用于監(jiān)測工程結(jié)構(gòu)表面疲勞裂紋的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及檢測技術(shù)，特別涉及一種用于監(jiān)測工程結(jié)構(gòu)表面疲勞裂紋的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]例如橋梁、吊車梁等承受重復(fù)荷載作用的工程結(jié)構(gòu)通常容易在表面產(chǎn)生疲勞裂紋，并由疲勞裂紋引發(fā)疲勞開裂損壞，即，工程結(jié)構(gòu)隨著荷載的周期性增減變化而經(jīng)歷疲勞裂紋的反復(fù)開合、直至斷裂，最終導(dǎo)致工程結(jié)構(gòu)坍塌失效。
[0003]然而，由于種種原因，例如，疲勞裂紋所在的區(qū)域位置隱秘、不易抵近觀察，或者，疲勞裂紋廣泛分布于工程結(jié)構(gòu)的表面、不易全面檢查等，疲勞裂紋往往難以被人工監(jiān)測，因此，疲勞裂紋引發(fā)的疲勞開裂損壞也無法被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，從而無法有效避免工程結(jié)構(gòu)的坍塌失效。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種用于監(jiān)測工程結(jié)構(gòu)表面疲勞裂紋的方法，包括:
[0005]預(yù)估工程結(jié)構(gòu)的易開裂區(qū)域；
[0006]在易開裂區(qū)域的表面布設(shè)導(dǎo)電格柵；
[0007]記錄工程結(jié)構(gòu)使用過程中導(dǎo)電格柵的電阻值的變化曲線；
[0008]根據(jù)電阻值的變化曲線判斷是否存在電阻值異常變化；
[0009]當(dāng)存在電阻值異常變化時(shí)，對工程結(jié)構(gòu)實(shí)施開裂損壞預(yù)警措施。
[0010]可選地，該方法通過仿真計(jì)算實(shí)現(xiàn)對易開裂區(qū)域的預(yù)估，其中，易開裂區(qū)域包括高應(yīng)力幅區(qū)域和/或應(yīng)力幅集中區(qū)域，和/或，該方法依據(jù)同類型工程結(jié)構(gòu)的開裂歷史記錄實(shí)現(xiàn)對易開裂區(qū)域的預(yù)估，其中，易開裂區(qū)域包括同類型工程結(jié)構(gòu)發(fā)生開裂的同位置區(qū)域。[0011 ] 可選地，導(dǎo)電格柵完全覆蓋易開裂區(qū)域。
[0012]可選地，該方法進(jìn)一步預(yù)估工程結(jié)構(gòu)在易開裂區(qū)域的裂紋走向，并且，導(dǎo)電格柵的柵條延伸方向與預(yù)估的裂紋走向垂直?；蛘?，該方法在易開裂區(qū)域布設(shè)兩個(gè)疊放的導(dǎo)電格柵，并且，兩個(gè)疊放的導(dǎo)電格柵的柵條延伸方向相互垂直。
[0013]可選地，導(dǎo)電格柵為預(yù)成型的金屬絲格柵?；蛘撸瑢?dǎo)電格柵為通過導(dǎo)電涂膜工藝在易開裂區(qū)域現(xiàn)場成型的導(dǎo)電格柵膜。
[0014]可選地，電阻值異常變化包括突變和/或斷路。
[0015]如上可見，本發(fā)明通過在易出現(xiàn)疲勞裂紋的易開裂區(qū)域布設(shè)導(dǎo)電格柵，能夠?qū)赡艹霈F(xiàn)的疲勞裂紋實(shí)施監(jiān)測，并且，通過對監(jiān)測到的導(dǎo)電格柵的電阻值變化，還能夠判斷出是否存在疲勞裂紋引發(fā)疲勞開裂損壞的風(fēng)險(xiǎn)，從而，即可及時(shí)對工程結(jié)構(gòu)實(shí)施開裂損壞預(yù)警措施，以助于減少工程結(jié)構(gòu)坍塌失效的事故。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明實(shí)施例用于監(jiān)測工程結(jié)構(gòu)表面疲勞裂紋的方法的示例性流程示意圖；
