[发明专利]一种基于仿生原理的桥梁施工缆索索力测试方法及装置

说明书

本发明属于大跨度桥梁工程施工监控技术领域，具体为一种基于仿生原理的桥梁施工缆索索力测试方法及装置，包括仿生传感元件、绑带、数据采集单元、供电单元、缆索索力分析系统；所述数据采集单元包括控制器、滤波器、高精度电流表、数据存储器；所述供电单元为铅蓄电池、逆变器、直流稳压电源，所述铅蓄电池为直流稳压电源、数据采集单元供电；所述直流稳压电源为仿生传感元件供电，其结构合理，采用提高传感器对缆索振动信号的感知精度以及优化索力计算公式两项措施达到提高施工缆索索力测试精度的目的。具有设备安装简单、传感元件原理先进、感知灵敏度高、价格低廉、适用范围广、索力计算可靠度高的优势。

技术领域

本发明涉及大跨度桥梁工程施工监控技术领域，具体为一种基于仿生原理的桥梁施工缆索索力测试方法及装置。

背景技术

大跨径桥梁，如钢管混凝土拱桥常使用斜拉扣挂吊装施工法对拱肋进行施工；因此，实时监控扣索、背索等施工缆索的索力是保证钢管混凝土拱肋达到预期线型，进而使拱桥具备良好服役性能及服务功能的关键工作之一。

目前，基于自振频率的施工缆索索力测试方法是最方便、相对精确且最易操作的方法之一。但现阶段常用拾振器具有体积较大、测试精度低等缺点，无法识别纯净的缆索振动信号，难以据此得到准确的缆索自振频率；此外，工程中常用的索力-频率计算公式也较为简化，使基于自振频率的索力测试方法得到的缆索内力值与实际值差异较大，这就导致施工缆索索力控制较为盲目，在拱肋吊装到预定高度并经由扣索固定时，无法精准的进行拱肋“标高”与“索力”双项控制预抬量，影响大跨径拱桥拱肋合龙精度，给桥梁带来安全隐患。

为此，我们提出一种新型的基于仿生原理的桥梁施工缆索索力测试方法及装置解决上述问题。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施方式的一些方面以及简要介绍一些较佳实施方式。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

针对现有技术缺陷，本发明提供了一种基于仿生原理的桥梁施工缆索索力测试方法及装置；本发明采用提高传感器对缆索振动信号的感知精度以及优化索力计算公式两项措施达到提高施工缆索索力测试精度的目的。具有设备安装简单、传感元件原理先进、感知灵敏度高、价格低廉、适用范围广、索力计算可靠度高的优势。

为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：

一种基于仿生原理的桥梁施工缆索索力测试方法及装置，其包括仿生传感元件、绑带、数据采集单元、供电单元、缆索索力分析系统；所述数据采集单元包括控制器、滤波器、高精度电流表、数据存储器；所述供电单元为铅蓄电池、逆变器、直流稳压电源，所述铅蓄电池为直流稳压电源、数据采集单元供电；所述直流稳压电源为仿生传感元件供电。

作为本发明所述的一种基于仿生原理的桥梁施工缆索索力测试方法及装置的一种优选方案，其中：包括如下步骤：

步骤一：在待测试施工缆索上布设仿生传感元件；

步骤二：仿生传感元件采集到的信号将由数据采集单元实时获取并发送至缆索索力分析系统中，识别缆索的自振频率；

步骤三：最终经过计算转化为缆索索力。

作为本发明所述的一种基于仿生原理的桥梁施工缆索索力测试方法及装置的一种优选方案，其中：所述的仿生传感元件是一种仿生微悬臂梁压阻传感器，所述微悬臂结构包括呈悬臂梁结构的硅衬底、在所述硅衬底中设置有多条仿生缝，在所述硅衬底上设有压敏电阻；所述仿生缝为基于蝎子缝感受器仿生而成；所述微悬臂梁结构具有灵敏度高、检测精度高、易于批量生产等优异特点。

作为本发明所述的一种基于仿生原理的桥梁施工缆索索力测试及装置的一种优选方案，其中：所述的传感元件仿生缝其数量为2～10条，长10～100微米，长宽比为4～20。