專利名稱：一種連續(xù)量測結(jié)構(gòu)構(gòu)件局部幾何初始缺陷的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于結(jié)構(gòu)工程鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種連續(xù)量測結(jié)構(gòu)構(gòu)件局部幾何初始缺陷的裝置。
背景技術(shù)：
在結(jié)構(gòu)工程的驗收過程中，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的尺寸偏差和缺陷幅值必須滿足相應(yīng)施工質(zhì)量驗收規(guī)范的要求。在鋼結(jié)構(gòu)工程技術(shù)領(lǐng)域中，構(gòu)件的局部幾何初始缺陷是非常重要的一項驗收指標(biāo)，直接影響構(gòu)件與結(jié)構(gòu)的承載力與變形，而且在構(gòu)件的局部穩(wěn)定、局部-整體相關(guān)穩(wěn)定試驗中，板件的局部幾何初始缺陷是非常重要的影響因素。由于板件本身的不平整以及在鋼結(jié)構(gòu)焊接過程中熱輸入的影響，在鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件成型以后，各組成板件會存在一定程度的局部凸起或凹陷，《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》(GB 50205)對此提出了明確的要求，并建議采用直尺和塞尺的檢驗方法。但該方法在實際操作過程中存在一定的不確定性，往往難以測得精確的局部幾何初始缺陷數(shù)值。采用直尺和塞尺的測量方法會不可避免的受到直尺本身的平直度影響，而且在量測過程中需要借助外力將直尺貼靠在構(gòu)件表面，會對直尺平直度產(chǎn)生附加影響；同時塞尺尖端的寬度決定了測點區(qū)域偏大，塞尺各鋼片厚度極差以及選擇不同極差鋼片的人為主觀不確定性會導(dǎo)致測量結(jié)果的不精確。此外，采用三座標(biāo)測量機可以對構(gòu)件上各點的坐標(biāo)進行精確測量，可以換算得出構(gòu)件截面的局部幾何初始缺陷，但受儀器自身的限制，該方法僅適用于尺寸和重量很小的構(gòu)件，而且對構(gòu)件清潔度要求非常高，設(shè)備復(fù)雜，操作環(huán)境要求高，而且費用高昂，不適宜進行大批量、大尺寸的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件幾何初始缺陷測量。而采用較為先進的三維成像掃描技術(shù)的成本過高，實用性較差。因此，需要設(shè)計簡單易行、準(zhǔn)確可靠的局部幾何初始缺陷測量方法，以便滿足結(jié)構(gòu)構(gòu)件驗收和鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件穩(wěn)定性能試驗的需求。
發(fā)明內(nèi)容針對目前鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件局部幾何初始缺陷測量不易操作，量測結(jié)果不精確或?qū)嵱眯暂^差的問題，本實用新型提出一種連續(xù)量測結(jié)構(gòu)構(gòu)件局部幾何初始缺陷的裝置。該裝置采用的技術(shù)方案為:步進電機導(dǎo)軌固定在平躺擱置的結(jié)構(gòu)構(gòu)件上；步進電機導(dǎo)軌上安裝導(dǎo)軌滑塊，步進電機導(dǎo)軌的一端與步進電機連接；帶有可調(diào)導(dǎo)桿的磁座將位移傳感器和導(dǎo)軌滑塊連接固定；位移傳感器與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接。所述位移傳感器為數(shù)字位移傳感器。所述位移傳感器的勻速滑移速度小于2mm/s，以消除與構(gòu)件表面的滑動摩擦帶來的影響。本實用新型的有益效果為:(I)可以實現(xiàn)對構(gòu)件局部幾何初始缺陷的連續(xù)自動測量，而且實現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動采集，并繪制連續(xù)的缺陷形態(tài)曲線，而且從曲線形狀可以直接反映局部幾何初始缺陷的方向(外凸或內(nèi)凹)。(2)測量精度較高。如果采用整體彎曲平直度為±0.05mm的導(dǎo)軌，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的精度為±0.01mm，測量結(jié)果總體誤差在±0.06mm范圍內(nèi)，而采用直尺和塞尺的方法精度控制較差，總體誤差控制難以實現(xiàn)。(3)調(diào)節(jié)磁座導(dǎo)桿可以調(diào)整位移傳感器的伸長縮進量，可以實現(xiàn)對工字形截面腹板等不易操作的部位的缺陷進行量測。(4)所采用的設(shè)備操作簡單易行，對場地條件無特殊要求，構(gòu)件平躺擱置固定在場地上后，導(dǎo)軌直接固定于構(gòu)件表面即可。

圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是焊接箱形鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件上某截面的典型局部幾何初始缺陷分布形態(tài)示意圖；圖3是通過本實用新型測得的實際構(gòu)件上截面棱邊的缺陷形態(tài)曲線實例；圖4是對采用本實用新型的實測缺陷形態(tài)曲線進行端點修正后的構(gòu)件截面局部幾何初始缺陷的準(zhǔn)確形態(tài)曲線。圖中標(biāo)號:1-結(jié)構(gòu)構(gòu)件；2_步進電機導(dǎo)軌；3_位移傳感器；4_數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；5_磁座；6_導(dǎo)軌滑塊；7_步進電機；8_可調(diào)導(dǎo)桿。
