專利名稱：可快速安裝拆卸的網架構件內力無損檢測裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種可快速安裝拆卸的網架構件內力無損檢測裝置，特別是用于在施工階段與存在安全隱患時的快速無損內力檢測診斷。
背景技術：
網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，機場，展覽館，大型工業(yè)廠房等等。網架結構是目前我國大跨度建筑結構中采用最普遍的結構形式。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，掌握網架結構的內力變化特性，適時診斷其安全性，對社會安全生產和生活有著重大意義。
從結構力學的觀點，網架結構在施工階段或者病態(tài)工作階段，桿件的內力情況相對于設計值而言會發(fā)生異常變化。顯然，檢測這些內力的變化，可以判斷網架的正常工作情況。但是，按目前現(xiàn)有的內力檢測手段，要及時更要時時掌握網架構件的內力情況，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)有的檢測網架結構內力情況的相關技術包括(1)電阻應變片測量。該方法是傳統(tǒng)的應力應變測試方法，經過幾十年的發(fā)展，技術上已經相當成熟。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，另外需在被測構件表面打磨出一塊光滑區(qū)域來貼應變片，對構件略有損傷，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變片測量在精度上有了顯著的改進，光纖較普通導線在穩(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。而且利用強力膠水進行粘貼后對于器件的可拆卸即重復利用，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重破壞構件表面涂層的問題。

發(fā)明內容
本實用新型的目的是提供一種可快速安裝拆卸的網架構件內力無損檢測裝置。
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)箍上設有鋼管環(huán)箍轉動鉸、鋼管環(huán)箍鎖緊螺栓、鋼管環(huán)箍固定架，在鋼管環(huán)箍固定架上設有兩個鋼管環(huán)箍定位校直鋼片固定孔、傳感器固定箍轉動鉸、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，對結構構件完全無損，并可拆卸重復利用，時時跟蹤構件軸力與彎矩值的要求。對于時效性強的情況如施工階段，安全要求高的情況如高危結構，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架構件內力無損檢測裝置結構示意圖；圖2是本實用新型用于測試拉彎壓彎桿件內力立面示意圖圖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的基礎上，設計一種開合式夾具，通過轉動鉸和鎖緊螺栓可實現(xiàn)快速安裝拆卸，利用夾具與構件的變形協(xié)同，測得構件應變，并進一步分析計算得出內力與彎矩值。而對于網架結構而言，它是一種高次超靜定結構，在施工階段或者病態(tài)工作階段，構件內力都會發(fā)生異常變化。因此，通過上述檢測構件的內力變化，可以判斷網架結構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。因此針對不同網架桿件的鋼管固定箍內徑設計種類一般十幾種就足夠，這符合產品的模具化生產和重復利用要求。
2、開合式夾具的設計制作。為了實現(xiàn)檢測裝置的可拆卸，快速安裝，重復利用等特點，并且同時滿足傳感器與構件的協(xié)同變形。
1)用于軸心受拉壓桿件的夾具，設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上設有鋼管環(huán)箍轉動鉸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)箍固定架上設有兩個鋼管環(huán)箍定位校直鋼片固定孔、傳感器固定箍轉動鉸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，并被保護在安裝測試前免遭外力破壞。
2)用于拉彎與壓彎構件的夾具，設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件相同。所不同點在于鋼管環(huán)箍上同時設計四個傳感器固定箍，同時測得鋼管4個不同面上應變值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計符合可安裝要求，內徑與傳感器固定箍相符，兩頭可固定于傳感器固定箍，設可微調伸縮固定螺帽，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)將應變值直接計算為內力值輸出顯示并打印。
軸拉軸壓桿件的內力計算公式N＝εEA拉彎壓彎桿件的軸力與彎矩表達公式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變值；ε1，ε2，ε3，ε4——拉彎壓彎桿件4個測試部位應變值。
本實用新型作為一種快速安裝拆卸的無損內力檢測裝置，傳力可靠性已得到實驗驗證，并試用于國內工程的應力測試中，使得光纖光柵應力測試過程更加簡單方便，與現(xiàn)有的應力測試裝置相比，精度更高，速度更快。
權利要求1.一種可快速安裝拆卸的網架構件內力無損檢測裝置，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)上設有鋼管環(huán)箍轉動鉸(3)、鋼管環(huán)箍鎖緊螺栓(5)、鋼管環(huán)箍固定架，在鋼管環(huán)箍固定架上設有兩個鋼管環(huán)箍定位校直鋼片固定孔、傳感器固定箍轉動鉸(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架構件內力無損檢測裝置，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力檢測診斷。包括定位校直鋼片、固定螺栓、轉動鉸、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)先權日2005年1月24日
發(fā)明者羅堯治, 沈雁彬 申請人:浙江大學