一种基于区间式长效测力技术的拉索结构的制作方法

本申请涉及一种拉索结构，尤其涉及一种基于区间式长效测力技术的拉索结构，属于桥梁及建设工程。

背景技术：

1、随着国家经济实力的不断增强，国家在基础建设方面也加大了投资力度，各种桥梁、建筑的建设也越来越多。在大跨度的桥梁建设中，通常为悬索桥及斜拉桥，此结构中的主缆、吊杆、拉索是桥梁的生命线。然而，桥梁在建造和使用的过程中，由于受到环境、有害物质的侵蚀、车辆、风、地震、疲劳、人为因素等作用，以及材料自身性能的不断退化，导致结构各部分就产生不同程度的疲劳和损伤。这些损伤如果不能及时得到检测和维修，轻则影响行车安全和缩短桥梁使用寿命，重则造成严重的安全事故。大型建筑结构也同样普遍使用预应力体系作为结构的主要受力件。因此，桥梁及建筑结构的监测系统是安全保障的重要措施。

2、拉索索力监测是结构安全监测系统重要组成部分，目前市场上针对拉索索力的施工监控和长期监测的测量技术主要有：油压法测量技术、压力环传感器测量技术、磁通量传感器测量技术、光纤光栅测量技术。其中，油压测量法测拉索索力的原理是：在拉索锚具与结构之间设液压穿心千斤顶，当拉索受力时，读取油压表数值，并结合千斤顶活塞面积计算出拉索受力。该方式通常作为拉索施工张拉用，不适合作索力长期监控。磁通量测量拉索的原理是：在拉索或拉索中的钢丝上设线圈并上加电流，当拉索受力时，拉索(钢丝)伸长，线圈中的磁通量发生改变，测量出线圈内磁通变化量，与拉索受力成比例变化，标定出拉索受力与磁通量变化的关系，当磁通量变化时，即可知晓某时拉索的受力变化。测量精度极易受到周围磁场及环境温度影响；拉索、线圈反复充磁后，磁滞严重，影响测量精度；测量采集频率极低；难以更换。

3、光纤光栅测拉索的工作原理是：将光栅用胶粘剂粘接在一定形状的钢结构上，并以环状结构安装在拉索锚具与垫板之间，或者直接将光栅用胶粘剂粘接在受力筋上，当拉索受力时，光栅受压或受拉变形，其波长发生变化，标定出光栅波长变化与拉索受力之间的关系。当波长变化时，即可反向计算出拉索受力情况。光纤光栅传感精度虽高，但存在一些问题如光纤比较细极易断；传感器制作过程使用的胶粘剂存在老化和徐变，易脱落；光纤材料在交变应力下易疲劳。在使用光纤光栅压力环传感器测拉索索力过程中，一旦出现问题，难以更换。

4、应变式测力拉索的工作原理：用胶粘剂将应变片粘贴在钢丝或拉索受力结构中，当拉索受力时应变计生产应变，标定拉索受力与应变计的变形量，即可计算出拉索受力大小，同样也受胶粘剂、疲劳及基体材料伸长变化率与应变片伸长变化不一致等问题影响，目前在拉索索力监测使用上，也做成应变式压力环传感器形式，一旦出现问题，难以更换。

5、以上的测量方法均有缺点和局限性，如耐久性不足、后期运营难以更换、受温度及电磁干扰，精度不高，可靠性不好等，很难满足桥梁长期监测的要求。因此，如何提供一种结构原理简单、可靠性好、耐久性好、稳定性强、抗电磁干扰、测量精度高及运营期间传感设备可更换的测力拉索，是本领域技术人员所亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本申请的目的是针对现有的拉索索力监测装置耐久性不好，后期运营难以更换，同时可靠性和稳定性不佳，索力监测精度不高的缺陷和不足，本申请专利提供一种结构合理，安装和更换都很方便，可靠性和稳定性得到了提升，并且对索力的监测精度得到了提高，使用寿命长的一种基于区间式长效测力技术的拉索结构。

2、为实现上述第一个申请目的，本申请的技术解决方案是：一种基于区间式长效测力技术的拉索结构，包括索体和锚具，索体一端的拉索预应力筋通过锚具进行锚固，其特征在于：所述锚具的外端设置传感器固定架，传感器固定架上通过传感器固定件安装有长度变量传感器，长度变量传感器通过有线或无线方式与采集解析装置相连接，所述索体上任意点与锚具之间的区域或索体的中部某一区域为测力区间，测力区间内设置有与拉索预应力筋相平行或呈一定斜角的区间随动单元，区间随动单元将测力区间内受力时的长度变量信号传递给长度变量传感器。

3、进一步的，所述区间随动单元的一端以接触式与长度变量传感器连接固定或者区间随动单元的一端以非接触式方式与长度变量传感器进行对应设置感应板，区间随动单元的另一端通过固结点、反射板或短筋与测力区间内的一根或多根拉索预应力筋连接固定。

