激振，通过测量应力波经过拉索上固定两点的时间差求得波速，进而实现拉索内力的测量，该方法需要借助人工激振，不适用于需要大规模索力监测的工程。

可见，各种内力测量方法各有利弊，而能够通用且操作高效便捷的拉索内力测量装置并无相关文献记载。

发明内容

针对现有拉索的内力测量方法适用范围有限且测量成本高，而缺少能够通用且操作高效便捷的拉索内力测量装置的问题。本实用新型的目的是提供一种基于索体应变的拉索内力测量装置，它通过直接感知拉索的拉伸应变来测量索体的内力值，测量精度高而且成本低。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于索体应变的拉索内力测量装置，它包括：一对间隔设置并套设于拉索索体上的对合式的索夹，及固定于一对所述索夹上的光纤应变传感器和光纤温度传感器，所述光纤应变传感器和所述光纤温度传感器均与所述拉索的轴线平行，所述光纤温度传感器通过光缆与所述光纤应变传感器串接，所述光纤应变传感器和所述光纤温度传感器均与传感器接收器信号连接。

优选的，所述光纤应变传感器为光纤光栅应变传感器，所述光纤温度传感器为光纤光栅温度传感器。

优选的，每个所述索夹由两个具有半环形截面的索夹体拼装而成，即索夹体一和索夹体二，所述索夹体一和所述索夹体二通过高强螺栓连接固定。

优选的，每个所述索夹体一包括顶端设有槽口的基座及与所述槽口相配合的限位件，所述基座的槽口内设有一贯通的凹槽一，两个所述基座的凹槽一同轴且与所述拉索的轴线平行，所述光纤应变传感器的两端分别嵌设于两个所述凹槽一内并由限位件卡紧，所述限位件与所述基座螺栓连接固定。

优选的，所述限位件的底部还设有一具有弧面的凸块，所述凸块的弧面及所述凹槽一的弧面均与所述光纤应变传感器相配合。

优选的，所述索夹体一的顶端还设有贯通的凹槽二，所述光纤温度传感器的两端分别嵌设于所述凹槽二内，卡扣件设置于所述凹槽二的开口端并螺栓连接在所述索夹体一上。

本实用新型的效果在于：本实用新型的一种基于索体应变的拉索内力测量装置，光纤应变传感器和光纤温度传感器通过一对索夹固定于拉索索体，且两者通过光缆串接，该拉索内力测量装置安装在拉索索体上，通过直接感知拉索的拉伸应变来测量索体的内力值，测量的精度高，省去了事先标定等环节，成本低；应变感知采用光纤型传感器，被测信号以光波为载体，灵敏度高，信息容量大，抗电磁干扰，环境适应能力强；该拉索内力测量装置结构简单，拆装方便，能够安装于拉索索体上，可适用于不同形式拉索的内力测量；另外，该拉索内力测量装置操作简易，提高了工作效率，降低了测量成本，可用于需要大规模索力测量的工程。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的基于索体应变的拉索内力测量装置的结构示意图；

图2为图1的侧视图；