一种智能二力杆测力装置及其施工方法

1.本发明涉及二力杆监测技术领域，具体为一种智能二力杆测力装置及其施工方法。


背景技术：

2.二力杆受力方向为轴向，可分为拉杆或压杆，二力杆广泛应用于体育场馆钢桁架、大型看台钢桁架及大部分钢结构建筑中。在钢桁架结构中，二力杆主要采用空心圆钢管，其在钢桁架的受力体系中十分重要，工程中某根二力杆的失效极有可能导致相邻的杆件受力过大，最后导致杆件失效。因此，工程中对二力杆的受力监测十分重要，而目前还未有较好的解决方法。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题是:提供一种智能二力杆测力装置及其施工方法，以解决现有技术存在的不能实时监测二力杆的受力情况，导致工程事故严重化的问题。
4.解决上述技术问题的技术方案是:一种智能二力杆测力装置，包括测力杆和减振弹簧，所述测力杆为内径大小与二力杆的外径大小相同的空心钢管，测力杆锚固端开有外螺纹，测力杆连接端开有外螺纹和内螺纹，所述减振弹簧套在测力杆的中部，减振弹簧两端分别与弹簧帽连接，所述弹簧帽与空心钢管两端的外螺纹螺接；所述测力杆沿其轴向对称开有光纤通孔，测力杆锚固端的光纤通孔末端开有光纤引出孔ⅰ，光纤引出孔ⅰ与光纤通孔末端圆弧过渡连接，安装在测力杆锚固端的弹簧帽上相应的开有光纤引出孔ⅱ，光纤通孔中粘贴有光纤光栅传感器。
5.本发明的进一步技术方案是：所述测力杆的强度和减振弹簧的强度都≥二力杆的强度。
6.本发明的进一步技术方案是：所述光纤引出孔ⅰ和光纤引出孔ⅱ为圆形孔。
7.本发明的进一步技术方案是：所述测力杆连接端的端部对称设置有连接耳，所述连接耳上开有螺杆孔。
8.本发明的进一步技术方案是：所述减振弹簧为钢结构，所述测力杆和减振弹簧的表面均镀锌处理。
9.本发明的另一技术方案是：一种智能二力杆测力装置的施工方法，包括如下步骤：a.选材，根据二力杆的外径大小确定测力杆的内径大小，测力杆的内径与二力杆的外径相同；选择钢材料制作测力杆和减振弹簧，且测力杆的强度和减振弹簧的强度都≥二力杆的强度；b.预制测力杆，测力杆锚固端预制外螺纹，测力杆连接端预制外螺纹和内螺纹；c.预制减振弹簧和弹簧帽，安装在测力杆锚固端的弹簧帽预留光纤引出孔ⅱ；d.开通孔，测力杆沿其轴向对称开光纤通孔，测力杆锚固端的光纤通孔末端预留光纤引出孔ⅰ，光纤引出孔ⅰ与光纤通孔末端圆弧过渡连接；
e.粘贴光纤光栅传感器，在光纤通孔内粘贴光纤光栅传感器，将光纤从光纤引出孔ⅰ引出；f.装配，先将测力杆一端的弹簧帽固定在测力杆上，再将减振弹簧套入测力杆中，最后固定测力杆另一端的弹簧帽，将弹簧帽与减振弹簧焊接,同时将光纤从光纤引出孔ⅱ引出；g.连接，将测力杆锚固端通过锚固垫板进行锚固，二力杆与测力杆连接端的内螺纹相配合将二力杆与测力杆连接在一起，光纤光栅传感器连接控制器。
10.本发明的进一步技术方案是：在进行步骤f时，对减振弹簧施加一定的预压力或预拉力，使减振弹簧处于受压或受拉状态。
11.本发明的进一步技术方案是：在进行步骤b时，测力杆连接端的端部预制对称设置的连接耳，连接耳上开螺杆孔；在进行步骤g时，将螺杆穿入螺杆孔，再用螺母将螺杆固定，进一步连接测力杆和二力杆。
12.本发明的进一步技术方案是：在进行步骤a时，根据二力杆的厚度确定测力杆的厚度，测力杆的厚度与二力杆的厚度相同。
