[发明专利]一种钢桁架桥梁关键构件高强螺栓健康状态监测方法

摘要

本发明公开了一种钢桁架桥梁关键构件高强螺栓健康状态监测方法。高强螺栓在使用过程中，往往会出现螺栓松动、螺栓锈蚀、螺栓剪切破坏等损伤问题。利用压电陶瓷的压电二向性的特性，制成频带宽、响应快的压电陶瓷驱动器与压电陶瓷传感器，通过响应信号幅值和能量的变化，对高强度螺栓的健康状态进行监测判断；并根据响应信号的能量定义了一个同一数量级的损伤指标，对螺栓损伤情况做进一步分析判断。本发明具有成本低廉，操作简单快捷，准确率高等显著特点，非常适用于钢桁架桥梁中高强度螺栓的健康性能监测。

主权项

一种钢桁架桥梁关键构件高强螺栓健康状态监测方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将一组压电陶瓷裸片的负极引出，然后将压电陶瓷裸片和连着压电陶瓷裸片负极的铜箔分别焊接屏蔽线，在所述屏蔽线远离所述压电陶瓷裸片的一端连接BNC接头，制得压电陶瓷驱动器；将另一组压电陶瓷裸片的负极引出，然后将压电陶瓷裸片和连着压电陶瓷裸片负极的铜箔分别焊接屏蔽线，在所述屏蔽线远离所述压电陶瓷裸片的一端连接BNC接头，制得压电陶瓷传感器；2)在包括多个螺栓连接节点的待测结构上，在每个螺栓连接节点的中心位置粘贴一片压电陶瓷驱动器，在节点周围每个弦杆上粘贴一片压电陶瓷传感器；3)驱动压电陶瓷驱动器，向待测结构发射正弦扫频信号；4)压电陶瓷传感器接收传递过来的正弦扫频信号，即响应信号；5)测量待测结构在最初螺栓完全连接紧密且无任何损伤状态下的健康信号值，并通过小波包能量分析方法分析所得健康信号值，以其对应的小波包能量值作为基准值，基准值即待测结构在完全健康状态下压电陶瓷传感器接收到的能量；6)计算损伤指标值DI：DI=Σj=12n(Ei,j-Eh,j)2Σj=12n(Eh,j)2;]]>其中，Eh,j为待测结构在完全健康状态下压电陶瓷传感器接收到的能量，Ei,j是结构损伤状态下在某一工况i时压电陶瓷传感器接收到的能量；当待测结构的损伤值DI大于0时，认为待测结构的螺栓出现损伤；当损伤值DI等于1时，认为待测结构的螺栓完全损坏；n为小波包分解的级数。