[发明专利]一种测量桥梁受弯构件内力的传感器组件及方法

说明书

本发明公开了一种测量桥梁受弯构件内力的传感器组件和方法，包括立柱、变形板、稳定板、上缘应变测试传感器、下缘应变测试传感器和倾角传感器；所述立柱与桥梁的受弯构件连接，所述变形板和稳定板分别设置在立柱之间，所述变形板设置在立柱的顶端位置，所述稳定板设置在变形板下端位置；所述倾角传感器设置在变形板上，所述上缘应变测试传感器和下缘应变测试传感器成对设置在变形板上下端面相匹配位置处；所述倾角传感器设置在变形板上，所述上缘应变测试传感器和下缘应变测试传感器沿倾角传感器对称设置；1)本发明利用一个传感器组件，便捷、高效的对受弯构件的内力进行间接测试，对于判断结构受力状态具有直观、清晰的优点。

技术领域

本发明涉及桥梁结构测试技术领域，尤其是一种测量桥梁受弯构件内力的传感器组件及方法。

背景技术

结构内力是结构的重要力学特征，桥梁结构大多属于受弯构件。受弯构件主要承受弯矩和剪力的作用，这两项内力的测试目前多采用应变测试的方式进行。

应变测试的最大问题是对于开裂构件或其他损伤的构件，应变只能反映局部测试点的受力状态，不能反映整个构件某一区域的受力状态。应变测试对于表面有附属层覆盖的情况无法进行，所以多数要在梁底进行测试，操作很不方便。

目前对于结构内力进行测试的传感器主要是索类结构较为成熟，采用振动方法测试其频率，然后进行换算得到绝对索力，这种方法在索支撑结构的测试中开展较多，也能很好地进行结构内力的计算和分析。

按照规定，桥梁结构需要定期进行加载试验。加载过程中，测试应变及位移数据，根据测试结果分析结构的受力状态和损伤情况。如果结构未发生损伤，测试结果小于理论结果；如果测试结果大于理论结果，则结构是否损伤以及损伤程度需要进一步进行承载力计算确定。

实际上影响结构损伤的直接因素是内力，通过内力的变化判断结构的损伤是从结构设计概念出发，按照作用效应的思路进行。内力比应力更具有宏观性，更能直接反应结构的受力状态。

但是，内力的测试无法高效的进行直接测量，而且现有技术中内力的测量无法做到高效动态测量，这给桥梁损伤精准测量带来了一定的困难。

发明内容

本发明的目的在于，针对目前桥梁损伤测量存在困难的问题，提供一种测量桥梁受弯构件内力的传感器组件及方法，采用测试倾角及应变组合的变化量，进而按照节点位移与内力之间的关系，进行测试区段的内力计算，高效的算出内力值；受弯构件的内力(弯矩和剪力)测试，能够为桥梁结构的静载试验提供新的测试参数，同时测试也可以转换为高频采集，进行结构动态内力测试；这种动态内力测试也可以用到桥梁结构监测系统中。

本方案是这样进行实现的：

一种测量桥梁受弯构件内力的传感器组件，传感器组件设置在桥梁的受弯构件上，包括立柱、变形板、稳定板、上缘应变测试传感器、下缘应变测试传感器和倾角传感器；所述立柱与桥梁的受弯构件连接，所述变形板和稳定板分别设置在立柱之间，所述变形板设置在立柱的顶端位置，所述稳定板设置在变形板下方位置；所述倾角传感器设置在变形板上，所述上缘应变测试传感器和下缘应变测试传感器成对设置在变形板上下端面相匹配位置处；所述倾角传感器设置在变形板上，所述上缘应变测试传感器和下缘应变测试传感器沿倾角传感器对称设置。

基于上述测量桥梁受弯构件内力的传感器组件，所述稳定板分别与立柱通过铰装置连接。

基于上述测量桥梁受弯构件内力的传感器组件，铰装置包括上部固定块、下部固定块、高弹性聚合块和低弹性橡胶块；所述上部固定块和下部固定块分别与其所在的立柱固定连接，所述稳定板设置在上部固定块和下部固定块之间，所述高弹性聚合块设置在稳定板与上部固定块或下部固定块之间的位置；所述低弹性橡胶块设置在稳定板与立柱之间。

基于上述测量桥梁受弯构件内力的传感器组件，所述上缘应变测试传感器、下缘应变测试传感器分别至少由2片应变片串联而成。