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原文传递桥梁缆索索力测量传感器及测量系统研究

论文题名：	桥梁缆索索力测量传感器及测量系统研究
关键词：	桥梁缆索;测量传感器;钢绞线;监测系统;液压传感器;桥梁拉索;智能;索力测量;传感性能;光纤光栅;数据采集仪;软件;全过程监测;制作工艺;运营;应力松弛;应变传感;温度传感;试验研究;施工监控
摘要：	拉索是缆索支承桥梁的核心构件，桥梁建设过程中，为了实现索力监控监测，需要精确的索力测量方法。桥梁运营过程中，为了掌控拉索的使用状态，需要经常对拉索的索力进行测量，也需要精确的索力测量手段。在建设过程中采用千斤顶拉拔法或测力传感器法，比较容易得到准确的索力，但桥梁经过一段运营期后，如需要得到较准确的索力，目前实现比较困难。本报告针对索力测量，研制一些长效性传感器，以便在施工过程中将传感器安装后，施工监控和运营期监测可利用已安装的传感器进行索力测量。本报告的主要研究内容和结论如下：　　 1.在研究磁通量传感器测量原理的基础上，推导出详细的测量公式，并提出了直接拟合电压积分值和力值的算法，进一步提高了测量精度。在新测量算法的基础上自主研制了磁弹仪、配套的集成开关箱和监测系统软件，完善了磁通量传感器监测系统成套产品。　　 2.从磁通量传感器的测量特点，应力传感器特性，及温度、测量位置、偏心安装、钢绞线松弛和疲劳、屏蔽环境等因素对测量结果的影响等方面进行了深入研究。并介绍了传感器在桥梁拉索施工监控和运营监测中的工程应用。从研究结果可知，磁通量传感器安装方便，测量精度基本能满足工程应用要求。　　 3.与桥梁拉索型号规格相对应，开发了多种型号的液压传感器，其传感体主要由储油缸、承载液体、变送器和荷载分散板四部分组成。采用有限元软件ANSYS对其整个传感体进行了优化分析。研究了传感器的制作工艺，研制了辅助灌油装置，并从传感器的力值传感、温度影响、长效性能和疲劳性能等方面，对传感器的传感性能进行了试验研究，研究结果表明研制的液压传感器的长期传感性能良好。　　 4.针对液压传感器，开发了便携式数据采集仪和监测用多通道数据采集仪，基于labwindows/CVI软件，编辑了传感器标定软件和长期监测用软件，完善了液压传感器监测系统配套产品。介绍了液压传感器在长沙浏阳河大桥吊杆监测和广东九江大桥拉索监测中的应用，验证了传感器的可靠性。　　 5.在对GFRP-OFBG智能筋和CFRP-OFBG智能筋进行应变传感和温度传感试验研究的基础上，采用FRP-OFBG筋替换普通钢绞线的中丝的办法，制成了FRP-OFBG智能钢绞线。并对智能钢绞线进行了应变传感、温度传感和应力松弛等方面试验，研究结果表明FRP-OFBG智能钢绞线，具有优异的线性传感性能，较低的应力松弛影响，并可实现钢绞线受载全过程监测。　　 6.针对平行钢丝镦头锚拉索、钢绞线夹片群锚拉索研究了光纤光栅传感器在索中的布设方法、智能拉索的制作工艺和传感性能试验等。对于平行钢丝拉索而言，直接增加合适直径的FRP-OFBG筋制成光纤光栅智能索，光纤传输线可从锚具的两端出来，监测的拉索应力可达到70％到85％倍公称破断索力。光纤光栅钢绞线拉索采用直接增加FRP-OFBG智能钢绞线得到，并采用普通夹片夹持，研究结果表明在感知特性方面，智能钢绞线的感知线性度和重复性都比较好，并可实现钢绞线受载全过程监测。
作者：	邓年春
专业：	桥梁工程
导师：	孙利民;龙跃
授予学位：	博士后
授予学位单位：	同济大学(上海)
学位年度：	2010
正文语种：	中文