專利名稱：可快速安裝拆卸的網(wǎng)架構(gòu)件內(nèi)力無損檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種可快速安裝拆卸的網(wǎng)架構(gòu)件內(nèi)力無損檢測裝置，特別是用于在施工階段與存在安全隱患時的快速無損內(nèi)力檢測診斷。
背景技術(shù)：
網(wǎng)架建筑普遍在大型公共和工業(yè)建筑中使用，例如體育場館，機(jī)場，展覽館，大型工業(yè)廠房等等。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是目前我國大跨度建筑結(jié)構(gòu)中采用最普遍的結(jié)構(gòu)形式。這一類公眾建筑的安全性能要求極高，因此，無論在其施工安裝階段及投入使用階段，掌握網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力變化特性，適時診斷其安全性，對社會安全生產(chǎn)和生活有著重大意義。
從結(jié)構(gòu)力學(xué)的觀點，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)在施工階段或者病態(tài)工作階段，桿件的內(nèi)力情況相對于設(shè)計值而言會發(fā)生異常變化。顯然，檢測這些內(nèi)力的變化，可以判斷網(wǎng)架的正常工作情況。但是，按目前現(xiàn)有的內(nèi)力檢測手段，要及時更要時時掌握網(wǎng)架構(gòu)件的內(nèi)力情況，資金和時間的成本付出是不可估量的，更有情況是不可實現(xiàn)的。
現(xiàn)有的檢測網(wǎng)架結(jié)構(gòu)內(nèi)力情況的相關(guān)技術(shù)包括(1)電阻應(yīng)變片測量。該方法是傳統(tǒng)的應(yīng)力應(yīng)變測試方法，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，技術(shù)上已經(jīng)相當(dāng)成熟。缺點在于精度并不是最高，在室外讀數(shù)容易飄移，穩(wěn)定性不夠，另外需在被測構(gòu)件表面打磨出一塊光滑區(qū)域來貼應(yīng)變片，對構(gòu)件略有損傷，安裝耗時且存在高空作業(yè)難度。
(2)普通光纖光柵傳感器測量。普通的光纖光柵傳感器較電阻應(yīng)變片測量在精度上有了顯著的改進(jìn)，光纖較普通導(dǎo)線在穩(wěn)定性方面也有了大大的提高，漂移問題基本得到解決。但是，在安裝和重復(fù)利用上，普通的光纖光柵傳感器測量方法仍采用粘貼式或焊接式進(jìn)行安裝，在耗時和高空作業(yè)難度上并未得到改善。而且利用強(qiáng)力膠水進(jìn)行粘貼后對于器件的可拆卸即重復(fù)利用，節(jié)約成本而言也是極為不利，而焊接式安裝方式更存在嚴(yán)重破壞構(gòu)件表面涂層的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種可快速安裝拆卸的網(wǎng)架構(gòu)件內(nèi)力無損檢測裝置。
它具有兩個鋼管環(huán)箍，兩個鋼管環(huán)箍定位校直鋼片，兩個鋼管環(huán)箍與兩個鋼管環(huán)箍定位校直鋼片之間由固定螺栓固定，在鋼管環(huán)箍上設(shè)有鋼管環(huán)箍轉(zhuǎn)動鉸、鋼管環(huán)箍鎖緊螺栓、鋼管環(huán)箍固定架，在鋼管環(huán)箍固定架上設(shè)有兩個鋼管環(huán)箍定位校直鋼片固定孔、傳感器固定箍轉(zhuǎn)動鉸、傳感器固定箍及傳感器固定箍鎖緊螺栓，光柵傳感器安裝于傳感器固定箍中。
