本實(shí)用新型涉及橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測領(lǐng)域，具體涉及一種用于監(jiān)測橋梁桁架之間螺栓緊固力的裝置。

背景技術(shù)：

螺栓連接作為一種通用的連接方式被廣泛應(yīng)用于各工程領(lǐng)域當(dāng)中。在鋼構(gòu)橋梁等大型鋼結(jié)構(gòu)工程的連接件間大量采用了螺栓連接，螺栓在循環(huán)載荷的沖擊和強(qiáng)迫振動的作用下會出現(xiàn)不同程度的松動情況，如不及時發(fā)現(xiàn)和處理，會導(dǎo)致嚴(yán)重安全隱患和重大財(cái)產(chǎn)損失。因此為了確保工程結(jié)構(gòu)之間的螺栓在服役期間保持良好的健康狀態(tài)，就必須對工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)時健康監(jiān)測，包括對螺栓的受力狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測。但螺栓的松緊程度和疲勞損傷往往難以直接判斷。

中國專利申請?zhí)?01520131780.3、名稱為“一種智能螺栓”的實(shí)用新型專利，公開了一種智能螺栓的結(jié)構(gòu)，其在螺栓本體上開設(shè)一通孔，將光纖光柵傳感器置于螺栓本體上的通孔內(nèi)，可通過傳感器監(jiān)測螺栓載荷狀態(tài)并通過有線方式傳送到監(jiān)控系統(tǒng)。

中國期刊《預(yù)應(yīng)力技術(shù)》2014年第4期公開了一篇名稱為“一種預(yù)應(yīng)力監(jiān)測無線智能螺栓及系統(tǒng)”的文獻(xiàn)，也提供了一種智能螺栓，在螺栓本體上設(shè)一空腔，空腔內(nèi)設(shè)應(yīng)變式傳感器，監(jiān)測螺栓的載荷狀態(tài)并通過無線方式發(fā)送到監(jiān)控系統(tǒng)。

上述現(xiàn)有技術(shù)都是將傳感器置于螺栓本體內(nèi)。這種方式需要對螺栓本體結(jié)構(gòu)進(jìn)行改變，螺栓結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本較高，通用性低，限制了螺栓的使用范圍。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種用于橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的智能螺栓，直接采用普通的螺栓并可對其受力狀態(tài)進(jìn)行檢測，降低成本并方便使用。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下：

一種用于橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的智能螺栓，包括螺栓頭部、螺桿和螺母，其特征在于：還包括一振弦式傳感器和一墊板，所述振弦式傳感器包括一測力鋼筒，所述測力鋼筒套裝在所述螺桿上，測力鋼筒的筒壁內(nèi)部設(shè)有至少2個振弦式應(yīng)變計(jì)，測力鋼筒的外壁上固定安裝一集線盒，各個振弦式應(yīng)變計(jì)的信號輸出線均通往所述集線盒，并經(jīng)集線盒匯集后形成用于與監(jiān)控系統(tǒng)連接的電纜；所述墊板也套裝在螺桿上，位于所述振弦式傳感器和螺接在螺桿上的螺母之間。

本實(shí)用新型將普通螺栓與振弦式傳感器結(jié)合，通過傳感器對螺栓受力狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，并通過數(shù)據(jù)線將檢測數(shù)據(jù)傳送到監(jiān)控中心，從而實(shí)現(xiàn)每個螺栓的狀態(tài)監(jiān)測，成本低，安裝使用方式靈活。在橋梁的每個重點(diǎn)監(jiān)測部位設(shè)置一個或幾個智能螺栓，即可實(shí)現(xiàn)對整個橋梁結(jié)構(gòu)的健康狀態(tài)實(shí)時監(jiān)測。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是振弦式傳感器的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實(shí)用新型的一種使用狀態(tài)側(cè)視圖；

圖4是本實(shí)用新型的一種使用狀態(tài)立體圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本實(shí)用新型包括螺栓頭部1、螺桿2和螺母3，還包括一振弦式傳感器4和一墊板5。如圖2所示，所述振弦式傳感器4包括一測力鋼筒41，所述測力鋼筒41套裝在所述螺桿2上，測力鋼筒41的筒壁內(nèi)部設(shè)有至少2個振弦式應(yīng)變計(jì)42，測力鋼筒的外壁上固定安裝一集線盒43，各個振弦式應(yīng)變計(jì)的信號輸出線均通往所述集線盒43，并經(jīng)集線盒匯集后形成用于與監(jiān)控系統(tǒng)連接的電纜44。

所述墊板5也套裝在螺桿2上，位于所述振弦式傳感器4和螺接在螺桿上的螺母3之間。

振弦式傳感器常用于監(jiān)測水工結(jié)構(gòu)物及其它混凝土結(jié)構(gòu)物、巖石邊坡、橋梁等預(yù)應(yīng)力的錨固狀態(tài)。測力鋼筒的筒壁中設(shè)置的振弦式應(yīng)變計(jì)，可以有2個、3個、4個或6個，均勻分布。其原理是當(dāng)荷載使測力鋼筒產(chǎn)生軸向變形時，應(yīng)變計(jì)與鋼筒產(chǎn)生同步變形，變形使應(yīng)變計(jì)的振弦產(chǎn)生應(yīng)力變化，從而改變振弦的振動頻率。應(yīng)變計(jì)內(nèi)置的電磁線圈激振振弦并測量其振動頻率，頻率信號經(jīng)電纜傳輸至監(jiān)控系統(tǒng)的讀數(shù)裝置，可測出引起測力鋼筒變形的應(yīng)變量，代入標(biāo)定系數(shù)可算出測力鋼筒所感受到的荷載值。

在圖2所示的實(shí)施例中，測力鋼筒的筒壁內(nèi)部環(huán)周向均勻設(shè)有3個振弦式應(yīng)變計(jì)，3個振弦式應(yīng)變計(jì)相互間夾角為120°。

大型鋼結(jié)構(gòu)橋梁包含的螺栓往往以萬計(jì)，全部采用本實(shí)用新型的智能螺栓實(shí)施監(jiān)控不現(xiàn)實(shí)，也不經(jīng)濟(jì)。因此需要在使用時要優(yōu)選智能螺栓的布設(shè)位置。

在本實(shí)用新型的一個應(yīng)用實(shí)施例中，根據(jù)計(jì)算，選擇橋梁主梁結(jié)構(gòu)受力最大、位移變化大、受動力荷載影響明顯的位置作為監(jiān)控的重點(diǎn)。在主跨跨中、1/4、3/4斷面作為主跨監(jiān)測斷面。每個斷面上選擇上下弦桿節(jié)點(diǎn)以及下弦桿平面中央節(jié)點(diǎn)共15個測點(diǎn)，共計(jì)45個測點(diǎn)。

圖3、圖4是本實(shí)用新型的一種使用狀態(tài)示意圖，螺桿2穿插在橋梁兩個相互連接的弦桿6的螺孔中，將振弦式傳感器4的測力鋼筒螺桿套裝在螺桿2上，安裝墊板5，并擰緊螺母3。當(dāng)荷載使測力鋼筒產(chǎn)生軸向變形時，振弦式應(yīng)變計(jì)的振弦產(chǎn)生應(yīng)力變化，從而改變振弦的振動頻率。電磁線圈激振振弦并測量其振動頻率，頻率信號經(jīng)電纜傳輸至監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)時獲取該螺栓的載荷值，通過所安裝的多個智能螺栓的載荷值，便可實(shí)時監(jiān)測橋梁結(jié)構(gòu)健康狀況。