基于磁场梯度张量的斜拉桥拉索断丝监测方法

作者：江胜华; 孙伟贺; 王浩; 刘晓春

来源：长安大学学报(自然科学版), 2022, 42(04): 52-62.

DOI：10.19721/j.cnki.1671-8879.2022.04.006

• 桥梁工程
• 斜拉桥
• 断丝
• 监测
• 磁场梯度张量
• 断丝位置
• 断丝数量

为研究斜拉桥拉索断丝位置及数量的监测方法，排除环境磁场的干扰，提出基于磁场梯度张量的斜拉桥拉索断丝监测方法。研制拉索断丝监测试验装置，包括磁场传感系统和运动控制系统，运动控制装置采用铝合金、铜连接件等非磁性材料装配，极大程度上消除试验装置中的磁场干扰。分析单根钢丝及整束拉索钢丝断丝前后的磁感应强度、磁场梯度及局部模量等磁场特征的变化规律，研究整束拉索的磁场梯度及局部模量与断丝数量的关系。试验结果表明：对于单根钢丝，环境的磁感应强度与钢丝的比值为98.47%～157.76%,环境磁感应强度的影响不可忽略。环境的磁场梯度及局部模量与单根钢丝的比值为3.34%～6.67%,远小于钢丝自身的磁场梯度及局部模量，可忽略不计。单根钢丝及整束拉索钢丝出现断丝时，磁场梯度及局部模量的曲线在断丝处发生突变，出现波峰和波谷等。断丝数量与波峰(或波谷)的深度、宽度及曲线突变处包围的面积等特征参数相关。通过磁场特征参数测得断丝位置在300.75 mm,与实际断丝位置300 mm相比，误差为0.25%;相较于1根断丝，2根断丝时波峰(或波谷)的深度平均值与其比值为1.82;波峰(或波谷)的宽度平均值与其比值为1.07;突变处包围的面积平均值与其比值为1.95。突变处包围的面积作为断丝数量的评估指标更为有效。

• 单位
  土木工程学院; 中南大学; 西南大学