[0017]圖2a和圖2b為基于如圖1所示方法實(shí)現(xiàn)的一監(jiān)測實(shí)例的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖并舉實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0019]由于疲勞裂紋不易被人工監(jiān)測，因此，在一個(gè)實(shí)施例中，改為使用導(dǎo)電格柵對疲勞裂紋實(shí)施自動(dòng)監(jiān)測，即，導(dǎo)電格柵能夠隨疲勞裂紋的反復(fù)開合而發(fā)生形變，通過導(dǎo)電格柵響應(yīng)自身形變的電阻值變化，即可判斷出疲勞裂紋的開裂程度。其中，此處所提到的電阻值變化，可以理解為導(dǎo)電格柵在疲勞裂紋處的柵條瀕臨斷裂時(shí)因接觸不良所致的電阻值跳變，這區(qū)別于慣常的應(yīng)力應(yīng)變測試中的電阻值變化。
[0020]雖然工程結(jié)構(gòu)出現(xiàn)疲勞裂紋的位置存在一定的不確定性，但通過仿真計(jì)算和/或歷史經(jīng)驗(yàn)分析，仍可以預(yù)估出工程結(jié)構(gòu)容易出現(xiàn)疲勞裂紋的易開裂區(qū)域，相應(yīng)地，通過在預(yù)估的易開裂區(qū)域布置導(dǎo)電格柵，能夠最大程度地對工程結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)的疲勞裂紋實(shí)施自動(dòng)監(jiān)測，以便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)疲勞裂紋引發(fā)的疲勞開裂損壞并采取預(yù)警措施，以助于減少工程結(jié)構(gòu)坍塌失效的事故。
[0021]請參見圖1，該實(shí)施例中用于監(jiān)測工程結(jié)構(gòu)表面疲勞裂紋的方法包括:
[0022]S11，預(yù)估工程結(jié)構(gòu)的易開裂區(qū)域。
[0023]如前文所述，本步驟的預(yù)估可以通過仿真計(jì)算和/或歷史經(jīng)驗(yàn)分析予以實(shí)現(xiàn)，其中，所述的歷史經(jīng)驗(yàn)可以是依據(jù)同類型工程結(jié)構(gòu)的開裂歷史記錄。
[0024]當(dāng)通過仿真計(jì)算實(shí)現(xiàn)對易開裂區(qū)域的預(yù)估時(shí)，預(yù)估的易開裂區(qū)域可以包括高應(yīng)力幅區(qū)域和/或應(yīng)力幅集中區(qū)域，所述的高應(yīng)力區(qū)域是指仿真應(yīng)力高于預(yù)設(shè)閾值的區(qū)域，所述的應(yīng)力幅集中區(qū)域則是指仿真應(yīng)力幅的分布密度高于預(yù)設(shè)閾值的區(qū)域。
[0025]當(dāng)依據(jù)同類型工程結(jié)構(gòu)的開裂歷史記錄實(shí)現(xiàn)對易開裂區(qū)域的預(yù)估時(shí)，易開裂區(qū)域可以包括同類型工程結(jié)構(gòu)發(fā)生開裂的同位置區(qū)域。
[0026]S12，在易開裂區(qū)域的表面布設(shè)導(dǎo)電格柵。
[0027]實(shí)際應(yīng)用中，導(dǎo)電格柵優(yōu)選地完全覆蓋易開裂區(qū)域。
[0028]并且，本步驟所述的布設(shè)導(dǎo)電格柵可以是在易開裂區(qū)域粘貼預(yù)成型的金屬絲格柵，所述的金屬絲格柵可以通過蛇形盤繞金屬絲預(yù)成型，或者，也可以是通過導(dǎo)電涂膜工藝在易開裂區(qū)域現(xiàn)場成型的導(dǎo)電膜格柵。兩種方式相比，前一種方式的施工操作簡單、施工效率更高，而后一種方式則更適用于工程結(jié)構(gòu)表面形狀復(fù)雜、不易執(zhí)行粘貼操作的情況。
