[发明专利]基于临时钢斜撑的斜拉索损伤检测装置及检测方法

说明书

基于临时钢斜撑的斜拉索损伤检测装置及检测方法，临时钢斜撑与被测斜拉索在同一竖向平面上且相互垂直；临时钢斜撑的一端与被测斜拉索可拆卸固定连接，其中连接点将被测斜拉索分成靠近桥面的短段和上部的长段；另一端与自然贴放在桥面上的支撑板铰接；加速度传感器安装在被测斜拉索短段上。使用橡胶锤激励被测斜拉索的短段，基于损伤检测方法程序对加速度信号进行分析得出被测斜拉索短段部分的自振频率，并与无损状态下通过此方法测得的相近温度下的自振频率比较，进而判断被测斜拉索的状态。本发明可放大斜拉索小损伤引起的微小的频率变化，具有损伤敏感性强、使用简单、价格低廉、抗噪声能力强及检测时不中断交通运行等优点。

技术领域

本发明属于基于振动的结构损伤检测技术领域，具体为一个检测斜拉索小损伤的检测装置及其方法。

背景技术

斜拉桥是大跨度桥梁中应用最广泛的桥梁形式之一，具有跨越能力强及利于悬臂施工等优点。我国拥有的斜拉桥数量居全球首位且在不断增加。

斜拉索是斜拉桥中最重要的受力构件，其作用是将主梁承受的竖向荷载传递给索塔，并最终传递至桥墩。同时，斜拉索也是在斜拉桥使用中最易出现损伤和异常的构件，疲劳、超载、PE套管破损、锈蚀、断丝、应力松弛及锚头损坏等原因都将导致斜拉索损伤或异常。上述损伤会不断积累，一旦达到一定程度，桥梁将发生不可逆转的破坏，引发灾难性事故。

现有的斜拉索检测方法主要有人工检测法、磁漏检测法以及放射线检测法等方法：人工检测法时常需要凿开斜拉索套管，此过程不可逆且难以发现微小损伤。磁漏检测法虽较人工检测法更精确，且是较成熟的无损检测方法，但是设备较沉重，且检测时必须配备专用机器人、检测成本高、检测时间长；另外，对于包裹防蚀材料的拉索，磁敏元件距钢丝较远造成磁场强度过小，当损伤较小时不易被检测到。放射线检测法可以定位损伤的三维坐标但是表面缺陷会影响所拍摄的图像，仍需要通过比照现场对表面缺陷的观察进行最终判断，较为繁琐。综上所述，现有的斜拉索损伤检测方法均适用于斜拉索的局部检测，但用于斜拉索整体检测时有一定的局限，或无法检测小损伤、或设备笨重、或方法繁琐、或经济性差、或时间成本高，或兼有多者。

发明内容

本发明提供了一种斜拉索损伤检测系统，解决了现有检测方法中难以检测小损伤、设备笨重、方法繁琐、经济性差、时间成本高等问题。本发明的具体技术方案如下：

基于临时钢斜撑的斜拉索损伤检测装置，该检测装置主要包括临时钢斜撑、加速度传感器、橡胶锤激励装置、信号采集设备和笔记本电脑；临时钢斜撑与被测斜拉索被测斜拉索在同一个垂直面上，且又相互垂直；临时钢斜撑的一端与被测斜拉索被测斜拉索可拆卸固定连接，其中连接点将测试斜拉索分成靠近桥面的短段，和连接点以上的长段；临时钢斜撑的另一端与支撑板通过铰接轴铰接；临时钢斜撑可绕铰接轴在被测斜拉索被测斜拉索和临时钢斜撑组成的平面内进行 180度以内的转动；支撑板自然贴放在桥面上,依靠其与桥面之间的摩擦力固定临时钢斜撑。

临时钢斜撑与被测斜拉索通过全钢质材料的锁扣固定连接；锁扣的上下两盖体相对位置为半圆形凹槽，上下盖体扣紧形成圆柱形中空，且内径与被测斜拉索外径一致，上下盖体通过螺栓与被测斜拉索可拆卸固定连接。

也可以使用无线加速度传感器来代替普通加速度传感器用于本发明装置；当采用无线加速度传感器时，其采集的加速度信号将直接传送到笔记本电脑，无需额外的信号采集设备。

基于如下步骤进行损伤检测：

步骤1.将临时钢斜撑一端通过锁扣固定在被测斜拉索上，并在被测斜拉索的短段部分安装一个加速度传感器，加速度传感器的测试方向与被测斜拉索的轴线方向垂直，与安装后的临时钢斜撑轴线方向平行；

步骤2.在加速度传感器测试方向用临时钢斜撑对被测斜拉索的短段部分施加脉冲激励，激起被测斜拉索的局部振动，同时用信号采集设备采集加速度传感器的信号保存至笔记本电脑；