[实用新型]一种移动振动测试装置

说明书

本实用新型公开了一种移动振动测试装置，包括本体、控制单元和存储单元，本体上设有走行单元和测试单元，走行单元用于带动本体走行，测试单元包括振动传感器，振动传感器用于采集振动信号，控制单元分别与走行单元、测试单元、存储单元相连接，控制单元用于控制走行单元、测试单元和存储单元，存储单元用于存储振动信号；索力测试方法为启动测试装置，走行单元带动本体沿着索构件走行，在走行过程中测试单元连续测试索构件振动，并发送给控制单元，控制单元将测试时间和振动信号发送给存储单元进行存储；根据振动信号对索构件两端约束条件进行识别，求得索构件的索力。

技术领域

本实用新型涉及索力测试技术领域，特别涉及一种移动振动测试装置。

背景技术

索构件是土木工程中常用的受力构件，如斜拉桥中的斜拉索、悬索桥中的吊索、下承式拱桥中的吊杆、建筑中的索穹顶等，索构件通过张力参与整个结构受力，其受力状态直接关系到整个结构的安全性与可靠性，准确识别索构件的索力至关重要。

目前，索构件索力的测试方法主要有液压千斤顶测试法、压力传感器测试法、应变传感器测试法、磁通量传感器测试法、振动传感器测试法等。但在实际应用过程中，各方法均存在一定的不足。

(1)液压千斤顶测试法

在索构件安装过程中通常需要使用液压千斤顶对其进行张拉，此时通过读取液压千斤顶的液压表读数并根据公式换算，可得索构件的张拉索力。该方法无需额外测试仪器，具有原理简单、测试方便的优点。但该方法仅适用于索构件张拉阶段，在张拉结束后不适宜专门安装液压千斤顶进行索力测试。

(2)压力传感器测试法

在索构件安装过程中，可在索构件的锚固端安装压力传感器对索力进行测试。该方法直接对索力进行测量，具有测试精度高、测试结果稳定、易于实现在线测试等优点。但压力传感器造价昂贵，通常只在关键索构件上安装，不适用于大量索构件的索力测试。

(3)磁通量传感器测试法

在索构件上安装磁通量传感器，对置于磁场中的索构件钢材料的磁通量进行测量，根据磁通量密度与磁场强度可计算索构件磁导率，磁导率与钢材料的受力与温度相关，故可由磁导率变化量推算索力变化量。磁通量传感器具有构造简单、耐久性好等优点，且直接测量钢材料的磁通量，不受外层保护材料影响。但该方法只能测得索构件索力的变化量，需要在索构件安装阶段便开始跟踪测试，同时该方法的测试结果易受温度干扰。

(4)振动传感器测试法

由弦振动理论可知，索构件的振动频率与拉力、长度、质量以及刚度有关。在索构件上安装振动传感器，对索构件的横向振动进行测试，根据索的振动频率可以推算索的拉力。该方法成本低廉、操作简单，适用于安装、运营等各阶段的索力测试，在结构施工监控、荷载试验以及健康监测等领域具有广阔的应用空间。但该方法的测试结果受索构件两端的约束条件影响较大，通常假设索构件两端的约束条件为铰接或固接，仅使用索构件的振动频率来推算索的拉力，然而，索的振型同样与索的拉力存在对应关系，这种假设降低了索力测试结果的精度。

因此，考虑索的振动频率与振型可以实现对索两端约束条件的识别，在识别索两端约束条件后再对索力进行推算，可显著提高索力的测试精度。索的振型由两类分量组成，一类为正弦分量，一类为双曲分量。识别索两端约束条件的关键则在于精确分离上述两类分量。2018年，Chen等人提出了基于多个振动传感器测试的索构件振型正弦分量的拟合方法，但该方法存在以下不足：

(A)需要在索构件上均匀布设多个振动传感器，存在安装困难的不足，尤其对于竖直安装的长索构件，在其上部安装振动传感器难以实现；

(B)布设振动传感器数量不足时，将严重降低索构件高阶正弦振型分量的拟合精度，布设足够数量的振动传感器又降低了该方法的经济效益；