[0029]另外，若Sll在預(yù)估易開裂區(qū)域的同時(shí)，還能夠進(jìn)一步預(yù)估易開裂區(qū)域中可能出現(xiàn)的裂紋走向，則本步驟布設(shè)的導(dǎo)電格柵的柵條延伸方向優(yōu)選地與預(yù)估的裂紋走向垂直，以便于導(dǎo)電格柵可以更精準(zhǔn)地響應(yīng)疲勞裂紋的開合。但若Sll沒有預(yù)估得到裂紋走向，則本步驟可以在易開裂區(qū)域布設(shè)兩個(gè)疊放的導(dǎo)電格柵，并且，兩個(gè)疊放的導(dǎo)電格柵的柵條延伸方向相互垂直，以便于盡可能地全方位涵蓋可能出現(xiàn)的裂紋走向。
[0030]S13，記錄工程結(jié)構(gòu)使用過程中導(dǎo)電格柵的電阻值的變化曲線。
[0031]實(shí)際應(yīng)用中，若導(dǎo)電格柵所在的易開裂區(qū)域無疲勞裂紋，則電阻值的變化曲線可能呈近似直線的形狀；若導(dǎo)電格柵所在的易開裂區(qū)域出現(xiàn)疲勞裂紋，則由于導(dǎo)電格柵會(huì)隨著疲勞裂紋的反復(fù)開合而反復(fù)伸縮，因而其電阻值的變化曲線會(huì)近似地呈上下波動(dòng)的波浪狀。
[0032]并且，電阻值的變化曲線既可以由電阻值本身表示，也可以由電流值或電壓值替代表示。
[0033]S14，根據(jù)電阻值的變化曲線判斷是否存在電阻值異常變化。
[0034]實(shí)際應(yīng)用中，本步驟所述的電阻值異常變化可以包括突變和/或斷路。其中，電阻值的突變可能是由于疲勞裂紋的開合幅度過大，導(dǎo)致導(dǎo)電格柵的電阻值波動(dòng)范圍過大；而斷路，則是指疲勞裂紋張開的幅度超過導(dǎo)電格柵的承受能力被拉斷，即，電阻值變?yōu)闊o窮大。此處列舉的這兩種異常變化，可能只出現(xiàn)突變、而不出現(xiàn)斷路，或者，也可能是先發(fā)生突變、后發(fā)生斷路，再或者，還可能是未經(jīng)過突變而直接發(fā)生斷路。
[0035]S15，當(dāng)存在電阻值異常變化時(shí)，對工程結(jié)構(gòu)實(shí)施開裂損壞預(yù)警措施。
[0036]實(shí)際應(yīng)用中，本步驟所述的開裂損壞預(yù)警措施，可以包括現(xiàn)場核查、現(xiàn)場修復(fù)等措施。
[0037]為了更好地理解上述的實(shí)施例，下面，再結(jié)合一具體實(shí)例進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0038]請參見圖2a和圖2b，以工程結(jié)構(gòu)為吊車梁20為例。其中，圖2a為該吊車梁20的軸側(cè)圖，圖2b為該吊車梁20沿水平方向的截面圖。
[0039]該吊車梁20包括上翼緣板21、下翼緣板22、以及連接在上翼緣板21和下翼緣板22之間的腹板。
[0040]經(jīng)過Sll的預(yù)估，下翼緣板22在腹板23的一側(cè)存在易開裂區(qū)域201，并且，Sll還同時(shí)預(yù)估出易開裂區(qū)域201中可能出現(xiàn)的裂紋202走向。
[0041]因此，通過S12，導(dǎo)電格柵30被布設(shè)在易開裂區(qū)域201中。其中，導(dǎo)電格柵30覆蓋易開裂區(qū)域201的完整區(qū)域，并且，導(dǎo)電格柵30的柵條300與預(yù)估的裂紋202走向垂直。
[0042]此后，S213利用與導(dǎo)電格柵30電連接的測量儀40，即可獲取到導(dǎo)電格柵200的電阻值變化曲線，并且，當(dāng)易開裂區(qū)域201中出現(xiàn)與預(yù)估的裂紋202走向和位置相同或相似的真實(shí)疲勞裂紋時(shí)，通過S14的判斷即可及時(shí)發(fā)現(xiàn)、并通過S15實(shí)施開裂損壞預(yù)警措施。
