[實用新型]一種基于光纖的正交異性鋼橋面板疲勞裂紋實時檢測器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420155368.0
• 申請日: 2014-04-01
• 公開（公告）號: CN203798716U
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 程斌;湯維力
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號: G01N19/08
• 分類號: G01N19/08
• 代理公司: 上海漢聲知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種基于光纖的正交異性鋼橋面板疲勞裂紋實時檢測器，屬于鋼結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

正交異性鋼橋面板由于結(jié)構(gòu)自重輕、整體效率高、跨越能力強(qiáng)、抗震性能好等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于大、中跨度橋梁結(jié)構(gòu)中。但是，由于構(gòu)造應(yīng)力復(fù)雜、焊接缺陷難控制以及直接承受車輛動力作用等原因，正交異性鋼橋面板也是鋼橋結(jié)構(gòu)中最容易發(fā)生疲勞破壞的部位。自1971年英國Severn橋最早發(fā)現(xiàn)鋼橋面板構(gòu)造細(xì)節(jié)的疲勞裂紋以來，德國、法國、日本、美國、荷蘭等國相繼出現(xiàn)了鋼橋面板疲勞開裂的報道，我國虎門大橋、海滄大橋、江陰大橋等的正交異性鋼橋面板也已經(jīng)檢測到了大量疲勞裂紋。這些裂紋具有許多共性，并且通常出現(xiàn)在縱肋與面板連接焊縫、縱肋與橫隔板連接焊縫、橫隔板與面板連接焊縫、縱肋對接焊縫等應(yīng)力集中明顯位置。因此，需要在實際工程中對在役正交異性鋼橋面板的疲勞開裂情況進(jìn)行定期檢測和長期監(jiān)測。

在正交異性鋼橋面板疲勞裂紋的檢測方法中，目前使用最為廣泛也最簡單直接的是目測法，但這種方法存在一定局限性，比如現(xiàn)場情況可能導(dǎo)致檢測人員很難甚至無法到達(dá)某些疲勞開裂敏感區(qū)域，以及人工目測可能無法精準(zhǔn)確定裂紋的尖端位置等。此外也有一些利用電勢能落差、超聲回傳等原理開發(fā)而成的鋼結(jié)構(gòu)裂紋探測設(shè)備，可實現(xiàn)對裂紋尺寸的準(zhǔn)確測量，但這些設(shè)備同樣需要人工現(xiàn)場操作，可能存在部分區(qū)域不可達(dá)和操作空間受限的問題，也無法通過遠(yuǎn)程控制實現(xiàn)自動檢測和長期監(jiān)測。

因此，需要設(shè)計一種疲勞裂紋實時檢測器，這種原位布置的檢測器代替現(xiàn)場操作，實現(xiàn)對鋼橋面板疲勞開裂狀態(tài)的實時檢測和長期自動監(jiān)測，確保橋梁結(jié)構(gòu)的安全性與使用性。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的是提供一種基于光纖的正交異性鋼橋面板疲勞裂紋實時檢測器，實現(xiàn)對正交異性鋼橋面板疲勞裂紋的實時檢測和長期自動監(jiān)測。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案：

一種基于光纖的正交異性鋼橋面板疲勞裂紋實時檢測器，包括光纖斷裂線組件、通路檢測器以及具備無線通訊功能的數(shù)據(jù)傳輸芯片，其中：

所述光纖斷裂線組件粘貼于正交異性鋼橋面板的疲勞開裂敏感區(qū)域或已有裂紋尖端前方區(qū)域，并直接通過光纖與通路檢測器相連；

所述通路檢測器包含光源發(fā)射單元、光源接收單元和電路芯片，光源發(fā)射單元連接光纖斷裂線組件的一端，光源接收單元連接光纖斷裂線組件的另一端，光源接收單元同時連接電路芯片；

所述具備無線通訊功能的數(shù)據(jù)傳輸芯片連接電路芯片。

優(yōu)選地，當(dāng)用于未開裂鋼橋面板的潛在裂紋萌生監(jiān)測時，所述光纖斷裂線組件粘貼在疲勞開裂敏感區(qū)域的鋼板表面；對于已經(jīng)開裂的正交異性鋼橋面板，所述光纖斷裂線組件粘貼在裂紋尖端前方區(qū)域的鋼板表面。

優(yōu)選地，所述通路檢測器包含兩個光源發(fā)射單元和兩個光源接收單元，每個單元內(nèi)置多個光纖斷裂線接口。

優(yōu)選地，所述光纖斷裂線組件由雙向正交布置的光纖斷裂線組成，每根斷裂線的兩端分別連接至光源發(fā)射單元、光源接收單元的內(nèi)置接口。

優(yōu)選地，所述光纖斷裂線組件的大小根據(jù)檢測區(qū)域范圍確定，內(nèi)部斷裂線的數(shù)量和間距按照檢測精度要求進(jìn)行調(diào)整。

優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)傳輸芯片與電路芯片直接電路連接。

優(yōu)選地，所述光源發(fā)射單元采用光電轉(zhuǎn)換器，光源發(fā)射單元采用光電接收器。

本實用新型通過在結(jié)構(gòu)原位安裝光纖斷裂線組件、通路檢測器，以自動檢測替代人工檢測，節(jié)約大量勞動力，同時保證檢測區(qū)域無死角。

本實用新型斷裂線組件大小及內(nèi)部斷裂線間距和數(shù)量可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整和定制，滿足不同監(jiān)控區(qū)域范圍和檢測精度的要求。

本實用新型所采用的裂紋檢測、無線傳輸?shù)扔布唵?、成本較低且市場應(yīng)用廣泛。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下有益效果：

本實用新型采用上述各硬件組合實現(xiàn)基于光纖的正交異性鋼橋面板疲勞裂紋實時檢測器，整個裝置原理清晰、制作簡單、使用方便、成本較低且精度較高。該裝置各硬件均可以采用現(xiàn)產(chǎn)品實現(xiàn)，無需改造，實現(xiàn)了對正交異性鋼橋面板疲勞裂紋的實時檢測，并可用于長期自動監(jiān)測。

附圖說明

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型在橫隔板上的布置示意圖；

圖3為本實用新型在縱肋上的布置示意圖；

圖4為本實用新型在蓋板上的布置示意圖；