13.本发明的进一步技术方案是：在进行步骤d时，测力杆沿其轴向对称开两条光纤通孔。
14.由于采用上述结构，本发明之一种智能二力杆测力装置与现有技术相比，具有以下有益效果:1.实时监测本发明通过光纤光栅传感器可实时监测二力杆的受力情况，分析出二力杆的安全性，及时处理失效的杆件，避免工程事故严重化。
15.2.灵敏度高本发明的测力杆沿其轴向对称开有光纤通孔，将光纤光栅传感器粘贴在光纤通孔后，光纤的应变与测力杆的应变一致，可利用光纤的应变来测出测力杆的应变，进而测出整个二力杆的应变；进一步的，光纤引出孔ⅰ和光纤引出孔ⅱ为圆形孔，光纤引出孔ⅰ与光纤通孔末端圆弧过渡连接，能防止光纤发生大角度引出，预防光纤引出时断纤。
16.3.安全性好本发明的测力杆中部设置有减振弹簧，给予二力杆足够的安全储备，若二力杆失效，减振弹簧能提供一定的拉、压力储备，具备缓冲功能，可以给予施工人员一定的处理时间，有效避免工程事故。
17.4.整体性好本发明的测力杆和减振弹簧均为钢结构，且强度不低于工程中二力杆的强度，测力杆的厚度与二力杆的厚度相同；测力杆与二力杆连接后，再通过螺杆进一步连接测力杆与二力杆，本发明不仅可以监测二力杆的受力情况，也可作为二力杆的一部分，使测力杆与二力杆成为一个整体。
18.5.结构简单、成本低本发明包括测力杆和减振弹簧，以及光纤光栅传感器，结构简单、成本低、经济效益显著，易于推广使用。
19.6.防腐效果好本发明的测力杆和减振弹簧由钢材料制成，且表面均镀锌，防腐效果好。
附图说明
20.图1是实施例一所述一种智能二力杆测力装置与二力杆连接的结构示意图。
21.图2是实施例一所述一种智能二力杆测力装置的分解图。
22.图3是实施例一所述本发明的测力杆的主视剖视图。
23.图中：1-测力杆，11-光纤通孔，12-光纤光栅传感器，13-光纤引出孔ⅰ，14-连接耳，141-螺杆孔，142-螺杆，143-螺母，2-减振弹簧，3-弹簧帽，31-光纤引出孔ⅱ，4-二力杆，5-锚固垫板。
实施方式实施例一
24.如图1-图2所示，一种智能二力杆测力装置，包括测力杆1和减振弹簧2，所述测力杆1和减振弹簧2为钢结构，二者表面均镀锌，且测力杆1和减振弹簧2的强度都≥二力杆4的强度；所述测力杆1为内径大小与二力杆4的外径大小相同的空心圆钢，且测力杆1的厚度与二力杆4的厚度相同，测力杆1锚固端开有外螺纹，测力杆1连接端开有外螺纹和内螺纹，测力杆1连接端的端部对称设置有连接耳14，所述连接耳14上开有螺杆孔143；所述减振弹簧2套在测力杆1的中部，减振弹簧2两端分别与弹簧帽3连接，所述弹簧帽3与空心钢管两端的外螺纹螺接；所述测力杆1沿其轴向对称开有两条光纤通孔11（参见图3），测力杆1锚固端的光纤通孔11末端开有光纤引出孔ⅰ13，光纤引出孔ⅰ13与光纤通孔11末端圆弧过渡连接，安装在测力杆1锚固端的弹簧帽3上相应的开有光纤引出孔ⅱ31，所述光纤引出孔ⅰ13和光纤引出孔ⅱ31为圆形孔，光纤通孔11中粘贴有光纤光栅传感器12，光纤依次从光纤引出孔ⅰ13和光纤引出孔ⅱ31中引出；测力杆1锚固端通过锚固垫板5锚固，测力杆1连接端通过内螺纹与二力杆4螺接，再将螺杆142穿入螺杆孔143，并且螺杆142两端用螺母143固定，进一步增强测力杆1与二力杆4的整体性；然后将光纤光栅传感器12连接控制器，实时监测二力杆4的受力情况。
