索力测量

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光纤光栅的缆索锚固区索力测量传感器设计

光纤光栅的缆索锚固区索力测量传感器设计
刘立，陈伟民，章鹏，吴俊，刘浩
（重庆大学光电技术实验室，重庆４０４）００４
摘要：在光纤光栅传感器测量缆索索力的应用中，为了保证传感器的存活率以及解决超量程测量的问题，设计了
一
ｐＮ，ｏｄｉｅｅｔｂｌ．ｄｔｅｅｓｎｏｓａｅｐｔｉｔｈａｌａｃｏ，ｅｓｌｅｔｏｅｃｂｅｉｌｍｅｔｄｍ／ｇｏｒｐａａｉｔＡｎｎｔｅｓｒｕｏｔｅｃｂｅｎｈｒｔｎｉｔｓｆｈａｌｓｉｅｎｅ，ｎｉｙｈｈｒｎｅｔｍｐａｄｔｅｓｎｏｏｄａｎａｉｎｅｅｔｂｌ．ｎｅｓｒｉｇｏｔｉｅｒｙａｄｒｐａａｉｔｈｓｌｔｉｙ
ｄｃｙｓｒｉｅｖｄｆｏｃｂｅｂｄ．ｓｄｏｅａａｙｉｏｒｇａｌ，ｅｉｎｒｑｅｔｆｈｓｓｎｏｒｎｗｎａｅａｔａｎｄｒｅｒｍａｌｏｙＢａｅｎｔｎｌｓｓｆｉｅｃｂｅｄｓｇｅｕｓｓｏｉｅｓｒｅｋｏｓｉｈｂｄｔａｐｃａｅｓｕｔｒ，ｄｌｓｏｌｓｉｉｆａｋｇｉｈｍｕｔｂｔｈｄｕｔｈｎｈｒｍａｅｉ１Ｆｎｌ，ｐｘａｋｇｔｃｕｅｍｏｕｕｆｅａｔｔｏｃａｅｗｈｃｓｅｍａｃｅｐｗｉｔｅａｃｏｔｒ．ｉａｌｅｏｙｒｃｙｐｈａｙｇｕｔｉｒｉｃｎｉｓｄａｅｐｃａｅｌｙｒｏｍａｅｓｅｔｅｐｒｏｍａｃｆｔｅｓｎｏ，ｔｎｉｅｔａｅｌｅｗｉｍｃｏｓｉｏｓｕｅｓｔａｋｇａｅ．Ｔｋｕｈｅｆｒｎｅｏｈｅｓｒｅｓｌｔｓｓｒｈｌｈｒｅ

斜拉桥索力测试方法

斜拉桥索力测试方法作者：项沛来源：《科技探索》2013年第04期1.引言索力测试无论是在斜拉桥的建设过程中还是在其日常维护检测中都具有举足轻重的地位。

索力是否处在合理的范围内将直接影响结构的整体受力状态和线形的平顺程度，所以对拉索的索力进行定时的测试是斜拉桥、下承式拱桥和悬索桥等带索桥梁日常维护的重要内容。

经实践验证，进行索力测试时，不同的测试方法和不同的工程也存在较大的差异，这是由于不同的索力测试方法所需的计算参数不能准确测定，不同工程也因其具有自身特点和各异的环境因素所致。

索力测试前必须选定合适的测试方法，考虑到影响测试精度的各种因素，例如影响振动法测试精度的因素有：仪器、计算模式、边界条件、索长、外界环境、斜度以及垂度等。

当这些因素在索力测试时如果处理不当则会对测试结果造成不小的误差。

所以，对不同的索力测试方法及其影响因素进行分析显得格外重要。

2.索力测试方法2.1千斤顶压力表测定法现阶段斜拉桥的施工现场，斜拉索均使用千斤顶张拉，其原理为：千斤顶张拉油缸中的液压和斜拉索的拉力有直接的关系，所以我们可以根据精密压力表或液压传感器测定油缸的液压，然后就可根据液压反推出索力。

