专利名称：一种大型建筑物拉杆拉力测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种悬索桥、斜拉桥等大型建筑物拉杆所受拉力大小的测量装置。
背景技术：
目前，在悬索桥、斜拉桥等大型建筑物中常常采用拉杆承载的方式进行支撑，对这 些拉杆所受拉力大小的测量，对于评估这些结构的安全有着非常重要的作用。现有技术中， 测量这些拉杆拉力的办法主要有振频法利用拉索的振动频率估计其所受拉力。但其误差大，受环境因素影响严 重，标定比较复杂，并且经常由于其不能自振动而无法测量。磁弹法利用磁弹效应测量拉力，但其往往需要在建设时就进行预安装，且测量误 差大，投入成本高。标定同样比较复杂。应变法利用局部应力变化推算拉力，但其测量误差很大，不同长度的拉索也需要 分别标定。综上所述，上述现有的测量技术，均具有测量程序复杂、测量成本高、测量误差大 等缺陷；故如何设计一种简单、便捷、成本低廉、测量精准的拉杆受力测量技术已成为本领 域有待解决的技术问题。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是为了克服现有技术存在的上述不足，而提供一 种简单、便捷、成本低廉、测量精准的大型建筑物拉杆拉力测量装置。为解决上述技术问题，本实用新型采用了如下的技术方案一种大型建筑物拉杆拉力测量装置，其特点在于，包括一个与待测拉杆并列设置 的参照拉杆，参照拉杆一端与待测拉杆固定连接，在参照拉杆另一端前方的待测拉杆上设 置支架，支架与参照拉杆端面留有伸缩缝；还包括有位移计，位移计一端固定在参照拉杆 上，另一端固定在支架上，位移计信号线与计算机设备相连。本装置使用原理为在待测拉杆使用前用位移计测量伸缩缝的间隙大小，待测拉 杆使用安装完毕后已受力时再用位移计测量伸缩缝的间隙大小，计算机设备通过预设程序 计算两测量值的差值再根据胡克定律计算出待测拉杆使用后承受拉力的大小。本装置中采 用位移计测量伸缩缝大小，可以保证测量结果的精确度，同时，将位移计信号线与计算机设 备相连，使其不仅仅可以测量出待测拉杆安装好后所受拉力大小，而且可以实现对待测拉 杆受力情况的长期监测。胡克定律是力学基本定律之一，其表述为在弹性限度之内，物体的形变跟引起形 变的外力成正比，其表达式为F = K ·Χ。表达式中，F表示物体所受外力；K表示物体倔强系 数，倔强系数在数值上等于物体伸长单位长度时的弹力；X表示物体的形变量。计算机设备 在计算时即应用了胡克定律，采用位移计得到的两测量值的差值即为待测拉杆被测量段的形变量，该差值除以待测拉杆被测量段距离与待测拉杆受力段距离比值即得到待测拉杆总 形变量，将待测拉杆总形变量乘以待测拉杆倔强系数即可得到待测拉杆所受拉力大小。其 中待测拉杆被测量段距离即为参照拉杆长度加伸缩缝初始宽度，待测拉杆受力段距离即为 待测拉杆使用后两端固定点之间长度，待测拉杆倔强系数可以查表得到或者经直接测试得 至IJ。在对测量精度要求很高时，应考虑拉杆的倔强系数的一致性问题，即拉杆的伸长量与其 所受拉力并非完全成线性关系，需要预先进行测试和标定，拟合F与X的函数关系。然后根 据拟合的函数关系式和测得值计算F。作为优化，还设置有第二位移计，第二位移计与第一位移计规格相同且并列设置， 第二位移计仅一端固定在参照拉杆或者支架上，第二位移计信号线与计算机设备相连。这 样，当本装置用于长期监测时，第二个位移计可以测量出由于环境变化而造成的位移计本 身的微小变形，将第一个位移计测量得到的伸缩缝变化量减去第二个位移计测量的位移计 本身变形量，得到伸缩缝的实际变 化量，减小了误差，进一步提高了测量精度。进一步地，两个位移计均优选为光纤位移计。这是因为使用时，由于拉杆材料通常 为金属材质，会影响其周围的电磁场，而光纤位移计属于非电类位移计，可较好地避免受到 影响，进一步提高测量精度。当然，具体实施时，也可以采用其他的非电类位移计。本装置使用时只需两次测量，即可计算得出结果，具有简单快捷的优点；采用构件 仅为一根待测拉杆以及常见固定装置、位移测量工具等，无需太大成本即可进行测量，且可 以依靠计算机设备进行长期监控；测量原理依据胡克定律，参照拉杆和待测拉杆一体设置， 故受环境、温度等影响误差相对抵消，保证了测量结果的精准。故和现有技术中振频法、磁 弹法、应变法相比，本实用新型具备简单、便捷、成本低廉、测量精准、受环境影响小、在线监 测容易实现等优点。
