基于弹性形变的拉索索力测量方法及装置研究

摘要

在大型和特大型桥梁中,斜拉桥、悬索桥占有相当大的比例,是我国大跨径桥梁中应用最为广泛的桥型之一,其安全和健康问题备受关注。在这类桥梁中,拉索作为其核心构件,承担了桥梁的大部分荷载,其健康状况直接影响桥梁结构的内力分布、架构线型和整体的结构安全。准确测量拉索的受力状态是衡量桥梁拉索是否处于安全运营的一个重要指标。传统的拉索索力测量方法都有其固有的缺点,难以满足拉索索力的长期在线监测。因此,研究出一种测量精度高、使用寿命长、成本低廉、长期在线监测等优点的索力测量方法,是工程界亟待解决的问题。
　　 本文在综述国内外索力测量的各种方法的基础上,提出了基于弹性形变的拉索索力测量方法,并对测量装置进行设计,搭建实验平台,系统地做了拉力实验,分析实验数据,验证了拉索索力与拉索形变量之间的曲线关系。具体的研究内容如下:
　　 (1)掌握目前大型桥梁拉索索力测量的基本方法及原理,对桥梁拉索索力测量进行理论分析。通过分析桥梁拉索索力测量方法的研究现状,指出目前拉索索力测量方法存在的不足,并分析了索力在线监测的发展趋势。
　　 (2)对基于弹性形变的索力测量方法的原理进行研究,并在基于此原理的基础上,对索力测量装置进行了设计。
　　 (3)结合实际的测量需求,根据其测量精度、测量范围、测量频率等要求,对索力监测系统进行设计。
　　 (4)对索力监测系统进行开发,包括硬件的设计和应用程序的设计。
　　 (5)通过拉力实验,对测量方法的可行性进行验证,通过对实验数据的研究,分析实验的可重复性及测量精度。
　　 通过分析结果表明,本系统能实现通过拉索形变量的变化来测量拉索的索力值及索力的变化。对于文中的试验拉索,用文中的测量方法时,其索力测量范围为0～400KN,测量频率为1HZ。当其测量索力越大,测量精度越高,测量误差将可控制在1％以内,达到了设计要求。