但此法现阶段还存在以下缺陷：（1）当拉索安装完成后，若还想用此法来测试索力将会变的十分困难和不便，工程量也很大。

（2）千斤顶在张拉过程中对拉索的锚杆螺纹会产生很大的损害。

（3）此法所得到的索力值只能代表张拉端的局部索力，不能代表整跟拉索的索力大小。

（4）在测试之前需要事先标定，如果标定粗糙，误差将会很难控制。

2.2 压力传感器测定法该方法一般与振动法联合使用，可作为对振动法测定索力结果的一种校核，已安装的传感器还可以在成桥后的运营阶段连续测定索力值，还适用于成桥后运营状态下的索力长期监控。

压力传感器测定法的原理是永久安装压力传感器在斜拉索的锚固端或张拉端，传感器的感应锚头的压力与斜拉索的索力成一定的比例关系，所以可通过传感器感应锚头的压力来反算斜拉索的索力，此法测量结果精度高，而且索力在索中的位置明确。

钢管混凝土系杆拱桥吊杆索力检测

总756期第二十二期2021年8月河南科技JournalofHenanScienceandTechnology

钢管混凝土系杆拱桥吊杆索力检测肖文杰程骞（安阳工学院土木与建筑工程学院，河南安阳455000）摘要：通过对某运营中钢管混凝土系杆拱桥进行建模分析，并在恒载情况下对该桥梁吊杆索力进行测试，测试方法选用振动频率法，对该方法的原理及应用进行进一步讨论。计算出本桥测试索力与成桥索力并进行比对，得出结论，为该桥梁吊杆的维修加固提供依据。关键词：系杆拱桥；索力；建模分析中图分类号：U446文献标识码：A文章编号：1003-5168（2021）22-0095-03

DetectionofSuspenderCableForceofaConcreteFilledSteelTubularTiedArchBridgeXIAOWenjieCHENGQian（SchoolofCivilandArchitecturalEngineering,AnyangInstituteofTechnology，AnyangHenan455000）

Abstract:Bymodelingandanalyzingaconcrete-filledsteeltubulartiedarchinoperation,andtestingthesuspendercableforceofthebridgeunderdeadload,thevibrationfrequencymethodisselectedasthetestmethod,andtheprin⁃

cipleandapplicationofthismethodarefurtherdiscussed.Thetestcableforceofthebridgeiscalculatedandcom⁃paredwiththecompletedcableforce,andaconclusionisdrawn,whichprovidesabasisforthemaintenanceandrein⁃forcementofthesuspenderofthebridge.Keywords:bowstringarchbridge；cableforce；modelinganalysis

磁通量索力测量系统设计及其应用分析

科学技术创新2021.02磁通量索力测量系统设计及其应用分析李君（广东省建设工程质量安全检测总站有限公司，广东广州510500）悬索桥拉索是支承型桥梁结构的核心构件，素来被人们称为悬索桥生命线，其实际使用状况直接关系到桥梁结构的正常使用和安全运营，关系到桥梁工程系统的可使用寿命，因此，对悬索桥拉索进行实时监测，及时了解拉索及桥梁工程服务状态的重要性不可忽视。

利用磁通量索力监测系统，可有效观测支承型桥梁结构悬索拉力大小和判断悬索结构安全性、稳定性和运营可靠性。

因此，本文对磁通量索力监测系统架构及其配置，甚至安装和修正方法的探讨与研究也就具备不可忽视的理论意义和现实价值。

1磁通量索力测量系统整体架构磁通量索力测量系统按传感器个数可分为单个传感器的磁通量索力测量系统拓扑结构和多个传感器的磁通量索力测量系统拓扑结构。

其中，单个传感器的磁通量索力测量系统拓扑结构主要采取传感器传输线直接与磁弹仪端口连接的方式，利用磁弹仪（磁通量采集仪）对单个磁通量传感器进行测量或逐个测量，直作的磁弹仪实时获取并显示测量索力值，或者将磁弹仪通过串口与电脑相连，由配套采集软件实现对数据信息的自动采集。

