[发明专利]一种拉索断丝检测方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种拉索断丝监测领域，具体来说，是涉及一种可以实时监测拉索断丝状况的拉索断丝检测方法及系统。

背景技术

对于拉索类桥梁：悬索桥、斜拉桥、吊杆拱桥等，拉索（吊杆）是桥梁的主要受力构件，拉索的破断容易引起桥梁的整体倒塌，现在的大中型桥梁多建立了健康监测系统，希望通过对桥梁运营状况的监测，来了解桥梁的健康状况。避免桥梁的破坏倒塌等。但是建立了健康监测系统的拉索类桥梁发生倒塌破坏的事件也时有发生，而且从拉索类桥梁的破坏情况来看，基本上都是由于拉索破断失效引起的。

目前针对拉索类桥梁：悬索桥、斜拉桥、吊杆拱桥等建立健康监测系统时，对拉索健康状况的监测通常采用监测索力的方法，该方法在监测过程中主要存在两方面的问题：

1、单根拉索出现断丝后，拉索内部出现应力重分布，拉索的其他钢丝（或钢绞线）所承受的拉力将增加，由于断丝后，吊杆的竖向刚度将有所减小，整个桥梁体系出现了力的重新分布，整个拉索索力的变化不明显。

2、如果断丝量较大，可以监测到某根拉索或者某几根拉索索力发生了较大的变化，也很难判断是哪根拉索发生了断丝，以及断丝量的大小。

从目前的研究与应用现状来看，还没有一种监测方法可以监测到拉索桥梁的断丝，从本质上了解拉索的工作状况。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种拉索断丝检测方法及系统，可以通过对监测数据的处理实现预警功能，即当拉索断丝数量超过允许值时，能够自动报警，对问题拉索进行进一步的检查并更换，避免造成桥梁的整体破坏。

为了解决上述技术问题，本发明的实施例提供了一种拉索断丝检测方法，包括以下步骤：采集拉索或吊杆中钢丝的应变变化数据；获取拉索或吊杆中钢丝的应变变化量与其断丝量一一对应的数据信息，存储数据关系信息；根据采集的拉索或吊杆中钢丝的应变变化数据及存储的数据信息，判断拉索或吊杆中钢丝的断丝量是否达到了预设值，如果判断为是，则进行报警。

优选的，采集拉索或吊杆中钢丝的应变变化数据的步骤包括以下步骤：在每一根拉索或吊杆里分别埋设应变传感器，应变传感器以光信号数据的形式记录拉索或吊杆中钢丝的应变变化；应变传感器通过多个光开关连接至光纤光栅解调仪，用以由多个通道将光信号数据转换为数值信号数据；发送数值信号数据。

优选的，获取拉索或吊杆中钢丝的应变变化量与其断丝量一一对应的数据信息，存储数据信息的步骤包括以下步骤：建立拉索或吊杆所属桥梁的有限元模型；根据有限元模型，确定每根拉索或吊杆上下两端的连接刚度；通过少数索体的试验研究确定索体产品的相关参数；通过分析考虑索体上下两端的连接刚度的单根索体有限元模型，建立每根拉索或吊杆中钢丝的应变变化量与其断丝量的关系曲线；存储关系曲线数据。

优选的，存储的关系曲线数据包括：每根拉索或吊杆中钢丝的应变变化值随断丝量的增加而增长的数据。 

本发明还公开了一种拉索断丝检测系统，包括：用以采集拉索或吊杆中钢丝的应变变化数据的数据采集装置；用以获取拉索或吊杆中钢丝的应变变化量与其断丝量一一对应的数据信息的断丝标定装置；以及用以根据数据采集装置采集的拉索或吊杆中钢丝的应变变化数据及断丝标定装置存储的数据信息，判断拉索或吊杆中钢丝的断丝量是否达到了预设值的断丝识别装置，当断丝识别装置判断拉索或吊杆中钢丝的断丝量达到了预设值时，则进行报警提示。

优选的，数据采集装置包括：埋设在每一根拉索或吊杆中的多个应变传感器、与多个应变传感器连接的至少两个光开关以及与至少两个光开关相连接的光纤光栅调解仪，其中：应变传感器以光信号数据的形式记录拉索或吊杆中钢丝的应变变化，且由至少两个光开关传输给光纤光栅解调仪，光纤光栅解调仪将光信号数据转换为数值信号数据并对其进行发送。

优选的，断丝识别装置包括：接收器，用以接收由光纤光栅解调仪发出的数值信号数据；存储器，用以存储由断丝标定装置获取的拉索或吊杆中钢丝的应变变化量与其断丝量一一对应的数据信息；处理器，用以根据数值信号数据和数据信息判断拉索或吊杆中钢丝的断丝量是否达到了预设值，并可进行报警；其中：接收器、存储器以及处理器依次相连接，处理器分别与多根拉索或吊杆相连接。