4、进一步的，所述传感器固定架上通过传感器固定件安装有接触式传感器，接触式传感器通过过渡连接头与区间随动单元的一端连接固定。

5、进一步的，所述传感器固定架上通过传感器固定件安装有非接触式传感器，非接触式传感器的端部感应部位与区间随动单元的一端对应设置。

6、进一步的，所述区间随动单元正对着非接触式传感器的一端安装有感应板，感应板与非接触式传感器对应设置，区间随动单元的表面套有护管。

7、进一步的，所述索体上在测力区间范围设置有正对着非接触式传感器的通过管，通过管在远离非接触式传感器的一端设置有反射板或短筋与测力区间内的一根或多根拉索预应力筋连接固定。

8、进一步的，所述测力区间的外围设置有保护罩，索体的表面设置有pe保护层。

9、本申请的有益效果是：

10、1.本申请采用了区间长度变量监测技术，能够方便的将长度变量监测装置设置在拉索预应力筋的任意位置，监测拉索任意区间段预应力筋受力时的长度变量，通过计算和换算得到索力值，进而实现了对索体整体受力的监测。

11、2.本申请结构合理，安装和更换都很方便，可靠性和稳定性得到了提高，抗干扰性强，并且对索力的监测精度得到了提高，使用寿命长，适用于新索桥及旧索桥的长期索力监测。

技术特征：

1.一种基于区间式长效测力技术的拉索结构，包括索体（1）和锚具（3），索体（1）一端的拉索预应力筋（2）通过锚具（3）进行锚固，其特征在于：所述锚具（3）的外端设置传感器固定架（4），传感器固定架（4）上通过传感器固定件（6）安装有长度变量传感器，长度变量传感器通过有线或无线方式与采集解析装置（16）相连接；所述索体（1）上任意点与锚具（3）之间的区域或索体（1）的中部某一区域为测力区间，测力区间内设置有与拉索预应力筋（2）相平行或呈一定斜角的区间随动单元（10），区间随动单元（10）将测力区间内受力时的长度变量信号传递给长度变量传感器。

2.根据权利要求1所述的一种基于区间式长效测力技术的拉索结构，其特征在于：所述区间随动单元（10）的一端以接触式与长度变量传感器连接固定或者区间随动单元（10）的一端以非接触式方式与长度变量传感器进行对应设置感应板（7），区间随动单元（10）的另一端通过固结点（13）、反射板（5）或短筋（15）与测力区间内的一根或多根拉索预应力筋（2）连接固定。

3.根据权利要求1所述的一种基于区间式长效测力技术的拉索结构，其特征在于：所述传感器固定架（4）上通过传感器固定件（6）安装有接触式传感器（8），接触式传感器（8）通过过渡连接头（12）与区间随动单元（10）的一端连接固定。

4.根据权利要求2所述的一种基于区间式长效测力技术的拉索结构，其特征在于：所述传感器固定架（4）上通过传感器固定件（6）安装有非接触式传感器（9），非接触式传感器（9）的端部感应部位与区间随动单元（10）一端对应设置感应板（7）。

5.根据权利要求1所述的一种基于区间式长效测力技术的拉索结构，其特征在于：所述区间随动单元（10）正对着靠近非接触式传感器（9）的一端安装有感应板（7），感应板（7）与非接触式传感器（9）对应设置，区间随动单元（10）的表面套有护管（11）。

6.根据权利要求1所述的一种基于区间式长效测力技术的拉索结构，其特征在于：所述传感器固定架（4）上通过传感器固定件（6）安装有非接触式传感器（9），索体（1）上在测力区间范围设置有正对着非接触式传感器（9）的通过管（14），通过管（14）远离非接触式传感器（9）尾部设置有反射板（5）。

7.根据权利要求1所述的一种基于区间式长效测力技术的拉索结构，其特征在于：所述测力区间的外围设置有保护罩（17），索体（1）的表面设置有pe保护层（18）。

技术总结
一种基于区间式长效测力技术的拉索结构，包括索体（1）和锚具（3），其特征在于：所述锚具（3）的外端设置传感器固定架（4），传感器固定架（4）上通过传感器固定件（6）安装有长度变量传感器，长度变量传感器与采集解析装置（16）相连接，索体（1）上任意点与锚具（3）之间的区域或索体（1）的中部某一区域为测力区间，测力区间内设置有与拉索预应力筋（2）相平行或呈一定斜角的区间随动单元（10），区间随动单元（10）的另一端与测力区间内的一根或多根拉索预应力筋（2）连接固定。本发明结构合理，可靠性和稳定性得到了提高，抗干扰性强，并且对索力的监测精度得到了提高，使用寿命长。

技术研发人员：姚永湖,郑永红,田山坡,宋顺心,韦谋超,刘涛,支燕武,刘海涛,李伟,叶明坤,吴昱,唐小丽
受保护的技术使用者：中国铁路设计集团有限公司
技术研发日：20221102
技术公布日：2024/1/13