多个传感器的磁通量索力测量系统拓扑结构利用磁弹仪对多个级联磁通量传感器进行测量，磁通量传感器与开关集线箱相连，开关箱再与磁弹仪的数据端口和地址控制端口相连，直接操作磁弹仪实时获取并显示测量索力值，或者将磁弹仪通过有线或无线方式与远程电脑相连，由配套采集软件实现对数据信息的自动采集、分析、显示及存储，其架构如图1。

2索力监测系统的配置磁通量索力测量系统配置主要包括传感器选型和数据采集箱配置。

就传感器选型而言，磁通量索力测量系统每根拉索均可安装一台磁通量传感器，也可只选择重要截面上的拉索安装传感器。

在传感器与数据采集箱之间，往往需用专用信号线连接，并采取线管或线槽保护的方式保障连接线安全。

传感器传输线的距离大多被控制在300米以内，避免距离过长而使信号失真，以免数据不准确导致工程结构内力监测分析结果不科学。

斜拉索的索力测试

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中外公路
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斜拉索的索力测试
贺修泽，付晓宁
（岳阳市洞庭湖大桥管理局，湖南岳阳 +!+(((）
本文的创新性工作主要包括： (1)精确的计算出拉索的静力索长。这是测量索力的前提。因为现行公式的推导及计算均需用到拉索的静力索长。现行的规范公式建立在二次抛物线的基础上，文献[2.3]提出的公式虽然是建立在悬链线的基础上，但因为其为超越方程，必须用到牛顿-拉普森等方法，在现场的快速索长计算中，应用非常不方便。本文通过对某些条件的假设，推导出索长计算的显式表达公式，能快速地计算出拉索的索长。同时，通过计算及比较，证明了此公式的合理性，并且有足够的精度。 (2)如何准确地获得拉索的振动频率。因为环境因素的影响，现场测出的频率与理论值有一定的差距。如何剔除其他因素的影响，获得最准确、最合理的频率必须用到一定的处理方法。目前，在现场快速的索力测试中，最常用的处理方法为频差法、平均频差法、新基频法等。但上述的这些处理方法均存在一定的不合理性。如果当某一阶的频率因为与外界发生共振等影响时，还用频差法处理的话，其相邻的两个频差均为错误，其得出的频率值自然也是错误的。本文提出用倒频谱法识别拉索的基频，方法简单实用。同时，通过对测量得出的频率作最小二乘处理，使每一阶频率的误差影响降至最小，从而提高了拉索实测基频的精度。实测结果表明，本方法行之有效，克服了过往方法的某些弊端，识别结果精确可靠、值得推广。 (3)确定拉索与频率之间的关系(即如何用实测的频率计算出拉索的拉力)。各参考文献中提出了各种各样的索力计算公式。文献[3.11]提出的公式在近年实际工程中应用甚广。然而，其适用范围有一定的限制(斜拉索的张紧程度ξ必须大于或等于200)。当随着斜拉桥的发展，其公式的局限性进一步呈现，突破此限制的斜拉索已不在少数，以此计算出来的结果与其他计算方法如有限元法得出的结果相比显得偏小。本文从能量法的角度入手，推导出简洁、实用的索力公式，并且在ξ≥200时，结果也较精确，与有限元法、有限差分法等方法得出的结果较相近，这也间接地证明了本文公式的正确性。本文通过对斜拉桥索力监测技术的研究成果及工程经验进行回顾和总结，对上述提及的影响索力测试结果的三个方面做出了一定的改进，并在湛江海湾大桥斜拉桥上进行了应用，提高了索力测量的精度，取得了预期的效果。

