[发明专利]悬索桥主缆与主索鞍动态接触状态监测装置及方法

权利要求书

1.一种悬索桥主缆与主索鞍动态接触状态监测装置，其特征在于，包括：

试验台座，试验台座上固定连接有主索鞍；

振动加载机构，用于模拟主缆受到的多维力振动，包括：主缆夹具和激振器，其中，所述主缆夹具固定在主缆上将主缆整形，激振器安装在夹具上；

索力加载机构，用于实现索力加载，包括：穿心式千斤顶和锚固螺母，其中，主缆两端与拉杆销接，拉杆穿过穿心式千斤顶，拉杆另一端用锚固螺母拧紧；

摩擦力监测机构，用于监测主缆与主索鞍间的摩擦力，包括电阻应变片、全桥电路和放大器，其中，所述电阻应变片包括多组，分别是：

第一电阻应变片，包括两组，两组第一电阻应变片对称设置在主索鞍的鞍槽槽壁两侧；

第二电阻应变片，包括两组，两组第二电阻应变片设置在主索鞍的鞍槽槽底且沿槽宽方向对称设置；

每一组电阻应变片包含四个应变片，它们组成全桥电路，全桥电路与放大器连接，放大器进一步与指示记录仪连接，指示记录仪经数据传输线与电脑终端连接；

主缆滑移监测机构，用于监测主缆滑移量，包括：两组表式通用长度测量工具、支架和焊接角铁，其中，焊接角铁焊接在主缆上，表式通用长度测量工具连同支架安装在主索鞍上，表式通用长度测量工具的表头与角铁接触；

所述主缆包括若干根光纤传感器和若干根钢丝，所述光纤传感器由FBG光栅经柔性材料封装后放置于金属软管中，并与金属软管组成一体，金属软管与主缆钢丝等直径，封装有光纤传感器的金属软管用于替代一束索股中的某几根钢丝；

在光纤终端连接一个光谱分析仪。

2.根据权利要求1所述的悬索桥主缆与主索鞍动态接触状态监测装置，其特征在于，所述主缆包括若干束索股单元，若干束索股单元在所述主索鞍的鞍槽内沿鞍槽宽度方向均匀分割为多列，每列索股之间通过隔板隔开，光纤传感器在每束索股单元中的底层左侧边缘以及底层中央各布置一个。

3.根据权利要求1所述的悬索桥主缆与主索鞍动态接触状态监测装置，其特征在于，所述表式通用长度测量工具为百分表。

4.一种基于权利要求1～3中任一所述悬索桥主缆与主索鞍动态接触状态监测装置对主缆与主索鞍间的摩擦力进行监测的方法，其特征在于，

主缆夹具固定在主缆上将主缆整形，激振器安装在夹具上，利用激振器的振动模拟主缆受到的多维力振动；

将组成主缆的所有索股视为一个整体，当主缆与主索鞍发生相对滑移时，它们之间产生的总摩擦力的方向将与鞍槽圆弧面相切，对主索鞍进行受力分析，将总摩擦力分解为水平方向上的摩擦分力F_x与竖直方向上的摩擦分力F_y，水平方向上的摩擦分力F_x将对主索鞍产生一个逆时针方向的弯矩，竖直方向上的摩擦分力F_y将对主索鞍产生竖直方向的压应力；通过所述第一电阻应变片测量竖直方向上的摩擦分力F_y；通过所述第二电阻应变片测量水平方向上的摩擦分力F_x。

5.一种基于权利要求1～3中任一所述悬索桥主缆与主索鞍动态接触状态监测装置监测主缆滑移量的方法，其特征在于，

主缆夹具固定在主缆上将主缆整形，激振器安装在夹具上，利用激振器的振动模拟主缆受到的多维力振动；

通过读取所述表式通用长度测量工具的读数得到主缆滑移量。

6.一种基于权利要求1～3中任一所述悬索桥主缆与主索鞍动态接触状态监测装置监测主缆应力的方法，其特征在于，

主缆夹具固定在主缆上将主缆整形，激振器安装在夹具上，利用激振器的振动模拟主缆受到的多维力振动；

光经过FBG光栅时其波长、频率发生变化，所述光谱分析仪检测到光波长的变化，进一步将波长信号输入到信号分析设备，建立波长信号与应力信号的对应关系，即实现应力检测。

7.一种基于权利要求4中所述悬索桥主缆与主索鞍动态接触状态监测装置监测主缆应力的方法，其特征在于，

所述主缆和主索鞍水平方向上的摩擦分力F_x通过如下公式得到：

F_x＝Σ_x×S_x，其中，Σ_x为主索鞍鞍槽与主缆在水平方向上总的接触应力，S_x为主索鞍鞍槽与主缆在水平方向上的总接触面积；

所述主缆和主索鞍竖直方向上的摩擦分力F_y通过如下公式得到：

F_y＝Σ_y×S_y,其中，Σ_y为主索鞍鞍槽与主缆在竖直方向上总的接触应力，S_y为鞍槽与主缆在y方向上的总接触面积。