具體實施方式
本實用新型提供了一種連續(xù)量測結(jié)構(gòu)構(gòu)件局部幾何初始缺陷的裝置，
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型做進一步說明。該裝置的結(jié)構(gòu)見圖1，結(jié)構(gòu)構(gòu)件I水平固定放置于地面上，步進電機導(dǎo)軌2固定在平躺擱置的結(jié)構(gòu)構(gòu)件I上，并使其與結(jié)構(gòu)構(gòu)件I的缺陷測量截面平行；步進電機導(dǎo)軌2上安裝導(dǎo)軌滑塊6，步進電機導(dǎo)軌2的一端與步進電機7連接；帶有可調(diào)導(dǎo)桿8的磁座5將位移傳感器3和導(dǎo)軌滑塊6連接固定，調(diào)整位移傳感器3與結(jié)構(gòu)構(gòu)件I表面垂直，并使位移傳感器3的指針與結(jié)構(gòu)構(gòu)件I上測量截面的起始點重合；位移傳感器3與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)4連接。對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)4進行歸零初始化之后，啟動步進電機7，控制導(dǎo)軌滑塊6沿既定方向運行，通過磁座5連帶位移傳感器3在截面上勻速緩慢滑行，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)4即可同時采集到數(shù)字位移傳感器3的實時讀數(shù)，并將所測量數(shù)據(jù)繪制成連續(xù)變化曲線。根據(jù)實際測量工作的需要，可以選擇構(gòu)件不同位置的橫截面進行量測。圖2是一典型的焊接箱形截面鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件上某一截面的局部幾何初始缺陷典型分布形態(tài)示意，四個棱邊的局部幾何初始缺陷幅值分別為Wl、W2、W3和《4，該截面的缺陷幅值為:
W0 =Inax(Wy), / = 1:4(I)采用本方法進行測量，以截面上一條邊長350mm的棱邊為例，根據(jù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)4所記錄的數(shù)據(jù)，可以繪制出該截面局部初始缺陷形態(tài)曲線如圖3所示，其中曲線a是實測的棱邊缺陷形態(tài)曲線。由于在構(gòu)件特定截面的一條棱邊上，其局部幾何初始缺陷是中間各點相對于棱邊端部兩角點的外凸或內(nèi)凹幅值，曲線a仍需進行端點修正，因此將所測得棱邊的初始缺陷形態(tài)曲線a減去兩角點直線b后得到曲線C，此即為構(gòu)件上截面棱邊的實際局部幾何初始缺陷形態(tài)曲線，如圖4所示。圖中的最高點對應(yīng)該棱邊的局部幾何初始缺陷幅值W1，而且由圖可以看出該缺陷形態(tài)為外凸形。為了更加充分地量測到構(gòu)件的局部幾何初始缺陷形態(tài)信息，可以沿構(gòu)件長度方向選擇多個特定截面，如中點、四分點、端部等具有代表性的截面，分別量測各個截面的局部幾何初始缺陷形態(tài)分布，可以取量測得到的最大值作為整個構(gòu)件的局部幾何初始缺陷形態(tài)幅值。
權(quán)利要求1.一種連續(xù)量測結(jié)構(gòu)構(gòu)件局部幾何初始缺陷的裝置，其特征在于，步進電機導(dǎo)軌(2)固定在平躺擱置的結(jié)構(gòu)構(gòu)件(I)上；步進電機導(dǎo)軌(2)上安裝導(dǎo)軌滑塊(6)，步進電機導(dǎo)軌(2)的一端與步進電機(7)連接；帶有可調(diào)導(dǎo)桿(8)的磁座(5)將位移傳感器(3)和導(dǎo)軌滑塊(6 )連接固定；位移傳感器(3 )與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(4 )連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種連續(xù)量測結(jié)構(gòu)構(gòu)件局部幾何初始缺陷的裝置，其特征在于，所述位移傳感器(3)為數(shù)字位移傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)量測結(jié)構(gòu)構(gòu)件局部幾何初始缺陷的方法，其特征在于，所述位移傳感器(3)的勻速滑移速度小于2mm/s。
專利摘要本實用新型屬于結(jié)構(gòu)工程鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種連續(xù)量測結(jié)構(gòu)構(gòu)件局部幾何初始缺陷的裝置。步進電機導(dǎo)軌固定在平躺擱置的結(jié)構(gòu)構(gòu)件上；步進電機導(dǎo)軌上安裝導(dǎo)軌滑塊，步進電機導(dǎo)軌的一端與步進電機連接；帶有可調(diào)導(dǎo)桿的磁座將位移傳感器和導(dǎo)軌滑塊連接固定；位移傳感器與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接。本實用新型所采用的量測裝置和設(shè)備操作簡單，量測精度較高，所測得的結(jié)構(gòu)構(gòu)件局部幾何初始缺陷結(jié)果可以在結(jié)構(gòu)構(gòu)件穩(wěn)定性試驗研究與計算分析推廣應(yīng)用。
文檔編號G01B21/00GK203037233SQ20122071245
公開日2013年7月3日 申請日期2012年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月20日
發(fā)明者王元清, 袁煥鑫, 石永久 申請人:清華大學(xué)