振频法索力测量系统中数据采样参数匹配研究

中图分类号：Ｔ２４Ｐ７文献标识码：Ａ文章编号：１０－７７２１）２０２－３００９８（０１０－０３０－
Ｓｕｙｏａａｓｍｐｌａａｅｅｓｍａｃｎｏｈａｌｔｄｎｄｔａｉｐｒｍｔｒｎｇｔｈｉｇｆｒｔｅｃｆｅｕｎｙｍｅｈｄ，ｅａｓｔｉｎｔｐｏｉｏｓｆｒｔｅｉｅｔｃｔｎｏｎａｎ￣￣ｑｅｃ．ａｌｅｓｏｓｎｑｅｃｔｏｂｃｕｅｉｓｏｒｐｔｕｏｄｎｉａｉｆｕｄｍｅｔｒｉｈｉｆｏｆｅｕｎｙＯｎｔｅｂｓｓｏｈｎｌｓｎｔｅｅｆｃｓｏａａｓｍｐｉｇｐｒｍｅｅｓｉｅａｌｇ￣ｅｕｎｙａｄａｕｔｏｈａｉｆｔｅａａｙｉｏｈｆｔｆｄｔａｌａａｔｒ，．．ｓｍｐｉｓｅｎｎｑｅｃｎｍｏｎｆｓｍｐｉｇｄｔ，ｎｔｅｉｅｔｉａｉｎｐｅｉｉｎｏｕｄｍｅｔｌｑｅｃ，ｎｃｏｄｎｏＮｙｕｓａａｌａａｏｈｄｎｉｃｔｒｃｓｆｎａｎａ￣ｅｕｎｙａｄａｃｒｉｇｔｑｉｌｗ，ａｐｉｌｎｆｏｏｆｔｎｏｔｍａ
ｈｓｏｓｅｅｅｌｉｍｅｓｒｍｅｔａｄｌｔｄｓｏａｅａａｉａｈａｉ．ｈｅｔｇｒｓｌｆａｃｎｉｒｄｒａ — ｍｅｄｔａｕｅｎｎｉｅｔｒｇｃｐｃｔｔｔｅｓｍｅｔｍｉｙｍｅＴｅｔｓｉｅｕｔｏｎｓ

两种特殊构造斜拉索的索力测试方法分析

重庆交通大学硕士毕业论文第四章主梁一拉索一阻尼器耦合振动对索力影响４．１本章思路本章主要是分析主梁．拉索．阻尼器耦合振动对拉索面内振动频率的影响，文中首先介绍了主梁．拉索．阻尼器耦合振动的研究发展状况，对本文研究的具体拉索，通过有限元分析软件建立单根拉索的主梁．拉索．阻尼器模型并进行瞬态分析，引入索力测试时拉索与阻尼器端部实际存在的外界环境激励，分析该种激励对基于频率法测试拉索索力的影响。

第二、通过对拉索模型瞬态分析采集数据的对比，说明外置阻尼器对拉索的明显减振作用。

第三、在拉索阻尼器附近布置多个信号采集点，对比拉索频率的识别效果，为现场索力测试拾振器安放位置进行优化选择提供参考。

第四、讨论了安装阻尼器前后，拉索频率的变化。

最后以厦漳跨海大桥的２根斜拉索为例，分别讨论了拉索垂度、外置减振阻尼器的刚度和阻尼系数、主梁．拉索．阻尼器耦合振动３个因素对拉索索力测试的影响程度，并给出相应的修正方法。

４．２主梁一拉索一阻尼器耦合振动介绍随着有限元计算方法的不断发展，以前很复杂的耦合振动问题，已成为现在一个很热的研究领域，包括公路工程中考虑汽车．桥面耦合振动分析，来研究桥梁本身的动力性能和改善桥面状况来提高乘车的舒适性。

随着高铁行业的快速发展，轨道交通领域的铁轨．车辆的耦合振动研究也取得了丰富的成果。

国内在桥面．拉索．阻尼器耦合振动的研究很多，但是大多集中在理论研究，以及对这种系统的简化处理。

桥面．拉索．阻尼器耦合振动对基于频率法测试索力影响的研究较少，没有结合相关的实例进行数值分析。

本章主要以安装外置阻尼器减振设备的长短斜拉索为对象，初步讨论桥面振动对拉索索力测量的影响，通过建立有限元分析模型，在模型中施加白噪声激励来模拟现场的环境激励，分以下几种情况下讨论：（１）、不考虑桥面对拉索端部的外界时程激励；（２）、只考虑桥面对拉索端部的外界时程激励；（３）、只考虑桥面对阻尼器安装端部的外界时程激励；（４）、同时考虑桥面对拉索端部和阻尼器安装端部的外界时程激励。

