一种可固定于拉索的风速仪支架制造技术

本发明专利技术公开了一种可固定于拉索的风速仪支架，包括固定装置、与固定装置相连的支架组件、位置测试组件和加速度测试组件，所述固定装置包括柔性金属片围成的套箍、镶嵌于金属片内表面的网格状磁体、固定金属片的高强螺栓；所述支架组件包括外伸杆、风速仪支座、与外伸杆端部螺纹配套的螺帽；所述位置测试组件包括位置传感器；所述加速度测试组件包括三向加速度传感器，本发明专利技术可固定于拉索上任意位置，且对于与水平面呈任意角度的斜拉索均可保证风速仪竖直，易于控制测点位置，便于除去拉索振动的影响同时获得测点风速与拉索振动的关系，能够更好地测试拉索周围的风场分布特性。

Anemometer bracket fixed on cable

【技术实现步骤摘要】
一种可固定于拉索的风速仪支架
本专利技术涉及一种可固定于拉索的风速仪支架，尤其适用于大跨索承桥梁体系的长拉索周围风场的测试，主要应用于土木结构风工程领域。
技术介绍
随着土木工程领域设计手段、施工技术的快速发展，大跨索承桥梁的数量不断增多、规模不断扩大，相应结构的柔度呈增大趋势，而风荷载是大多大跨、高柔结构的控制性荷载。特别是在我国东南部，江河密布，经济发达，人口稠密，建设了大量规模庞大、意义非凡的大跨索承桥梁结构，例如，建成后将成为世界第一大跨径的斜拉桥——常泰过江通道主航道桥（主跨将达到1176米），世界上荷载和设计速度均为第一的公铁两用悬索桥——五峰山长江大桥（主跨1092米）。另一方面，由于沿海地区大多为台风多发区，容易受到强风侵袭，例如近年的台风“山竹”、“利奇马”等。在这种情况下，风的监测、研究工作显得尤为重要。而实时监测风特性是获得风荷载特征的最有效手段，准确监测风特性是发展结构风工程的必要条件，对指导设计、施工和维护大跨、高柔结构有着重要作用。过去风特性的监测数据大多来自于气象局的数据，这些数据为结构风工程的发展提供了极大的助力。但由于专业侧重点的差异，并不能准确得到结构附近精确的风特性数据，尤其考虑到风荷载的随机性、风流场的复杂性，使得对结构关键位置附近风场的监测十分必要。现阶段，已有大量的风速仪投入到了结构附近风特性的监测。为了保证所测数据的准确性，提高所测数据的可信度，对于风速仪的安设位置、稳定性、方向等提出了较高的要求，于是，越来越多便于风速仪放置、利于提高风速仪测风数据准确性的风速仪支架已经投入了应用，例如，满足风速仪固定要求的一种风速仪支架（专利授权号：ZL200810196374.X，专利技术人：王浩，李爱群，王晨，谢静），用于剔除结构振动影响的一种高精度风速测试支架（专利授权号：ZL201210175818.8，专利技术人：王浩，周广东，邢晨曦，郭彤），用于调整风速仪高度的一种高处风速仪测量支架（专利授权号：ZL201620671217.X，专利技术人：王小龙）等，这些支架的应用对风特性的监测工作意义重大。而对于大跨索承桥梁结构，拉索的风振一直是影响其设计、施工和维护的重要因素。为了更好地分析拉索的风振效应、深入探究拉索振动与其周围风场的关系，实时监测拉索周围的风特性是非常有必要的。现阶段，对于拉索周围风场风特性，往往是通过将风速仪固定在拉索周围刚性较大、稳定性较高的构件（例如大跨桥梁的主梁、主塔），根据风速仪所测数据，结合桥址区的环境与梁、索、塔的特征等因素进行一系列数值处理获得。然而，随着桥梁的跨径不断增大，斜拉桥的斜拉索、悬索桥的主缆、边缆、吊杆的长度也在不断攀升，以苏通长江公路大桥为例，作为主跨1088米的世界第三大跨径斜拉桥，其最长的斜拉索长度达到了577米。考虑到拉索分布范围之广大、风特性分布之随机，传统的方法所得结果的精度较差，可信度不高，严重制约了对于拉索风振的相关研究工作。因此，急需一种在拉索附近安装风速仪实时监测其周围风特性的方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种能够将风速仪固定于拉索上的支架，测量拉索周围风场分布规律，且满足测量的精度要求。此外，该支架不仅能够基本保证风速仪迎风面法线方向水平，还能实时监测风速仪的位置，同时提供拉索振动的相关信息以修正测量结果。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下，一种可固定于拉索的风速仪支架，其特征在于，所述支架包括固定装置、与固定装置相连的支架组件、位置测试组件和加速度测试组件，其特征在于：所述固定装置包括柔性金属片围成的套箍、镶嵌于金属片内表面的网格状磁体以及固定金属片的高强螺栓；所述支架组件包括外伸杆、风速仪支座、与外伸杆端部螺纹配套的螺帽；所述位置测试组件包括位置传感器；所述加速度测试组件包括三向加速度传感器，其中，高强螺栓约束使柔性金属片形成能够绑扎在拉索上的套箍；网格状磁体镶嵌于金属片内表面；外伸杆、位置传感器、三向加速度传感器固定于金属片外侧，且垂直于套箍径向；风速仪底座与外伸杆通过卡口、卡槽，以一定角度咬合；螺帽为一限位器，通过外伸杆外端螺纹与外伸杆相连。作为本专利技术的一种改进，所述金属套箍采用刚度较低的金属制作,例如，铝等材料，柔性金属片围成的套箍可根据拉索外径自适应拉索的外表面。作为本专利技术的一种改进，镶嵌于金属片内表面的网格状磁体与拉索中的钢绞线产生吸附力，其中，磁体的厚度、大小根据实际情况自行选择。作为本专利技术的一种改进，所述外伸杆在径向分为三种截面；与金属套箍固结组件，采用圆形截面，该组件长度较长，刚度较大，使得风速仪的固定点距离拉索有一定的距离，防止风速仪距离拉索过近导致测试数据不准确。中间为卡槽组件，采用十字形截面，且该十字形截面外径小于前述圆形截面，卡槽的径向长度与风速仪底座卡口径向长度相同；外端为螺纹截面，配以螺帽，能够限制风速仪向外伸杆外侧移动。作为本专利技术的一种改进，所述风速仪底座分为上部的底座和下部的卡槽，上部底座与风速仪通过螺栓相连，下部开设星形放射状卡口，使其能够以不同角度与外伸杆上的十字形的卡槽咬合。达到固定风速仪、保证风速仪迎风面法线水平的目的。本专利技术所绘制的示意图提供0°、22.5°、45°、67.5°、90°五种选择，实际制作过程中可包括但不仅限于示意图所示角度。作为本专利技术的一种改进，所述位置传感器实时监测该支架在拉索上的相对位置。实现了对风速仪位置的实时监控，保证了测点位置在监测过程中不会发生变更，从测试位置上保证了风速仪所测数据的准确性。作为本专利技术的一种改进，所述三向加速度传感器实时监测拉索在测点的振动加速度。通过数据处理能够除去拉索振动对风速仪所测结果的影响，从力学原理的角度大大提高了结果的准确性和可信度。相对于现有技术，本专利技术的技术效果如下：（1）该支架通过金属套箍和镶嵌在套箍内部的磁体能固定在拉索上的任意点，实现了对拉索任意点周围风场的监测；（2）通过外伸杆与风速仪支座的相对转动关系，在保证了风速仪迎风面法线方向水平的情况下，能与倾斜任意角度的拉索稳定连接，从测试方向上保证了风速仪所测数据的准确性；（3）通过位置传感器装置，实现了对风速仪位置的实时监控，保证了测点位置在监测过程中不会发生变更，从测试位置上保证了风速仪所测数据的准确性；（4）通过三向加速度传感器，监测了拉索的振动情况，通过数据处理能够除去拉索振动对风速仪所测结果的影响，从力学原理的角度大大提高了结果的准确性和可信度；（5）三向加速度传感器所测得振动结果还可应用于探究拉索振动加速度与所测风特性的修正结果的关系；该设计通过实现对拉索周围风场的直接测定，开创了获取拉索周围风特性数据的新思路，对描绘拉索周围风特性分布情况，研究风特性分布规律，指导大跨索承桥梁结构的设计和施工实践，有着极为重大的意义，具有广泛的工程应用前景。附图说明图1为支架俯视图；图2为支架侧视图；图3为支架主视图；图4为外伸杆的三维立体图；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可固定于拉索的风速仪支架，其特征在于，所述支架包括固定装置、与固定装置相连的支架组件、位置测试组件和加速度测试组件，所述固定装置包括柔性金属片（1）围成的套箍、镶嵌于金属片内表面的网格状磁体（2）以及固定金属片的高强螺栓（3）；所述支架组件包括外伸杆（4）、风速仪支座（5）、与外伸杆端部螺纹配套的螺帽（6）；所述位置测试组件包括位置传感器（7）；所述加速度测试组件包括三向加速度传感器（8），其中，高强螺栓（3）约束使柔性金属片（1）形成能够绑扎在拉索上的套箍；网格状磁体（2）镶嵌于金属片（1）内表面；外伸杆（4）、位置传感器（7）、三向加速度传感器（8）固定于金属片（1）外侧，且垂直于套箍径向；风速仪底座（5）与外伸杆（4）通过卡口、卡槽，以一定角度咬合；螺帽（6）为一限位器，通过外伸杆（4）外端螺纹与外伸杆（4）相连。/n

