[发明专利]一种在役大跨结构杆件轴力测试构件

说明书

一种在役大跨结构杆件轴力测试构件，包括支撑座、支撑梁、悬臂梁、光纤光栅及转接块；支撑座与待测杆件内表面焊接固连，支撑梁一端与支撑座插接固连，支撑梁与待测杆件相平行，悬臂梁一端与支撑梁另一端焊接固连，悬臂梁与支撑梁相垂直，转接块一端与悬臂梁另一端螺接固连，待测杆件内表面与转接块另一端焊接固连，光纤光栅固装在悬臂梁上表面，光纤光栅与悬臂梁相平行。本发明安装在杆件内部与杆体形成一个整体结构，可在杆件加工生产阶段完成安装，规避高空作业安装方式，恶劣天气等外部环境因素难以对轴力测试构件造成影响，提高本发明的工作稳定性和使用寿命。本发明内还加装有压电传感装置，可对大跨结构杆件在动荷载下的应变进行监测。

技术领域

本发明属于建筑结构健康监测技术领域，特别是涉及一种在役大跨结构杆件轴力测试构件。

背景技术

近年来，大跨结构得到迅猛发展，并且应被广泛应用于如鸟巢、水立方等标志性建筑中。然而，由于大跨结构存在建设工程复杂、生命周期长等因素，因此对大跨结构的健康监测至关重要。

对于采用大跨结构的建筑工程来说，应从施工阶段就开始进行长期的跟踪监测，而在服役阶段由于大跨结构长期处于工作状态，大跨结构的重要构件极易出现损伤等特殊情况。因此，想要对整个大跨结构进行有效的健康监测，那么最基础的监测就是对于大跨结构杆件的轴力监测。

目前，在大跨结构中最常见的监测手段就是在杆件表面安装测力传感器，具体通过测量杆件表面的应变，再将应变转换成杆件自身的应力和轴力，而常见的应变传感器有电阻应变计、振弦应变计、光纤光栅传感器。但是，上述用于监测杆件轴力的各类传感器都是在杆件搭接组合好后安装待杆件表面的，由于大跨结构普遍规模大且高度高，安装各类传感器时不可避免需要通过大量的高空作业来实现，作业难度高且劳动强度大，并且由于传感器都是直接安装在杆件表面的，恶劣天气等外部环境因素都会对传感器的工作稳定性和使用寿命产生不良影响。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种在役大跨结构杆件轴力测试构件，该轴力测试构件安装在杆件内部并与杆体形成一个整体结构，因此可以在杆件加工生产阶段就完成安装，从而有效规避了高空作业的安装方式，由于轴力测试构件位于杆件内部，如恶劣天气等外部环境因素将难以对轴力测试构件造成影响，提高了轴力测试构件的工作稳定性和使用寿命，同时还在轴力测试构件内加装了压电传感装置，可以对大跨结构杆件在动荷载下的应变进行有效监测。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种在役大跨结构杆件轴力测试构件，包括支撑座、支撑梁、悬臂梁、光纤光栅及转接块；所述支撑座与待测杆件内表面焊接固连在一起，所述支撑梁一端固定插接在支撑座上，支撑梁与待测杆件相平行，所述悬臂梁一端与支撑梁另一端焊接固连在一起，悬臂梁与支撑梁相垂直，所述转接块一端螺接固连在悬臂梁另一端，转接块另一端与待测杆件内表面焊接固连在一起；所述光纤光栅固定安装在悬臂梁上表面，光纤光栅与悬臂梁相平行。

在所述支撑梁中部安装有压电传感报警装置，在支撑梁的梁体内开设有用于安装压电传感装置的安装孔；所述压电传感装置包括压电陶瓷、非压电弹性层及电荷放大器；所述压电陶瓷位于安装孔内，压电陶瓷的上下表面与安装孔孔壁之间均设置有非压电弹性层；所述电荷放大器安装在支撑梁外表面，电荷放大器的电信号接入端与压电陶瓷的电信号输出端进行电连接。

所述悬臂梁的数量为三根，三根悬臂梁沿支撑梁圆周方式均匀分布；所述悬臂梁为等强度悬臂梁，悬臂梁的上下表面均呈等腰梯形，且悬臂梁厚度处处相等。