本實用新型避免了普通電阻應(yīng)變片測量以及光纖光柵測量中的傳統(tǒng)粘貼式與焊接式表面安裝方式帶來的對桿件有損、不可重復(fù)利用、安裝耗時且高空作業(yè)困難等缺點，真正實現(xiàn)了現(xiàn)場快速安裝測試，對結(jié)構(gòu)構(gòu)件完全無損，并可拆卸重復(fù)利用，時時跟蹤構(gòu)件軸力與彎矩值的要求。對于時效性強(qiáng)的情況如施工階段，安全要求高的情況如高危結(jié)構(gòu)，本實用新型解決了普遍存在的根本問題。


圖1是可快速安裝拆卸的網(wǎng)架構(gòu)件內(nèi)力無損檢測裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型用于測試?yán)瓘潐簭潡U件內(nèi)力立面示意圖圖3是本實用新型檢測裝置安裝示意圖；圖中固定螺栓1、鋼管環(huán)箍定位校直鋼片2、鋼管環(huán)箍轉(zhuǎn)動鉸3、鋼管環(huán)箍4、鋼管環(huán)箍鎖緊螺栓5、傳感器固定箍轉(zhuǎn)動鉸6、傳感器固定箍7、傳感器固定箍鎖緊螺栓8、光柵傳感器9、光纖導(dǎo)線10、數(shù)據(jù)采集處理終端1具體實施方式
本實用新型是在光纖光柵成熟技術(shù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計一種開合式夾具，通過轉(zhuǎn)動鉸和鎖緊螺栓可實現(xiàn)快速安裝拆卸，利用夾具與構(gòu)件的變形協(xié)同，測得構(gòu)件應(yīng)變，并進(jìn)一步分析計算得出內(nèi)力與彎矩值。而對于網(wǎng)架結(jié)構(gòu)而言，它是一種高次超靜定結(jié)構(gòu)，在施工階段或者病態(tài)工作階段，構(gòu)件內(nèi)力都會發(fā)生異常變化。因此，通過上述檢測構(gòu)件的內(nèi)力變化，可以判斷網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是否處于正常工作狀態(tài)，是否存在安全隱患。
本實用新型的目的具體是這樣實現(xiàn)的1、根據(jù)網(wǎng)架桿件規(guī)格確定加工裝置種類與數(shù)量。一般常用的規(guī)格為有限的幾種Φ48×3.5，Φ60×3.5，Φ75.5×3.75，Φ89×4.0，Φ114×4.0，Φ140×4.0，Φ140×6.0，Φ159×6.0，Φ159×8.0，Φ180×8.0，Φ180×10.0，Φ180×12.0，Φ219×12.0，Φ219×14.0等等，管徑的種類就更少。因此針對不同網(wǎng)架桿件的鋼管固定箍內(nèi)徑設(shè)計種類一般十幾種就足夠，這符合產(chǎn)品的模具化生產(chǎn)和重復(fù)利用要求。
2、開合式夾具的設(shè)計制作。為了實現(xiàn)檢測裝置的可拆卸，快速安裝，重復(fù)利用等特點，并且同時滿足傳感器與構(gòu)件的協(xié)同變形。
1)用于軸心受拉壓桿件的夾具，設(shè)計一個傳感器安裝位置，如圖1所示。
包括兩個鋼管環(huán)箍4，兩個鋼管環(huán)箍定位校直鋼片2，兩個鋼管環(huán)箍4與兩個鋼管環(huán)箍定位校直鋼片2之間由固定螺栓1固定后組成為一套，在鋼管環(huán)箍4上設(shè)有鋼管環(huán)箍轉(zhuǎn)動鉸3、鋼管環(huán)箍鎖緊螺栓5及鋼管環(huán)箍固定架，通過鋼管環(huán)箍轉(zhuǎn)動鉸3與鋼管環(huán)箍鎖緊螺栓5，實現(xiàn)夾具在鋼管上無損快速拆卸。在鋼管環(huán)箍固定架上設(shè)有兩個鋼管環(huán)箍定位校直鋼片固定孔、傳感器固定箍轉(zhuǎn)動鉸6、傳感器固定箍7及傳感器固定箍鎖緊螺栓8，光柵傳感器安裝于傳感器固定箍中以光纖與檢測裝置連接，并被保護(hù)在安裝測試前免遭外力破壞。