图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型做进一步详细说明。本实用新型特别适合在悬索桥、斜拉桥等大型建筑物拉杆上面实施，其结构如图1 所示包括一个与待测拉杆1并列设置的参照拉杆2，参照拉杆2 —端采用连接装置3与待 测拉杆1固定连接，连接装置3可以采用卡箍等常见连接固定装置，在参照拉杆2另一端前 方的待测拉杆1上设置支架4，支架4与参照拉杆2端面留有伸缩缝；还包括有位移计5，位 移计5 —端固定在参照拉杆2上，另一端固定在支架4上，位移计5的信号线6与计算机7 设备相连。具体实施时，还设置有第二位移计8，第二位移计8与第一只位移计5规格相同 且并列设置，第二位移计8仅一端固定在参照拉杆2上，第二位移计8的信号线9与计算机 设备7相连。实施时两位移计均采用光纤位移计。本装置实施时，需要在待测拉杆1使用前即安装到位，并用位移计5测量待测拉杆 1使用前伸缩缝的间隙大小，待测拉杆1使用安装完毕后已受力时再用位移计5测量伸缩 缝的间隙大小，计算机设备7通过预设程序计算两测量值的差值再根据胡克定律计算出待 测拉杆使用后承受拉力的大小。本装置中采用位移计5测量伸缩缝大小，可以保证测量结果的精确度，同时，将位移计信号线6与计算机设备7相连，使其不仅仅可以测量出待测拉 杆1安装好后所受拉力大小，而且可以实现对待测拉杆1受力情况的长期监测。设置的第 二位移计8可以进一步减小位移计测量误差。 本实用新型测量时具有以下优点1、测量误差小本方法由于参照拉杆长度可做 得较长，同样粗细、长度更大的拉杆倔强系数更小，因此受到同样拉力时变化更明显，因此 测量的相对误差更小；2、标定比较方便由于对比材料的长度固定，因此测量的对象在相 同长度内的倔强系数不会变化，因此同种粗细的材料只需一次标定；3、受环境影响小由 于使用同种材料作为参照拉杆，同样的环境变化引起的待测拉杆的变化与参照拉杆相同， 不会引起伸缩缝的变化，同时，使用了两个位移计进行差模运算，克服了位移计因环境影响 而发生的变化；4、具备安装方便、可将位移测量装置连接到计算机，进行长期实时在线监 测。
权利要求一种大型建筑物拉杆拉力测量装置，其特征在于，包括一个与待测拉杆并列设置的参照拉杆，参照拉杆一端与待测拉杆固定连接，在参照拉杆另一端前方的待测拉杆上设置支架，支架与参照拉杆端面留有伸缩缝；还包括有位移计，位移计一端固定在参照拉杆上，另一端固定在支架上，位移计信号线与计算机设备相连。
2.如权利要求1所述的大型建筑物拉杆拉力测量装置，其特征在于，还设置有第二位 移计，第二位移计与第一位移计规格相同且并列设置，第二位移计仅一端固定在参照拉杆 或者支架上，第二位移计信号线与计算机设备相连。
3.如权利要求2所述的大型建筑物拉杆拉力测量装置，其特征在于，两个位移计均为 光纤位移计。
专利摘要一种大型建筑物拉杆拉力测量装置，其特征在于，包括一个与待测拉杆并列设置的参照拉杆，参照拉杆一端与待测拉杆固定连接，在参照拉杆另一端前方的待测拉杆上设置支架，支架与参照拉杆端面留有伸缩缝；还包括有位移计，位移计一端固定在参照拉杆上，另一端固定在支架上，位移计信号线与计算机设备相连。和现有技术中振频法、磁弹法、应变法相比，采用本实用新型测量拉杆拉力具备简单、便捷、成本低廉、测量精准等优点。
文档编号G01L5/00GK201569529SQ201020055278
公开日2010年9月1日 申请日期2010年1月7日 优先权日2010年1月7日
发明者曹建秋, 蓝章礼 申请人:重庆交通大学