[发明专利]一种测量桥梁受弯构件内力的传感器组件及方法

权利要求书

1.一种测量桥梁受弯构件内力的传感器组件，传感器组件设置在桥梁的受弯构件上，其特征在于：包括立柱、变形板、稳定板、上缘应变测试传感器、下缘应变测试传感器和倾角传感器；所述立柱与桥梁的受弯构件连接，所述变形板和稳定板分别设置在立柱之间，所述变形板设置在立柱的顶端位置，所述稳定板设置在变形板下端位置；所述倾角传感器设置在变形板上，所述上缘应变测试传感器和下缘应变测试传感器成对设置在变形板上下端面相匹配位置处；所述倾角传感器设置在变形板上，所述上缘应变测试传感器和下缘应变测试传感器沿倾角传感器对称设置；

将上缘应变测试传感器、下缘应变测试传感器测量其所在位置的应变力设为σ₁、σ₂、σ₃、σ₄；其中σ₁、σ₂分别为第一位置的上、下应力，σ₃、σ₄分别为第二位置的上、下应力；将倾角传感器采集的倾角记为θ；

根据测量内力的原理可知，被测结构的变形为弯曲变形和剪切变形；设被测结构两端部分别为i端和j端；设i端的转动角为θ_i；j端的转动角为θ_j；j端的竖向位移v_j；u_i、u_j为被测结构两端的水平位移；

根据平面杆系有限元理论，构建结构内力V_i、V_j、M_i、M_j与θ_i、θ_j、v_j之间的关系为：

再 通过换算，最终得到σ₁、σ₂、σ₃、σ₄和θ与u_i、u_j、θ_i、θ_j、v_j之间的关系为：

最终，已知测量值σ₁、σ₂、σ₃、σ₄和θ按照上述关系间接算出结构内力V_i、V_j、M_i、M_j；y_i0是指被测试的桥梁结构在i截面上，截面的形心位置与截面上边缘的距离；y_j0是指被测试的桥梁结构在j截面上，截面的形心位置与截面上边缘的距离。

2.如权利要求1所述的一种测量桥梁受弯构件内力的传感器组件，其特征在于：所述稳定板分别与立柱通过铰装置连接。

3.如权利要求2所述的一种测量桥梁受弯构件内力的传感器组件，其特征在于：铰装置包括上部固定块、下部固定块、高弹性模聚合块和低弹模橡胶块；所述上部固定块和下部固定块分别与其所在的立柱固定连接，所述稳定板设置在上部固定块和下部固定块之间，所述高弹性模聚合块设置在稳定板与上部固定块或下部固定块之间的位置；所述低弹模橡胶块设置在稳定板与立柱之间。

4.如权利要求3所述的一种测量桥梁受弯构件内力的传感器组件，其特征在于：所述上缘应变测试传感器、下缘应变测试传感器分别至少由2片应变片串联而成。

5.如权利要求4所述的一种测量桥梁受弯构件内力的传感器组件，其特征在于：测量过程中温度变化在5℃范围内，不需要进行温度修正，但温度变化超过5℃时，需要进行温度修正；按常规应变传感器温度修正方法进行即可。