(纵向版)JMM-268索力动测仪

2 试验标定
对钢索分级张拉。通过张拉千斤顶和油表或其它装置，读取各级张拉力 T，用 JMM-268 索力动测仪测量各级拉力下钢索的基频 F，则比例系数 K 可通过最小二乘法求出。
P K =Σ
i=1
P Ti / Σ Fi2Z i=1Fra bibliotek（5）
其中 P：张拉级数
（4）式是作了如下假设后推导出来的：
Ⅰ）钢索是只能受拉而不能受弯、受剪，即只有抗拉钢度。
4 使用环境温度：0℃—40℃，相对湿度小于或等于 90%。
5 电源：8 节 2 号镉镍电池
电能贮量 2.5Ah
工作电源 80mA
充电时间 8—12 小时
充电电源 220V/50Hz
6 外形尺寸
仪器 222mm×165mm×160mm
传感器 80mm×80mm×65mm
7 重量
仪器
3.7kg
传感器 0.7kg
其中主振频率的阶次 n 仅供参考，请您根据图形选择正确的阶次 n。 (a) 修改阶次 n：当 n＜10 时直接按数字键“1”~“9”修改，当 n≥10 时按“转换”键修改。（需按“回车”键确认） (b) 索力测量时，如果主振频率太高（n＞9），一般会影响测量精度，这时往往是缆索受到外力作用（如风雨）产生共振的结果。出现这种情况应强迫缆索停振或减振后重新测量。 (c)修改索号 N：如果您刚才输入的索号有错，此时按“修改”键仍可修改索号。（需按“回车”键确认） (d) 光标移动：按“ ”“ ”键，光标左右移动一格，同时显示光标处的频率及依此计算出来的索力，按“F1”、“F2”键光标左右移动十格并显示频率。 (e) 图形放大：按“F3”键。 (f) 保存：按“回车”键保存测试结果并回到下一根索的测量，按“翻页”键放弃本次测量的数据。 (2) 手动采集

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索力测量
实验背景
拉索是斜拉桥和悬索桥的重要承重构件，设计和施工时通过调整拉索的索力：使塔、梁处于最佳受力状态。

实验背景
在运营过程中，亦应不断监测索力变化，及时调整索力，使之处于设计要求的状态。

因此，无论施工过程还是运营过程中均需准确地测知索力。

实验目的
•1、学习索力测试的原理；
2、学习索力测试方法。

实验仪器安装示意图
实验原理
•频率法目前是斜拉桥测索力的普遍应用方法，索的边界条件为两端固定，索的质
量均匀分布，在本程序模块中，索力计算
公式为：
其中,T:索的拉力（N）；M:索单位长度的质量(kg/m)；
L:缆索的长度（m）:第n阶自振频率
实验原理
•在该试验中采用钢丝模拟索力的测试过程，钢丝的质量可以忽略不计，在钢丝上加一块质量块，形成集中的单自由度系统，激励质量块，产生自由衰减振动，测得其频率，就可通过以下公式来计算：
实验原理
•当采用三个集中质量块均匀分布，并且三个质量块质量相等为m 时，激励质量块，产生自由衰减振动，测得其三阶频率，就可通过以下公式来计算：
•m:小质量块质量（kg）L:钢丝两端支承间距（m）•n:为频率阶数。

实验方法
1、仪器安装
按示意图安装配重块和钢丝质量块组成的三自由度悬索系统，电涡流位移传感器安装在质量块上面，距离约为4mm，电涡流传感器的输出接入数采仪的应变通道。

2、打开仪器电源
进入控制分析软件，新建一个项目（文件名自定），设置采样频率、量程范围、工程单位和灵敏度等参数，在数据显示窗口内点击鼠标右键，选择信号，选择时间波形，另一窗口显示实时谱。

开始采集数据，数据同步采集显示在图形窗口内。

实验方法
•3、用手在垂直方向使质量块离开平衡位置，放开手后，系统做自由衰减振动，在谱窗
口读取共振频率，计算索力值。

•5、改变配重块质量，重复以上步骤。

实验结果和分析•实验结果和分析。