一種用于鋼材疲勞裂紋跟蹤監(jiān)測裝置及其監(jiān)測方法
【專利摘要】本發(fā)明一種用于鋼材疲勞裂紋跟蹤監(jiān)測裝置，屬于土木工程中的橋梁工程監(jiān)測設備領域。包括固定支架以及分別安裝在所述固定支架上的磁粉探傷設備、圖像采集設備、無線傳輸設備、控制器及圖像顯示器；其中，所述磁粉探傷設備用于將鋼橋面板上裂紋的形狀和位置顯示出來；所述圖像采集設備用于將所述裂紋的形狀和位置拍攝成照片；所述無線傳輸設備將所述圖像采集設備采集的照片傳輸給所述圖像顯示器；所述控制器自動控制所述磁粉探傷設備、圖像采集設備及無線傳輸設備每隔一預設時間循環(huán)順次工作。本裝置可以跟蹤鋼橋疲勞裂紋，判斷鋼橋面板維護時機選擇與方法選取，提高鋼橋維護可靠性。同時對研究裂紋擴展路徑、疲勞裂紋發(fā)展速度提供技術支持。
【專利說明】一種用于鋼材疲勞裂紋跟蹤監(jiān)測裝置及其監(jiān)測方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明是一種應用于鋼橋面板日常維護與監(jiān)測，跟蹤鋼橋面板、加勁肋與頂板接頭處疲勞裂紋發(fā)展的裝置；同時也可用于鋼橋面板的室內(nèi)試驗過程中的疲勞裂紋跟蹤，屬于土木工程中的橋梁工程監(jiān)測設備領域。

【背景技術】
[0002]正交異性鋼橋面板廣泛的應用于大跨徑橋梁的建設過程中。鋼橋面板作為主梁的上翼緣，在橋梁使用過程中直接承受車輛的輪載作用。鋼橋面板是由面板及縱橫向加勁肋等幾種薄板件焊接而成，焊縫交叉處設有弧形缺口，其構造細節(jié)相當復雜，當車輛通過時，在車輛荷載、溫度荷載及殘余應力的共同作用下，頂板與加勁肋交叉焊接處、加勁肋對接焊接接頭處、頂板與橫隔板交叉焊接處、加勁肋與橫隔板交叉焊接處等鋼板交叉焊接部位容易產(chǎn)生局部應力，變形也非常復雜，會產(chǎn)生疲勞裂紋。裂紋擴展的不確定性也會給橋梁的安全帶來不利的影響。
[0003]目前，在橋梁日常維護與監(jiān)測過程中，對疲勞裂紋萌生后的裂紋監(jiān)測還局限在人工的方式，存在很多不確定的因素，不能及時準確的反應疲勞裂紋的動態(tài)發(fā)展狀況。無法對鋼橋的日常維護與檢修提供可靠的依據(jù)，也無法給鋼橋疲勞裂紋的研究提供可靠詳盡的資料。
[0004]基于以上情況，有必要提出一種簡單方便的裂紋跟蹤、監(jiān)測裝置。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述技術問題，本發(fā)明提出一種用于鋼材疲勞裂紋跟蹤監(jiān)測的方法和裝置，通過該方法及其監(jiān)測裝置用以跟蹤在鋼板交叉焊接接頭處出現(xiàn)疲勞裂紋后裂紋發(fā)展狀況。
[0006]本發(fā)明的鋼材疲勞裂紋跟蹤裝置采用如下技術方案:
一種用于鋼材疲勞裂紋跟蹤監(jiān)測裝置，其特征在于:包括固定支架以及分別安裝在所述固定支架上的磁粉探傷設備、圖像采集設備、無線傳輸設備、控制器及圖像顯示器；其中，所述磁粉探傷設備用于將鋼橋面板上裂紋的形狀和位置顯示出來；
所述圖像采集設備用于將所述裂紋的形狀和位置拍攝成照片；
所述無線傳輸設備將所述圖像采集設備采集的照片傳輸給所述圖像顯示器；
所述控制器自動控制所述磁粉探傷設備、圖像采集設備及無線傳輸設備每隔一預設時間循環(huán)順次工作。
[0007]所述固定支架包括第一支架板、第二支架板、第三支架板及第四支架板，所述第一支架板與第二支架板之間、第一支架板與第三支架板之間、第三支架板與第四支架板之間均可以相對轉動；所述第四支架板和第二支架板上安裝有將所述固定支架和鋼橋面板相固定的固定裝置。
[0008]所述固定裝置為兩個磁性底座，所述兩個磁性底座分別安裝在所述第四支架板和第二支架板上，磁性底座上設有開啟或關閉磁力的開關。
[0009]所述磁粉探傷設備包括磁粉探傷儀、反差增強劑噴灑裝置和黑水磁懸液噴灑裝置；所述磁粉探傷儀與第二支架板和第三支架板固定在一起，并且磁粉探傷儀的探頭采用活關節(jié)，所述反差增強劑噴灑裝置和黑水磁懸液噴灑裝置均通過連接件可拆卸地安裝在所述固定支架上，并都通過軟管與可調(diào)節(jié)噴射角度的噴頭連接。