【技术特征摘要】
1.一种可固定于拉索的风速仪支架，其特征在于，所述支架包括固定装置、与固定装置相连的支架组件、位置测试组件和加速度测试组件，所述固定装置包括柔性金属片（1）围成的套箍、镶嵌于金属片内表面的网格状磁体（2）以及固定金属片的高强螺栓（3）；所述支架组件包括外伸杆（4）、风速仪支座（5）、与外伸杆端部螺纹配套的螺帽（6）；所述位置测试组件包括位置传感器（7）；所述加速度测试组件包括三向加速度传感器（8），其中，高强螺栓（3）约束使柔性金属片（1）形成能够绑扎在拉索上的套箍；网格状磁体（2）镶嵌于金属片（1）内表面；外伸杆（4）、位置传感器（7）、三向加速度传感器（8）固定于金属片（1）外侧，且垂直于套箍径向；风速仪底座（5）与外伸杆（4）通过卡口、卡槽，以一定角度咬合；螺帽（6）为一限位器，通过外伸杆（4）外端螺纹与外伸杆（4）相连。


2.根据权利要求1所述的可固定于拉索的风速仪支架，其特征在于，所述金属套箍采用刚度较低的金属制作，柔性金属片（1）围成的套箍可根据拉索外径自适应拉索的外表面。


3.根据权利要求2所述的可固定于拉索的风速仪支架，其特征在于，镶嵌于金属片内表面的网格状磁体（2）与拉索中的钢绞线产生吸附力。

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【专利技术属性】
技术研发人员：王浩，赵恺雍，徐梓栋，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32