[0043]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明保護(hù)的范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于監(jiān)測工程結(jié)構(gòu)表面疲勞裂紋的方法，其特征在于，該方法包括: 預(yù)估工程結(jié)構(gòu)的易開裂區(qū)域； 在易開裂區(qū)域的表面布設(shè)導(dǎo)電格柵； 記錄工程結(jié)構(gòu)使用過程中導(dǎo)電格柵的電阻值的變化曲線； 根據(jù)電阻值的變化曲線判斷是否存在電阻值異常變化； 當(dāng)存在電阻值異常變化時(shí)，對工程結(jié)構(gòu)實(shí)施開裂損壞預(yù)警措施。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該方法通過仿真計(jì)算實(shí)現(xiàn)對易開裂區(qū)域的預(yù)估，其中，易開裂區(qū)域包括高應(yīng)力幅區(qū)域和/或應(yīng)力幅集中區(qū)域。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該方法依據(jù)同類型工程結(jié)構(gòu)的開裂歷史記錄實(shí)現(xiàn)對易開裂區(qū)域的預(yù)估，其中，易開裂區(qū)域包括同類型工程結(jié)構(gòu)發(fā)生開裂的同位置區(qū)域。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，導(dǎo)電格柵完全覆蓋易開裂區(qū)域。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該方法進(jìn)一步預(yù)估工程結(jié)構(gòu)在易開裂區(qū)域的裂紋走向，并且，導(dǎo)電格柵的柵條延伸方向與預(yù)估的裂紋走向垂直。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該方法在易開裂區(qū)域布設(shè)兩個(gè)疊放的導(dǎo)電格柵，并且，兩個(gè)疊放的導(dǎo)電格柵的柵條延伸方向相互垂直。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，導(dǎo)電格柵為預(yù)成型的金屬絲格柵。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，導(dǎo)電格柵為通過導(dǎo)電涂膜工藝在易開裂區(qū)域現(xiàn)場成型的導(dǎo)電格柵膜。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，電阻值異常變化包括突變和/或斷路。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于監(jiān)測工程結(jié)構(gòu)表面疲勞裂紋的方法，該方法包括：預(yù)估工程結(jié)構(gòu)的易開裂區(qū)域；在易開裂區(qū)域的表面布設(shè)導(dǎo)電格柵；記錄導(dǎo)電格柵的電阻值的變化曲線；根據(jù)電阻值的變化曲線判斷是否存在電阻值異常變化；當(dāng)存在電阻值異常變化時(shí)，對工程結(jié)構(gòu)實(shí)施開裂損壞預(yù)警措施?？梢姡景l(fā)明通過在易出現(xiàn)疲勞裂紋的易開裂區(qū)域布設(shè)導(dǎo)電格柵，能夠?qū)赡艹霈F(xiàn)的疲勞裂紋實(shí)施監(jiān)測，并且，通過對監(jiān)測到的導(dǎo)電格柵的電阻值變化，還能夠判斷出是否存在疲勞裂紋引發(fā)疲勞開裂損壞的風(fēng)險(xiǎn)，從而，即可及時(shí)對工程結(jié)構(gòu)實(shí)施開裂損壞預(yù)警措施，以助于減少工程結(jié)構(gòu)坍塌失效的事故。
【IPC分類】G01N27/20
【公開號】CN105004766
【申請?zhí)枴緾N201510393962
【發(fā)明人】姜迎秋, 吳玉峰, 唐紀(jì)祥, 金立贊, 鄭建華, 楊玨, 冷超群, 齊常軍, 寧濤
【申請人】中冶建筑研究總院有限公司, 中國京冶工程技術(shù)有限公司
【公開日】2015年10月28日
【申請日】2015年7月7日