[0010]所述圖像采集設備為高清攝像頭。
[0011]所述圖像顯示器為帶有網(wǎng)格坐標的顯示器。
[0012]一種基于所述用于鋼材疲勞裂紋跟蹤監(jiān)測裝置的監(jiān)測方法，包括以下幾個步驟: 第一步、將固定支架安裝在鋼橋面板出現(xiàn)疲勞裂紋處；
第二步、磁粉探傷設備將疲勞裂紋形狀和位置顯示出來；
第三步、圖像采集設備將裂紋的形狀和位置拍攝下來；
第四步、無線傳輸設備將第三步中圖像采集設備拍攝的裂紋圖像傳輸?shù)綀D像顯示器上顯示出來；
第五步、上述四個步驟通過控制器每隔T小時循環(huán)一次，即可在顯示屏幕上顯示裂紋發(fā)展方向及長度，所述的時間T人為設定。
[0013]本發(fā)明方法的有益效果:本發(fā)明一種用于鋼材疲勞裂紋跟蹤監(jiān)測方法及裝置，可以對鋼橋表面疲勞裂紋進行監(jiān)測，具體可以跟蹤頂板與加勁肋交叉焊接處、加勁肋對接焊接接頭處、頂板與橫隔板交叉焊接處、加勁肋與橫隔板交叉焊接處等交叉接頭部位的疲勞裂紋，判斷鋼橋面板維護時機選擇與方法選取，提高鋼橋維護可靠性。同時也可用于鋼橋面板的室內(nèi)試驗過程中的疲勞裂紋跟蹤，對研究裂紋擴展路徑、疲勞裂紋發(fā)展速度提供技術支持。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明鋼材疲勞裂紋跟蹤裝置在鋼板(或對接焊縫處)出現(xiàn)疲勞裂紋處的安裝位置和構造圖；
圖2為本發(fā)明鋼材疲勞裂紋跟蹤裝置在鋼板交叉焊接接頭部位出現(xiàn)疲勞裂紋處的安裝位置和構造圖；
圖3為鋼材疲勞裂紋跟蹤裝置構造示意圖；
其中，1、第一支架板；2、第二支架板；3、第三支架板；4、第四支架板；5、磁性底座；6a、反差增強劑；6b、黑水磁懸液；7a、軟管；7b、軟管；8a、噴頭；8b、噴頭；9、探照燈；10、圖像采集設備；11、磁粉探傷儀；12、控制器；13a、無線信號發(fā)射器；13b、無線信號接收器；14、帶有網(wǎng)格坐標的顯示屏幕；15、鋼橋面板；15a、U肋部分，15b、鋼橋面板頂板；16、焊縫。

【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖和具體實施例，進一步闡明本發(fā)明，應理解這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領域技術人員對本發(fā)明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權利要求所限定的范圍。
[0016]如圖1所示，本鋼材疲勞裂紋跟蹤裝置由第一支架板1、第二支架板2、第三支架板
3、第四支架板4，磁性底座5，反差增強劑6a，黑水磁懸液6b，磁粉探傷儀11，高分辨率防振動攝像頭10，控制器12，無線信號發(fā)射器13a，無線信號接收器13b，帶有網(wǎng)格坐標的顯示器14組成。
[0017]其工作原理是:橋梁檢測人員在發(fā)現(xiàn)鋼橋面板或鋼板交叉焊接接頭部位出現(xiàn)疲勞裂紋后，將該裝置安裝在出現(xiàn)疲勞裂紋處，圖像采集設備(如高分辨率防振動攝像頭)應該在疲勞裂紋上方附近，利用磁粉探傷原理(當鋼材磁化時，若鋼材表面有裂紋存在，由于裂紋處的磁阻增大而產(chǎn)生漏磁，形成局部磁場，磁粉便在此處顯示裂紋的形狀和位置)將疲勞裂紋形狀和位置顯示出來，接著使用高分辨率防振動攝像頭將裂紋的形狀和位置拍攝下來，利用無線傳輸技術將疲勞裂紋圖像傳輸?shù)綆в芯W(wǎng)格坐標的顯示屏幕上，這一過程每隔一段時間重復一次即可在帶有網(wǎng)格坐標的顯示屏幕上顯示裂紋發(fā)展方向及長度。
[0018]上述過程全部由控制器控制，所述控制器中寫入的程序為:噴反差增強劑一噴黑水磁懸液一探傷儀產(chǎn)生磁場一高分辨率防振動攝像頭拍照一無線信號發(fā)射器將裂紋圖像傳輸?shù)斤@示屏幕。并且此整個完整程序每隔T小時循環(huán)一次，時間T可以人為設定，初始為I小時。