实施例二
25.一种实施例一所述一种智能二力杆测力装置的施工方法，该方法包括以下步骤：a.选材，根据二力杆4的外径大小确定测力杆1的内径大小，测力杆1的内径与二力杆4的外径相同；根据二力杆4的厚度确定测力杆1的厚度，测力杆1的厚度与二力杆4的厚度相同；选择钢材料制作测力杆1和减振弹簧2，且测力杆1的强度和减振弹簧2的强度≥二力杆4的强度；b.预制测力杆1，测力杆1锚固端预制外螺纹，测力杆1连接端预制外螺纹和内螺纹，测力杆1连接端的端部预制对称设置的连接耳14，连接耳14上开螺杆孔143；c.预制减振弹簧2和弹簧帽3，安装在测力杆1锚固端的弹簧帽3预留光纤引出孔ⅱ31；
d.开通孔，测力杆1沿其轴向对称开两条光纤通孔11，测力杆1锚固端的光纤通孔11末端预留光纤引出孔ⅰ13，光纤引出孔ⅰ13与光纤通孔11末端圆弧过渡连接；e.粘贴光纤光栅传感器12，在光纤通孔11内粘贴光纤光栅传感器12，将光纤从光纤引出孔ⅰ13中引出；f.装配，先将测力杆1一端的弹簧帽3固定在测力杆1上，再将减振弹簧2套入测力杆1中，最后固定测力杆1另一端的弹簧帽3，将弹簧帽3与减振弹簧2焊接结合成一个整体，再对减振弹簧2施加预压力或预拉力，同时将光纤从光纤引出孔ⅱ31引出；g.连接，测力杆1锚固端通过锚固垫板5锚固，在锚固垫板5上设置铆钉孔，把铆钉打入铆钉孔中将测力杆1进行锚固，二力杆4与测力杆1连接端的内螺纹相配合将二力杆4与测力杆1连接在一起，再将与螺杆孔143契合的螺杆142穿入螺杆孔143，然后用螺母143固定螺杆142，进一步连接测力杆1和二力杆4，光纤光栅传感器12连接控制器。
26.完成上述步骤后，该智能二力杆测力装置便可投入使用，如有需要，可进行预使用，检查光纤感应状态，完成检查后，再投入使用。

技术特征：
1.一种智能二力杆测力装置，其特征在于：包括测力杆（1）和减振弹簧（2），所述测力杆（1）为内径大小与二力杆（4）的外径大小相同的空心钢管，测力杆（1）锚固端开有外螺纹，测力杆（1）连接端开有外螺纹和内螺纹，所述减振弹簧（2）套在测力杆（1）的中部，减振弹簧（2）两端分别与弹簧帽（3）连接，所述弹簧帽（3）与空心钢管两端的外螺纹螺接；所述测力杆（1）沿其轴向对称开有光纤通孔（11），测力杆（1）锚固端的光纤通孔（11）末端开有光纤引出孔ⅰ（13），光纤引出孔ⅰ（13）与光纤通孔（11）末端圆弧过渡连接，安装在测力杆（1）锚固端的弹簧帽（3）上相应的开有光纤引出孔ⅱ（31），光纤通孔（11）中粘贴有光纤光栅传感器（12）。2.根据权利要求1所述的一种智能二力杆测力装置，其特征在于：所述测力杆（1）的强度和减振弹簧（2）的强度都≥二力杆（4）的强度。3.根据权利要求1所述的一种智能二力杆测力装置，其特征在于：所述光纤引出孔ⅰ（13）和光纤引出孔ⅱ（31）为圆形孔。4.根据权利要求1所述的一种智能二力杆测力装置，其特征在于：所述测力杆（1）连接端的端部对称设置有连接耳（14），所述连接耳（14）上开有螺杆孔（141）。5.根据权利要求1所述的一种智能二力杆测力装置，其特征在于：所述减振弹簧（2）为钢结构，所述测力杆（1）和减振弹簧（2）的表面均镀锌处理。