[发明专利]测量拉索索力的装置和方法

说明书

本申请公开一种测量拉索索力的装置和方法，涉及缆索体系桥梁的工程技术领域，装置包括：两个索箍，两个索箍用于间隔设于拉索上；至少一测量组件，测量组件包括数据发射器、第一长度测量器、及依次相连的第一刚性杆、第二长度测量器、弹性张紧构件、第二刚性杆；第一长度测量器包括一固定部和安装于固定部上的测量部，固定部设于第一刚性杆上，测量部穿过第二刚性杆上的环扣后与一索箍相连；第一刚性杆的自由端连接另一索箍；第二长度测量器的测量精度高于第一长度测量器；数据发射器与第一长度测量器、第二长度测量器均相连。在本申请中，装置设于拉索上，不局限施工拉索张拉阶段，能够在拉索的后期养护阶段测量拉索的长度，以供计算拉索的索力。

技术领域

本申请涉及缆索体系桥梁的工程技术领域，特别涉及一种测量拉索索力的装置和方法。

背景技术

随着社会的经济发展，大型梁桥的修建也逐渐增多，其中，斜拉桥、悬索桥、系杆拱桥等几百米甚至上千米的大跨度的缆索体系桥梁也承担着关键角色。缆索体系桥梁中的缆、索、吊系杆是重要的承重构件，这些承重构件的内力是否处于合理的范围内直接影响缆索体系桥梁的整体受力和线性平顺程度，因此，对这些承重构件的索力进行准确测量是桥梁建设或日常维护中的必要操作。

现有技术中，索力测量的方式多样，比如：千斤顶压力表测定法、压力传感器测定法、电阻应变片测定法、磁通量测定法、振动频率测定法等。但是，上述的索力测定法均存在一定的局限性。

其中，千斤顶压力表测定法是直接利用拉索张拉千斤顶配设精密压力表或液压传感器测的索力，其具有检测简便、且直接的优势，但该方法只适用于施工拉索张拉阶段，并且千斤顶倒用频繁、标定曲线误差难控制，因而测试精度并不高。

压力传感器测定法是在桥梁施工时，布设压力传感器在索的锚固端上，根据测量压力传感器所受的压力来测的索的索力，但是压力传感器的造价高、自身质量也大，并且施工不便，因此使用该方法测量索力不多。

电阻应变片测定法是早期的索力测定的方式，其直接在拉索上粘贴应变片，通过测量应变后，根据应变和应力之间的关系来直接求出索力，但是应变片不易防护，贴片存活率低，因此目前较少使用。

磁通量测定法是根据电磁感应原理，当给磁通量传感器通入电流时，就会在拉索的纵向产生磁场，磁化的拉索磁场会对传感器产生感应电动势，其感应电动势与拉索的内应力较敏感，通过标定这种关系，就可以监测拉索的应力变化，该方法的优点是其除磁化拉索外，不影响拉索的任何力学和物理特性，缺点是必须现场标定，并且受温度场、电磁场的干扰很大，同时测定费用也高昂。

振动频率测定法是在拉索上布设加速度传感器，通过人为或环境激励，得到拉索的震动频率，再利用振动频率和索力的简化公式作近似处理获得索力，该方法是当前桥梁拉索索力测定中应用较为普遍的一种方式，但也有局限性。具体来说，该方法是限定索拉两端铰支，对于短索或刚度较大的索并不适用；其次，受到实际应用条件限制，加速度传感器往往靠近锚固端设置，也容易造成长索基频不能直接测出，因而影响测试结构准确性；再次，该方法的测定受风、雨环境影响较大，恶劣天气下测试结果精度不高；同时，测试数据需要后期处理的工作量较大，这也对于运营期监测应用不利，并且，安装了减震器等复杂便捷条件的拉索，理论公式解析计算复杂。

可见，研发一种能够在拉索上常期监测以对索力进行准确测量的方法是非常必要的。

发明内容

本申请实施例提供一种测量拉索索力的装置和方法，本申请实施例提供的装置能够使用两个长度测量器准确获取在拉索上的两个索箍之间的长度，同时，索箍常态安装在拉索上，不局限于施工拉索张拉阶段，能够在拉索的后期养护阶段测量拉索的长度，以供计算拉索的索力使用；本申请实施例提供的基于上述的装置的方法，计算得到的拉索的索力受环境因素少，且计算简单，能够准确得到拉索的索力。

第一方面，本申请实施例提供了一种测量拉索索力的装置，所述装置包括：