[發明專利]一種預張開裂紋后沖擊的鋼結構疲勞裂紋維修裝置及其使用方法

有效

• 申請號: 202011188220.3
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112475772B
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 蔣斐;丁幼亮
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: B23P6/04
• 分類號: B23P6/04
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 徐爾東

本發明涉及一種預張開裂紋后沖擊的鋼結構疲勞裂紋維修裝置及其使用方法，在開裂鋼結構上布設預張錘擊裝置本體包括吸附定位部件、預張力生成部件、限位鎖緊部件、表觀掃描部件、直線運動部件、高頻沖擊部件以及數據處理及計算控制單元，采用預張力生成部件和結合實際結構、荷載信息的操作流程實現鋼結構疲勞裂紋的維修作業；本發明不僅能夠擴展裂紋體塑性變形空間，優化沖擊維修效果，有效抑制疲勞裂紋擴展的同時消除不利殘余應力和微觀缺陷的影響，改善鋼材的疲勞性能，進而提高結構的服役壽命，而且可以實現有效評估裂紋維修的效果，降低維修中的不確定因素和結構二次開裂的風險。

技術領域

本發明涉及一種預張開裂紋后沖擊的鋼結構疲勞裂紋維修裝置及其使用方法，屬于鋼結構疲勞裂紋維修技術領域。

背景技術

鋼結構憑借其重量輕、承載能力強、施工方便等優點而被廣泛運用于航海、建筑、交通等領域。隨著服役年限的增加，部分鋼結構或多或少出現了疲勞開裂，這大大影響了鋼結構的安全性和耐久性；因此，發展一種有效的疲勞裂紋維修措施，對提高我國鋼結構的服役壽命具有重要意義。

目前對鋼結構疲勞裂紋的維修措施主要包括止裂孔法、補焊法、碳纖維補強法等。前兩種方法能夠有效地阻滯疲勞裂紋的繼續擴展，然而在維修過程中將不可避免地造成原有結構損傷，并且引入的殘余拉應力使得結構具有二次開裂的風險。碳纖維補強法作為一種無損維修方法而被廣泛運用，然而由于鋼材彈模與粘結膠層彈模存在較大差異，碳纖維并不能很好地約束開裂鋼材的變形；此外，鋼結構的疲勞開裂除了與循環外載有關外，還與鋼結構組裝過程中引入的殘余拉應力以及鋼材表面的初始缺陷有關。如何在維修過程中消除上述不利因素的影響應被納入發展維修措施的思考中去。

為此，有必要采取有效的措施抑制疲勞裂紋的繼續擴展，消除開裂細節處殘余拉應力及表面缺陷的影響，同時不造成結構的損傷或引起結構的二次開裂，從而提高鋼結構的整體使用壽命。

發明內容

本發明提供一種預張開裂紋后沖擊的鋼結構疲勞裂紋維修裝置及其使用方法，能夠消除開裂細節處產生的殘余拉應力以及表面缺陷的影響，同時避免對結構的損傷或者二次開裂，提高了鋼結構的整體使用壽命。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種預張開裂紋后沖擊的鋼結構疲勞裂紋維修裝置，包括開裂鋼結構, 還包括預張錘擊裝置本體，吸附定位部件，預張力生成部件，限位鎖緊部件，表觀掃描部件，直線運動部件，高頻沖擊部件，數據處理及計算控制單元；

所述吸附定位部件借助強磁力與開裂鋼結構緊密連接，其中所述吸附定位部件至少內含一套強磁生成系統；所述預張力生成部件與所述吸附定位部件固定連接，其中所述預張力生成部件至少包含一套液壓頂升系統；所述限位鎖緊部件的一端與所述預張力生成部件固定連接，另一端具備鎖死和放松功能從而控制所述預張力生成部件中液壓構件間的相對位置；所述表觀掃描部件與所述直線運動部件固定連接；所述直線運動部件與所述定位部件滑動連接，且至少包括一組驅動裝置能帶動所述表觀掃描部件沿裂紋方向產生位移；所述高頻沖擊部件至少包含一組能沖擊鋼材表面使所述開裂鋼結構中疲勞裂紋面閉合的沖擊裝置；所述預張錘擊裝置本體與所述數據處理及計算控制單元連接；

作為本發明的進一步優選，前述數據處理及計算控制單元接收外部輸入的開裂結構幾何和荷載信息，結合表觀掃描部件輸入的裂紋信息，借助內置的計算程序分析后確定所述預張力生成部件的預張力；

作為本發明的進一步優選，前述限位鎖緊部件根據內設情景及所述數據處理及計算控制單元指定的預張力鎖死預張力生成部件，所述內設情景包括但不限于系統死機、重啟、損壞和其他需要鎖死預張力生成部件的情況；

作為本發明的進一步優選，前述表觀掃描部件在所述直線運動部件的驅動下對疲勞裂紋表觀特征進行掃描獲取，并輸入至數據處理及計算控制單元對沖擊維修效果進行評價；

一種預張開裂紋后沖擊的鋼結構疲勞裂紋維修裝置的使用方法，包括如下步驟：