[0019]如圖1所示，該裝置的支架是由第一支架板1、第二支架板2、第三支架板3、第四支架板4這四部分組成，第一支架板I與第二支架板2之間、第一支架板I與第三支架板3之間、第三支架板3與第四支架板4之間均可以相對轉動，以保證:a、該裝置安裝在鋼橋面板上時不會對鋼橋面板產(chǎn)生約束山、鋼橋面板的疲勞荷載不會對該裝置產(chǎn)生疲勞作用；c、該裝置不僅可以跟蹤平板區(qū)域(或對接焊縫處)上的疲勞裂紋，而且可以跟蹤兩塊鋼板焊接處角焊縫處的疲勞裂紋，如圖2所示。
[0020]磁性底座5與第二支架板2、第四支架板4固定在一起，使用時利用磁性底座5的開關將該整個固定支架板裝置便捷的吸附于鋼板之上或者取下。
[0021]如圖1所示，磁粉探傷儀11與第三支架板3、第二支架板2固定在一起，并且磁粉探傷儀11的探頭采用活關節(jié)，以保證在使用過程中探頭能與鋼橋面板緊密貼合。
[0022]反差增強劑6a、黑水磁懸液6b用完可以更換，且反差增強劑6a與黑水磁懸液6b在裝置工作時固定在所述支架板上。反差增強劑6a的噴頭8a和黑水磁懸液6b的噴頭8b噴射方向可以調(diào)節(jié)，軟管7a將反差增強劑6a和其噴頭8a相連接，軟管7b將黑水磁懸液6b和其噴頭8b相連接。高分辨率防振動攝像頭10的拍攝角度以及探照燈9的照射角度和燈光的強弱可以調(diào)節(jié)。
【權利要求】
1.一種用于鋼材疲勞裂紋跟蹤監(jiān)測裝置，其特征在于:包括固定支架以及分別安裝在所述固定支架上的磁粉探傷設備、圖像采集設備、無線傳輸設備、控制器及圖像顯示器；其中，所述磁粉探傷設備用于將鋼橋面板上裂紋的形狀和位置顯示出來； 所述圖像采集設備用于將所述裂紋的形狀和位置拍攝成照片； 所述無線傳輸設備將所述圖像采集設備采集的照片傳輸給所述圖像顯示器； 所述控制器自動控制所述磁粉探傷設備、圖像采集設備及無線傳輸設備每隔一預設時間循環(huán)順次工作。
2.根據(jù)權利要求1所述的用于鋼材疲勞裂紋跟蹤監(jiān)測裝置，其特征在于:所述固定支架包括第一支架板、第二支架板、第三支架板及第四支架板，所述第一支架板與第二支架板之間、第一支架板與第三支架板之間、第三支架板與第四支架板之間均可以相對轉動；所述第四支架板和第二支架板上安裝有將所述固定支架和鋼橋面板相固定的固定裝置。
3.根據(jù)權利要求2所述的用于鋼材疲勞裂紋跟蹤監(jiān)測裝置，其特征在于:所述固定裝置為兩個磁性底座，所述兩個磁性底座分別安裝在所述第四支架板和第二支架板上，磁性底座上設有開啟或關閉磁力的開關。
4.根據(jù)權利要求1所述的用于鋼材疲勞裂紋跟蹤監(jiān)測裝置，其特征在于:所述磁粉探傷設備包括磁粉探傷儀、反差增強劑噴灑裝置和黑水磁懸液噴灑裝置；所述磁粉探傷儀與第二支架板和第三支架板固定在一起，并且磁粉探傷儀的探頭采用活關節(jié)，所述反差增強劑噴灑裝置和黑水磁懸液噴灑裝置均通過連接件可拆卸地安裝在所述固定支架上，并都通過軟管與可調(diào)節(jié)噴射角度的噴頭連接。
5.根據(jù)權利要求1所述的用于鋼材疲勞裂紋跟蹤監(jiān)測裝置，其特征在于:所述圖像采集設備為高清攝像頭。
6.根據(jù)權利要求1所述的用于鋼材疲勞裂紋跟蹤監(jiān)測裝置，其特征在于:所述圖像顯示器為帶有網(wǎng)格坐標的顯示器。
7.一種基于權利要求1所述用于鋼材疲勞裂紋跟蹤監(jiān)測裝置的監(jiān)測方法，其特征在于:包括以下幾個步驟: 第一步、將固定支架安裝在鋼橋面板出現(xiàn)疲勞裂紋處； 第二步、磁粉探傷設備將疲勞裂紋形狀和位置顯示出來； 第三步、圖像采集設備將裂紋的形狀和位置拍攝下來； 第四步、無線傳輸設備將第三步中圖像采集設備拍攝的裂紋圖像傳輸?shù)綀D像顯示器上顯示出來； 第五步、上述四個步驟通過控制器每隔T小時循環(huán)一次，即可在顯示屏幕上顯示裂紋發(fā)展方向及長度，所述的時間T人為設定。
【文檔編號】G01N21/95GK104181225SQ201410375282
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年8月1日 優(yōu)先權日:2014年8月1日
【發(fā)明者】謝發(fā)祥, 陳林, 吉伯海 申請人:河海大學