6.一种智能二力杆测力装置的施工方法，其特征在于：包括如下步骤：a.选材，根据二力杆（4）的外径大小确定测力杆（1）的内径大小，测力杆（1）的内径与二力杆（4）的外径相同；选择钢材料制作测力杆（1）和减振弹簧（2），且测力杆（1）的强度和减振弹簧（2）的强度都≥二力杆（4）的强度；b.预制测力杆（1），测力杆（1）锚固端预制外螺纹，测力杆（1）连接端预制外螺纹和内螺纹；c.预制减振弹簧（2）和弹簧帽（3），安装在测力杆（1）锚固端的弹簧帽（3）预留光纤引出孔ⅱ（31）；d.开通孔，测力杆（1）沿其轴向对称开光纤通孔（11），测力杆（1）锚固端的光纤通孔（11）末端预留光纤引出孔ⅰ（13），光纤引出孔ⅰ（13）与光纤通孔（11）末端圆弧过渡连接；e.粘贴光纤光栅传感器（12），在光纤通孔（11）内粘贴光纤光栅传感器（12），将光纤从光纤引出孔ⅰ（13）引出；f.装配，先将测力杆（1）一端的弹簧帽（3）固定在测力杆（1）上，再将减振弹簧（2）套入测力杆（1）中，最后固定测力杆（1）另一端的弹簧帽（3），将弹簧帽（3）与减振弹簧（2）焊接,同时将光纤从光纤引出孔ⅱ（31）引出；g.连接，将测力杆（1）锚固端通过锚固垫板（5）进行锚固，二力杆（4）与测力杆（1）连接端的内螺纹相配合将二力杆（4）与测力杆（1）连接在一起，光纤光栅传感器（12）连接控制器。7.根据权利要求6所述的一种智能二力杆测力装置的施工方法，其特征在于：在进行步骤f时，对减振弹簧（2）施加一定的预压力或预拉力，使减振弹簧（2）处于受压或受拉状态。8.根据权利要求7所述的一种智能二力杆测力装置的施工方法，其特征在于：在进行步骤b时，测力杆（1）连接端的端部预制对称设置的连接耳（14），连接耳（14）上开螺杆孔（141）；在进行步骤g时，将螺杆（142）穿入螺杆孔（141），再用螺母（143）将螺杆（142）固定，
进一步连接测力杆（1）和二力杆（4）。9.根据权利要求7所述的一种智能二力杆测力装置的施工方法，其特征在于：在进行步骤a时，根据二力杆（4）的厚度确定测力杆（1）的厚度，测力杆（1）的厚度与二力杆（4）的厚度相同。10.根据权利要求7所述的一种智能二力杆测力装置的施工方法，其特征在于：在进行步骤d时，测力杆（1）沿其轴向对称开两条光纤通孔（11）。

技术总结
一种智能二力杆测力装置及其施工方法，涉及二力杆监测技术领域，包括测力杆和减振弹簧，测力杆为内径大小与二力杆的外径大小相同的空心钢管，测力杆锚固端开有外螺纹，测力杆连接端开有外螺纹和内螺纹，减振弹簧套在测力杆的中部，减振弹簧两端分别与弹簧帽连接，弹簧帽与空心钢管两端的外螺纹螺接；测力杆沿其轴向对称开有光纤通孔，测力杆锚固端的光纤通孔末端开有光纤引出孔Ⅰ，安装在测力杆锚固端的弹簧帽上相应的开有光纤引出孔Ⅱ，光纤通孔中粘贴有光纤光栅传感器；本发明通过光纤光栅传感器可实时监测二力杆的受力情况，及时处理失效杆件，避免工程事故严重化，减振弹簧具备缓冲功能，有效避免工程事故，并且本发明成本低、经济效益显著。经济效益显著。经济效益显著。


技术研发人员：黄忠 喻圣慈 胥献忠 邓耀 周怀健 孙玉涛 刘丰荣
受保护的技术使用者：桂林理工大学
技术研发日：2023.07.06
技术公布日：2023/10/15