[发明专利]测力传感器及用于测量预应力锚索和桥梁支座受力的方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种测力传感器，特别是预应力锚索和桥梁支座监测用测力传感器及用于测量预应力锚索和桥梁支座受力的方法。

背景技术：

随着预应力技术的发展，预应力技术在很多大型工程建设如桥梁拉索、预应力混凝土、环向加固及岩土锚固等方面得到大量应用，而作为重要承重构件的锚索，其使用状况关系到结构的安全运行与使用寿命。然而，目前国内外大多数结构锚索都未进行有效的监控监测，锚索基本上处于一种模糊使用状态，之所以出现这种情况，一个很重要的原因就是没有满足要求的传感器。

现有用于测量锚索的传感器有两种，其一是应变片式测力传感器，即在钢制应力环上贴若干应变片，其原理是当应力环受外力作用时，应变片的电阻会变化，测出其变化便可换算出所受外力的大小，其存在的缺点为：(1)高度太高(300mm以上)，即占用锚索轴向长度太大，需较大结构安装空间，且不美观；(2)长期稳定性差，传感器受环境(温湿度等)影响较大，需定期标定，不能达到长期监测要求；(3)传感器采用硅胶等粘合剂固定贴应变片，在长期使用中粘合剂容易失效，使整个传感器失去功能。(4)对安装条件要求较高，当负载出现偏载、受压面不平及接触面不够大时，精度影响很大。

另一种传感器为振弦式传感器，其原理是采用类似千斤顶结构，油缸中灌满黄油，振弦棒安在油缸外壁上与缸内黄油接触，外力压在活塞上时使缸内黄油油压变大，引起振弦棒内振弦变化，从而测出外力大小。振弦式传感器的主要缺点在于：(1)寿命短，传感器采用橡胶制品密封，而橡胶制品在压力下寿命不超过5年，当橡胶密封圈失去密封性时，会使整个传感器失效；(2)体积大，由于采用密封圈密封高度高，缸内压力一般在50MPa以下，所以受压面积一般要比锚索螺母或锚板大几倍。(3)长期稳定性差。

发明内容：

本发明要解决的技术问题是：提供一种高度低、外径小、体积小、长期稳定性好，受环境影响小的预应力锚索及桥梁支座监测用测力传感器，以解决已有传感器高度高、体积大、长期稳定性差、不能在正常使用负载的情况下，更换测量元件等问题，并提供了运用该测力传感器测量预应力锚索和桥梁支座受力的方法。

解决其上述技术问题的技术方案是：一种测力传感器，该传感器包括由带空腔的刚性储液承压体和装在刚性储液承压体空腔中的惰性液体组成的复合弹性体，油嘴座固定在刚性储液承压体上，一端开孔与惰性液体相通，油嘴座另一端直接或间接地安装一个能将液压变化转换成电信号变化的测量元件，该测量元件与一外接测量电路相连通。

本发明的进一步技术方案是：油嘴座通过连接管与截止阀相连，截止阀上装有一个能将液压变化转换成电信号变化的测量元件，该测量元件与一外接测量电路连通，截止阀内有一两端带有锥形密封杆的截止阀杆，其一端套有定位弹簧，截止阀的另一端连有带内螺纹的顶杆连接套，其内装有一带弹簧的顶杆装置。

本发明的另一技术方案是：一种测量预应力锚索和桥梁支座受力的方法，它是采用本发明上述的测力传感器，使外力的一部分由复合弹性体中的刚性储液承压体承受，另一部分由复合弹性体中的惰性液体来承受，测量电路通过测量惰性液体液压的变化，利用计算方程；Y＝AX²+BX-C算出或查表得出传感器所受外力的大小；

上式中：Y表示预应力锚索和桥梁支座监测压力、单位KN，

X表示电流或电压值、单位mA或mV；

A、B、C是常数，不同规格的传感器在不同工作条件下，A、B、C数值不同，应根据标定数据进行计算。

由于采用上述技术方案，本发明测力传感器的有益效果是：

一、高度小、外径小、体积小，总高度在100mm以下：

由于本发明之测力传感器由刚性储液承压体和装在刚性储液承压体空腔中的惰性液体一起组成复合弹性体，当外力通过导力板作用在复合弹性体会使惰性液体液压变大，而该液压的大小除了与外力大小有关外，还与储液承压环的弹性有关，而储液承压环的弹性可以通过调整其壁厚(即惰性液体与导力板之间的距离)来调节，也就是说外力的一部分是复合弹性体中的钢结构承受，另一部分由复合弹性体中的液压来承受，这样在储液承压环外径不变的情况下，可实现复合弹性体承压很大的外力，而其中的惰性液体液压并不大，这样就解决了要求传感器体积小、外径小、高度也很小的问题，所有吨位的传感器都可以做到高度在100mm以下。