第 45卷第 12期 2014年 l2月 Vo1．45 No．12 Dec．2014 建 筑 技 术 Architecture Technology ·1119·
基 于 磁 弹 效 应 的 索 力 测 试 系 统 在 斜 拉 桥 上 的 应 用
逯 彦 秋 l，2，v， 安 关 锋 2， 程 进
(1．同济大学，200092，上海；2．广州市市政集团有限公司，510060，广州；
3．北京市首都公路发展集团有限公司，101102，北京)
摘 要 ：基 于磁弹效应原理 ，以磁通量传感器 为手段 ，建立斜拉桥 索力测试系统 。该 监测 系统是一个适 用
于桥梁拉索监测的平 台 ，可用于远程实时及 长期监 测、分析现有桥梁拉 索的状况 。将监测系统应用于北京市某
斜拉桥上进行索 力监测 ，比较监测结果与索力设计值后 ，发现两者具有较好 的一致 陛，监测值较准确 ，可满足工
程 上的精度要求 。
关键词 ：索力测量 ；监测 系统 ；磁通量传感器 ；磁弹效应 ；斜拉桥
中图分类号 ：U443．3 文献标志码 ：B 文章编号 ：1000—4726(2014)12—1119—04
APPLICATION OF CABLE FoRCE MoNIToRING SYSTEM BASED oN MAGNETOELASTIC
EFFECT oN CABI E—STAYED BRIDGE
LU Yan-qiu ' ，AN Guan-feng ，CHENG Jin
(1．Tongji University，200092，Shanghai，China；2．Guangzhou Municipal Group Co．，Ltd．，510060，Guangzhou。China；
3．Beijing Capital Highway Development Group Co．，Ltd．，101102，Beijing，China)
Abstract：In the paper，the cable force monitoring system based on magnetoelastic effect，by means of
electromagnetic sensom，is built and used on one cable—stayed bridge in Beijing，which may achieve online
auto monitoring the cable force of cable-stayed bridge．The monitoring system results and the design resuhs of
cable force are compared and they have good consistency，SO the monitoring system results is accurate and can
meet engineering requirements，and the monitoring system may be used in online auto monitoring the cable
force of cable-stayed bridge．
Key words：measurement of cable force；monitoring system；electromagnetic sensor；magnetoelastic effect；
cable stayed bridge
桥 梁 拉 索 是斜 拉 桥 和 悬 索桥 的核 心 受 力 构件 。也
是桥 梁 正常 工作 的保障 。在 桥 梁结 构使 用 过程 中 ，由于
拉 索长 期处 于 交变 应力 、腐蚀 和 风致振 动 的环境 中 ．易
造成 局部 疲 劳 与损 伤 ，索 长期 在这 样环 境 下使 用 。不仅
导致 其使 用 寿命 缩短 ，且直 接影 响结 构 的 内力 分布 和
结构 线 型 ，危 及整 个 桥梁 结构 安全 r ]。为确 保 索安 全 ，
首先 要 了解桥 、梁 索 的受 力情 况 ，做到 实 时掌 握 索 的受
力大 小及 分 布规律 。为解决 这 一 问题 。本 文基 于 磁弹 效
应原 理 ，以磁 通量 传 感器 为手 段 ，建 立 了拉 索 索 力测 试
系统 。通过 该 系统可 实现 实 时在 线 监测 ，准确 评价 拉 索
的力 学性 状 ，延长 索 的使 用 寿命 ，确 保桥 梁 的结 构 安
全 ，降 低桥 梁 维护 成本 ，提 高桥 梁 的管 养水 平 E4-73。
1 磁 弹 效 应 基 本 原 理
铁 磁 材料 受到 力 的作 用时 ，会产 生 相 应变 形 。从而
收稿 日期：2014—07—23
基金项目：博士后基金资助项目(2013M542160)
作者简介：逯彦秋(1975一)，男，黑龙江大庆人，高级工程师，博士， mail
luyanqiu2008@126．corn．
产 生应 力 ，使磁 导 率发生 变化 。磁 导率 的变化 可 反映索
力 的变 化 m]，铁 磁 材料 磁 导率变 化 与应 力关 系为 ：
Atz=一2A ( ) or (1) D
式 中 ：△ 为磁 导 率发 生 变 化 ； 为 应 力 ；入 为磁 化
饱 和 状 态 铁 磁 材 料 磁 致 伸 系数 ； 。为 不 受 外 力 作 用
下 铁 磁 材 料 的 磁 导 率 ；Bm为 磁 化 饱 和 状 态 下 磁 感 应
强 度 。
铁 磁材 料在 外 力作用 下 ，磁化 饱 和状 态铁 磁材 料
的磁致 伸 系数 入m及磁 感应 强度 并 不发 生 改变 ，因此
应 力 与磁 导率△ 有很 好 的线 形 关 系 。
2 磁 通 量 索 力 测 试 系 统
磁通 量 索 力测试 系统 主要 由硬 件 系统 及 软件 系统
两部 分组 成 。其 中硬件 系 统包括 传 感器 和配 套 磁弹 仪
等 。磁弹 仪 自身 带有 操作 平 台和LED显示器 ，能实现 16
个通 道测 量 ，可 直 接操 作读 数 ，也可 通过 仪器 上 的通 讯
接 口与计 算机 系 统连接 。实现 自动 数据 采集 或 远程 操
控 。磁 通量 索力 测试 系统 见 图1。
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表 1 磁通量传感器索力监测值与实际值
内坝6 外侧
索号 监测值／ 实际值／ 相对差 监测值／ 实际值／ 相对差
kN kN 值／％ kN kN 值／％
1 10025 9371
基于磁弹效应的索力测试系统在斜拉桥上的应用（论文）.pdf
