[发明专利]一种用于木结构榫卯节点尺寸及内部缺陷的无损检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于木结构榫卯节点尺寸及内部缺陷的阻力仪检测方法，具体涉及木结构古建筑、新建传统木结构建筑的检测与加固。

背景技术

木结构建筑是我国的传统建筑结构形式，经过岁月和战火的洗礼，留存至今的木结构建筑仍有不少，其中不乏珍贵的历史建筑和文物建筑。如何科学合理的对传统木结构建筑进行检测，评估其结构性能，是传统木结构建筑保护修缮的重要前提。

榫卯节点是传统木结构中最关键的结构部位，它用于传递结构剪力以及弯矩，其性能的优劣决定了整体建筑的结构性能好坏。由于榫卯节点的隐蔽性，在实际工程现场检测中，常忽视了榫卯节点的检测，或者只对榫卯节点外部状况(密实度、是否存在拔榫)等进行检测，无法真实、有效的对榫卯节点现存状态及性能进行评估，进而影响到对木结构建筑整体结构性能检测评估的准确性。

无损检测方法不同于传统的检测方法，它讲求最大程度地保留建筑原状，并尽可能地减少对被测木构件的破坏。对于在役木结构建筑，如何在不破坏木构件材料本身和原有结构的前提下，可以现场有效、快速、科学、准确地检测出在役木结构构件中的缺陷，确定其剩余强度。阻力仪检测技术一种无损检测技术，是利用微型钻针在电动机驱动下，以恒定速率钻入木材内部产生相对阻力的大小反映出其密度的变化，通过微机系统采集钻针在木材中产生的阻力参数并计算后，显示出阻力曲线图像。使用者根据显示的阻力曲线并结合木材学知识便可判断出早晚材密度、年轮数，以及木材内部腐朽、裂缝、虫蛀、白蚁危害等具体状况。在测定过程中，钻针在木材上只需钻一个孔径为3mm左右的孔即可。

发明内容

本发明目的是提供一种用于木结构榫卯节点尺寸及内部缺陷的无损检测方法，该方法可以通过微钻阻力无损检测的方法，测量出榫卯节点内部榫头卯口的尺寸，同时也可以判断榫卯内部是否存在拔榫、间隙、腐朽等缺陷，解决了木结构榫卯节点难以检测的难题。

本发明采用的技术方案为：一种用于木结构榫卯节点尺寸及内部缺陷的无损检测方法，包括以下步骤：

第一步骤，榫头长度方向检测：

在被测木结构榫卯节点的木柱的外表面确定位置一，位置一对准榫头长度方向的中心，在位置一处采用微钻阻力仪沿木柱直径方向水平钻入探针，探针从木柱横纹径向方向进入，沿榫头的顺纹方向钻入榫头，探针须平行榫头或卯口打入，打入深度须覆盖榫头；

将位置一上、下分别垂直偏移30mm～50mm，得到位置二和位置三，按照步骤一的方法重新钻入探针，多次测量以减少误差；探针钻入榫头后通过阻力幅值变化以及阻力曲线波形变化，确定出探针从木柱表面直至接触榫头表面的阻力变化起始点，从而计算出榫头的长度L＝D-S_ac；其中D为木柱直径，S_ac为阻力值起点a至阻力值变化点c的距离；

第二步骤，榫头宽度方向检测：

在被测木结构榫卯节点的木柱的外表面确定位置四、位置五、位置六、位置七；位置四、位置五、位置六、位置七对应榫头的侧面，并处在一条水平直线上，相邻间距为30mm～50mm，在位置四、位置五、位置六、位置七处采用微钻阻力仪沿木柱直径方向水平钻入探针，探针垂直于榫头钻入，钻入顺序为木柱横纹径向—榫头横纹弦向—木柱横纹径向，根据阻力的幅值和波形的变化，计算出榫头的宽度B＝S_de，S_de为阻力值变化点d至阻力值变化点e的距离；

第三步骤，榫头高度方向检测：

在被测木结构榫卯节点处梁底下面的木柱外表面上确定位置八，采用微钻阻力仪沿与木柱成角度α方向钻入探针，钻入顺序为木柱斜纹—榫头底面斜纹—榫头顶面斜纹—木柱斜纹，角度α尽可能偏小，能够使得探针上下贯穿榫头，可测算出榫头高度尺寸，榫卯高度H＝S_fg×cosα，S_fg为探针从榫头下表面至榫头上表面的距离；

第四步骤，阻力仪缺陷判定：

阻力仪检测曲线与探针的进入过程同步进行，阻力仪检测值的高低与走势反应了木构件的健康状况。阻力仪检测曲线中阻力仪检测值较高、早晚材(曲线中表现为波谷和波峰)差异明显的为健康区域，阻力仪检测曲线中阻力仪检测值较低、早晚材差异变小的为缺陷区域。阻力值保留率＝缺陷部位阻力仪检测值/健康部位阻力仪检测值×100％，计算出阻力值保留率<30％的位置确定缝隙或空洞位置，阻力值曲线中早晚材变化不可识别；当阻力值保留率在30％～70％的位置确定腐朽位置，阻力仪曲线中早晚材所对应的阻力仪检测值差异变小。