2)用于拉彎與壓彎構(gòu)件的夾具，設(shè)計四個傳感器安裝位置，如圖2所示同樣包括定位校直鋼片、固定螺栓、轉(zhuǎn)動鉸、鋼管環(huán)箍、傳感器固定箍、鎖緊螺栓等，安裝方式也與軸心受拉壓構(gòu)件相同。所不同點在于鋼管環(huán)箍上同時設(shè)計四個傳感器固定箍，同時測得鋼管4個不同面上應(yīng)變值ε1，ε2，ε3，ε4以計算桿件彎矩值。
3、配套的光柵傳感器，光纖以及數(shù)據(jù)采集處理終端。如圖3所示。
配套的光柵傳感器設(shè)計符合可安裝要求，內(nèi)徑與傳感器固定箍相符，兩頭可固定于傳感器固定箍，設(shè)可微調(diào)伸縮固定螺帽，并通過光纖與數(shù)據(jù)采集處理終端連接。通過電算程序編制，數(shù)據(jù)采集處理終端可實現(xiàn)將應(yīng)變值直接計算為內(nèi)力值輸出顯示并打印。
軸拉軸壓桿件的內(nèi)力計算公式N＝εEA拉彎壓彎桿件的軸力與彎矩表達(dá)公式N=ϵ1+ϵ32EA=ϵ2+ϵ42EA=ϵ1+ϵ2+ϵ3+ϵ44EAM=EIR+h(ϵ1-ϵ32)2+(ϵ2-ϵ42)2]]>N——桿件測試部位軸力；M——桿件測試部位彎矩；E——桿件彈性模量；I——桿件截面慣性矩；A——桿件截面積；R——桿件截面半徑；
h——外表面至傳感器中心高度；ε——軸心受拉受壓桿件測試部位應(yīng)變值；ε1，ε2，ε3，ε4——拉彎壓彎桿件4個測試部位應(yīng)變值。
本實用新型作為一種快速安裝拆卸的無損內(nèi)力檢測裝置，傳力可靠性已得到實驗驗證，并試用于國內(nèi)工程的應(yīng)力測試中，使得光纖光柵應(yīng)力測試過程更加簡單方便，與現(xiàn)有的應(yīng)力測試裝置相比，精度更高，速度更快。
權(quán)利要求1.一種可快速安裝拆卸的網(wǎng)架構(gòu)件內(nèi)力無損檢測裝置，其特征在于，它具有兩個鋼管環(huán)箍(4)，兩個鋼管環(huán)箍定位校直鋼片(2)，兩個鋼管環(huán)箍(4)與兩個鋼管環(huán)箍定位校直鋼片(2)之間由固定螺栓(1)固定，在鋼管環(huán)箍(4)上設(shè)有鋼管環(huán)箍轉(zhuǎn)動鉸(3)、鋼管環(huán)箍鎖緊螺栓(5)、鋼管環(huán)箍固定架，在鋼管環(huán)箍固定架上設(shè)有兩個鋼管環(huán)箍定位校直鋼片固定孔、傳感器固定箍轉(zhuǎn)動鉸(6)、傳感器固定箍(7)及傳感器固定箍鎖緊螺栓(8)，光柵傳感器安裝于傳感器固定箍(7)中。
專利摘要本實用新型公開了一種可快速安裝拆卸的網(wǎng)架構(gòu)件內(nèi)力無損檢測裝置，特別適用于在施工階段與存在安全隱患情況下的快速無損內(nèi)力檢測診斷。包括定位校直鋼片、固定螺栓、轉(zhuǎn)動鉸、鋼管環(huán)箍、傳感器固定箍、鎖緊螺栓、光柵傳感器以及檢測裝置等。定位校直鋼片將兩副夾具組成一套保護(hù)光柵傳感器在測試前免遭外力損壞的可安裝測試的組合夾具。鋼管環(huán)箍通過轉(zhuǎn)動鉸和鎖緊螺栓可在鋼管上拆卸，并且對鋼管無損。光柵傳感器通過轉(zhuǎn)動鉸和鎖緊螺栓可在傳感器固定箍上拆卸，對光柵傳感器無損且可以臨時替換，光柵傳感器以光纖與檢測裝置連接。通過測得桿件上互相垂直的四個部位的應(yīng)變值計算鋼管檢測部位的軸力與彎矩值。
文檔編號G01L19/06GK2819195SQ20052010026
公開日2006年9月20日 申請日期2005年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月24日
發(fā)明者羅堯治, 沈雁彬 申請人:浙江大學(xué)