[发明专利]主缆多点变载弯曲疲劳监测装置及其监测方法

说明书

本发明公开了一种主缆多点变载弯曲疲劳监测装置及其监测方法，装置包括支撑基架，桥梁系统，第一负载机构、第二负载机构以及状态监测系统。所述第一负载机构用于模拟加筋梁对桥梁提供的负载；所述第二负载机构用于模拟主缆受到的动态负载。本发明能够实时监测在相同负载下不同移动速度和不同负载相同移动速度的弯曲疲劳实验，模拟在不同车速和不同质量的车载对主缆的作用，同时能够实时监测在交变载荷作用下，主缆受力情况及不同部位的变形。

技术领域

本发明涉及桥梁技术领域，尤其是一种适用于悬索桥主缆受到交变载荷作用时，主缆多点变载弯曲疲劳监测装置及其监测方法。

背景技术

主缆以索塔、散鞍座支墩为支撑，两端锚固于锚定或梁端，是悬索桥的主要承重构件；主缆主要受到自重恒载，加筋梁恒载和车辆产生的活载作用，所以主缆是悬索桥结构受力的生命线，对于车辆的安全行驶和悬索桥的服役年限具有决定性作用。主缆作为一种柔性结构，绕过曲率半径小的鞍座时产生局部弯曲应力；当受到竖向荷载变形较大时，主缆中丝与股之间由于受力不均匀，主缆的丝股之间会产生磨损。用于紧箍和保持主缆形状的索夹，当受到外部荷载作用发生转动时，主缆在索夹附近产生局部弯曲应力。在悬索桥服役期间，主缆长期受到弯曲应力的作用，导致主缆局部钢丝发生裂纹萌生、扩展和最终断裂，严重影响主缆的承载强度和使用寿命。

现有的疲劳试验机主要用于测试电梯、起重机和矿井提升领域使用钢丝绳的疲劳寿命。如:专利号为：ZL 03254225.9公开了一种钢丝绳与滑轮疲劳试验装置，测试起重机运行时钢丝绳绕滑轮的疲劳性能；专利号为：ZL 200810032468.3公开了一种电梯用钢丝绳弯曲疲劳状态试验台，通过曳引轮、张紧轮和多个导向轮实现电梯内钢丝绳正向和反向组合弯曲状态的模拟。专利号为：201020676850.0公开了一种钢丝绳变载弯曲疲劳试验机，通过对钢丝绳施加不同的交变载荷，来测试钢丝绳在实际工况下的疲劳寿命。上述试验机，仅针对起重机、电梯和矿井提升钢丝绳的弯曲疲劳试验装置，然而悬索桥主缆在实际工况下，产生的弯曲应力主要由绕过曲率半径小的鞍座产生的局部弯曲应力以及索夹转动时产生的局部弯曲应力，与上述工况产生的弯曲应力不同，因此这些疲劳试验装置不适用于悬索桥主缆的变载弯曲疲劳监测装置。

目前还没有专门测试主缆多点变载弯曲疲劳监测装置，因此提出一种针对悬索桥主缆的多点变载弯曲疲劳试验装置，探究悬索桥主缆受到交变载荷作用下的主要失效形式，研究主缆丝股之间的磨损和不同部位弯曲应力对主缆疲劳强度的影响，对研究主缆钢丝失效形式以及主缆使用寿命的预测具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足之处，提供一种结构简单，监测方便，易于操作的主缆多点变载弯曲疲劳监测装置。

为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

一种主缆多点变载弯曲疲劳监测装置，包括：

支撑基架，所述的支撑基架包括底板、对称设置在底板两侧的两根支撑塔和两根固定基架；

桥梁系统，包括地锚、主缆锚头、主缆连接耳、主缆、鞍座、锁夹、上吊索锚、吊索、吊索下锚头和吊索连接耳，其中，每根固定基架上均设有地锚，主缆的两端分别通过主缆锚头与所述地锚连接；

锁夹包括多个，多个锁夹等间距排布在位于两根支撑塔之间的主缆中间部分，所述的锁夹下端依次通过上吊索锚、吊索、下吊索锚以及吊索连接耳与第一负载机构连接，所述第一负载机构用于模拟加筋梁对桥梁提供的负载；

所述第一负载机构包括：负载架，所述负载架设置在主缆中间部分正下方，负载架的上端与所述吊索连接耳连接，负载架上设有与所述锁夹相同间距的挂钩，通过在挂钩上悬挂不同的负载，模拟不同质量的加筋梁对吊索和主缆的作用力；

第二负载机构，设置在所述负载架下方，用于模拟主缆受到的动态负载，包括：