[发明专利]输电铁塔主材角钢次弯矩的测量方法

权利要求书

1.一种输电铁塔主材角钢次弯矩的测量方法，其特征在于包括如下步骤：

在输电铁塔主材角钢的两肢粘贴4个应变片，其中应变片a和应变片b粘贴在角钢主惯性轴与角钢两肢相交处，距离角钢顶点O'的距离均为m，应变片c和应变片d相对于角钢主惯性轴z轴对称布置，其距离角钢顶点O'的距离均为n；

采用半桥接线法将应变片a和应变片b接入应变仪，测量次弯矩M_z产生的弯曲应变并根据应变及应力表达式计算次弯矩M_z，其中M_z是指所述主材角钢主惯性轴z轴的次弯矩；

采用半桥接线法分两次将应变片a和应变片b、应变片c和应变片d接入应变仪，测量次弯矩M_y产生的弯曲应变并根据应变及应力表达式计算次弯矩M_y，其中M_y是指所述主材角钢主惯性轴y轴的次弯矩。

2.如权利要求1所述的输电铁塔主材角钢次弯矩的测量方法，其特征在于：所述应变片a、应变片b、应变片c和应变片d的粘贴方向均沿角钢轴线方向。

3.如权利要求1所述的输电铁塔主材角钢次弯矩的测量方法，其特征在于：采用半桥接线法读取应变仪读数包括如下步骤：

将应变片a和应变片b作为相邻端接入应变仪，读取应变仪读数ε₁；

将应变片a和应变片b作为相对端接入应变仪，读取应变仪读数ε₂；

将应变片c和应变片d作为相对端接入应变仪，读取应变仪读数ε₃。

4.如权利要求3所述的输电铁塔主材角钢次弯矩的测量方法，其特征在于所述次弯矩M_z的计算方法包括如下步骤：

分别求出测点a和b的应变表达式ε_a和ε_b；

对测点a和b的应变表达式联立求解，得出次弯矩M_z产生的应变

结合应变仪读数ε₁以及弯矩计算公式，计算次弯矩M_z。

5.如权利要求4所述的输电铁塔主材角钢次弯矩的测量方法，其特征在于：所述次弯矩M_z的计算方法包括如下步骤：

因主惯性轴y轴通过应变片a、b粘贴位置，次弯矩M_y将不会对应变片粘贴位置处应力产生影响，内力中只有轴力P和次弯矩M_z影响该处应力的大小，应变均由拉伸和弯曲两种应变成分组成，即：

其中ε_P表示轴向应力产生的轴向应变；表示次弯矩M_z产生的弯曲应变；

对公式(1)和(2)联立求解，得出次弯矩M_z产生的应变为；

将应变片b接入到应变仪AB段，将应变片a接入到应变仪BC段，则应变仪的读数为：

ε₁＝ε_b-ε_a (4)

则

角钢构件在偏心的外载荷的作用下，其横截面上存在的内力分量有：轴力P，次弯矩M_y和次弯矩M_z；根据叠加原理可知，偏心受力构件横截面上各点都为单向应力状态，其测点处正应力的理论计算公式为拉伸应力和弯矩正应力的代数和，即：

其中y表示该测点到次弯矩M_y中性轴的垂直距离，其中z表示该测点到次弯矩M_z中性轴的垂直距离；

根据胡克定律可知，其测点处正应力的测量计算公式为材料的弹性模量E与测点处正应变的乘积，即：

σ＝E·ε (7)

根据公式(5)、(6)和(7)联立求解，计算出次弯矩M_z为：

其中

则