用于監測工程結構表面疲勞裂紋的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及檢測技術，特別涉及一種用于監測工程結構表面疲勞裂紋的方法。
【背景技術】
[0002]例如橋梁、吊車梁等承受重復荷載作用的工程結構通常容易在表面產生疲勞裂紋，并由疲勞裂紋引發疲勞開裂損壞，即，工程結構隨著荷載的周期性增減變化而經歷疲勞裂紋的反復開合、直至斷裂，最終導致工程結構坍塌失效。
[0003]然而，由于種種原因，例如，疲勞裂紋所在的區域位置隱秘、不易抵近觀察，或者，疲勞裂紋廣泛分布于工程結構的表面、不易全面檢查等，疲勞裂紋往往難以被人工監測，因此，疲勞裂紋引發的疲勞開裂損壞也無法被及時發現，從而無法有效避免工程結構的坍塌失效。
【發明內容】
[0004]有鑒于此，本發明提供了一種用于監測工程結構表面疲勞裂紋的方法，包括:
[0005]預估工程結構的易開裂區域；
[0006]在易開裂區域的表面布設導電格柵；
[0007]記錄工程結構使用過程中導電格柵的電阻值的變化曲線；
[0008]根據電阻值的變化曲線判斷是否存在電阻值異常變化；
[0009]當存在電阻值異常變化時，對工程結構實施開裂損壞預警措施。
[0010]可選地，該方法通過仿真計算實現對易開裂區域的預估，其中，易開裂區域包括高應力幅區域和/或應力幅集中區域，和/或，該方法依據同類型工程結構的開裂歷史記錄實現對易開裂區域的預估，其中，易開裂區域包括同類型工程結構發生開裂的同位置區域。[0011 ] 可選地，導電格柵完全覆蓋易開裂區域。
[0012]可選地，該方法進一步預估工程結構在易開裂區域的裂紋走向，并且，導電格柵的柵條延伸方向與預估的裂紋走向垂直。或者，該方法在易開裂區域布設兩個疊放的導電格柵，并且，兩個疊放的導電格柵的柵條延伸方向相互垂直。
[0013]可選地，導電格柵為預成型的金屬絲格柵。或者，導電格柵為通過導電涂膜工藝在易開裂區域現場成型的導電格柵膜。
[0014]可選地，電阻值異常變化包括突變和/或斷路。
[0015]如上可見，本發明通過在易出現疲勞裂紋的易開裂區域布設導電格柵，能夠對可能出現的疲勞裂紋實施監測，并且，通過對監測到的導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疲勞開裂損壞的風險，從而，即可及時對工程結構實施開裂損壞預警措施，以助于減少工程結構坍塌失效的事故。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發明實施例用于監測工程結構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所示方法實現的一監測實例的示意圖。
【具體實施方式】
[0018]為使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下參照附圖并舉實施例，對本發明進一步詳細說明。
[0019]由于疲勞裂紋不易被人工監測，因此，在一個實施例中，改為使用導電格柵對疲勞裂紋實施自動監測，即，導電格柵能夠隨疲勞裂紋的反復開合而發生形變，通過導電格柵響應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，可以理解為導電格柵在疲勞裂紋處的柵條瀕臨斷裂時因接觸不良所致的電阻值跳變，這區別于慣常的應力應變測試中的電阻值變化。
[0020]雖然工程結構出現疲勞裂紋的位置存在一定的不確定性，但通過仿真計算和/或歷史經驗分析，仍可以預估出工程結構容易出現疲勞裂紋的易開裂區域，相應地，通過在預估的易開裂區域布置導電格柵，能夠最大程度地對工程結構可能出現的疲勞裂紋實施自動監測，以便于及時發現疲勞裂紋引發的疲勞開裂損壞并采取預警措施，以助于減少工程結構坍塌失效的事故。
[0021]請參見圖1，該實施例中用于監測工程結構表面疲勞裂紋的方法包括:
[0022]S11，預估工程結構的易開裂區域。
[0023]如前文所述，本步驟的預估可以通過仿真計算和/或歷史經驗分析予以實現，其中，所述的歷史經驗可以是依據同類型工程結構的開裂歷史記錄。
[0024]當通過仿真計算實現對易開裂區域的預估時，預估的易開裂區域可以包括高應力幅區域和/或應力幅集中區域，所述的高應力區域是指仿真應力高于預設閾值的區域，所述的應力幅集中區域則是指仿真應力幅的分布密度高于預設閾值的區域。
[0025]當依據同類型工程結構的開裂歷史記錄實現對易開裂區域的預估時，易開裂區域可以包括同類型工程結構發生開裂的同位置區域。
[0026]S12，在易開裂區域的表面布設導電格柵。
[0027]實際應用中，導電格柵優選地完全覆蓋易開裂區域。
[0028]并且，本步驟所述的布設導電格柵可以是在易開裂區域粘貼預成型的金屬絲格柵，所述的金屬絲格柵可以通過蛇形盤繞金屬絲預成型，或者，也可以是通過導電涂膜工藝在易開裂區域現場成型的導電膜格柵。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構表面形狀復雜、不易執行粘貼操作的情況。
[0029]另外，若Sll在預估易開裂區域的同時，還能夠進一步預估易開裂區域中可能出現的裂紋走向，則本步驟布設的導電格柵的柵條延伸方向優選地與預估的裂紋走向垂直，以便于導電格柵可以更精準地響應疲勞裂紋的開合。但若Sll沒有預估得到裂紋走向，則本步驟可以在易開裂區域布設兩個疊放的導電格柵，并且，兩個疊放的導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的裂紋走向。
[0030]S13，記錄工程結構使用過程中導電格柵的電阻值的變化曲線。
[0031]實際應用中，若導電格柵所在的易開裂區域無疲勞裂紋，則電阻值的變化曲線可能呈近似直線的形狀；若導電格柵所在的易開裂區域出現疲勞裂紋，則由于導電格柵會隨著疲勞裂紋的反復開合而反復伸縮，因而其電阻值的變化曲線會近似地呈上下波動的波浪狀。
[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，根據電阻值的變化曲線判斷是否存在電阻值異常變化。
[0034]實際應用中，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，導致導電格柵的電阻值波動范圍過大；而斷路，則是指疲勞裂紋張開的幅度超過導電格柵的承受能力被拉斷，即，電阻值變為無窮大。此處列舉的這兩種異常變化，可能只出現突變、而不出現斷路，或者，也可能是先發生突變、后發生斷路，再或者，還可能是未經過突變而直接發生斷路。
[0035]S15，當存在電阻值異常變化時，對工程結構實施開裂損壞預警措施。
[0036]實際應用中，本步驟所述的開裂損壞預警措施，可以包括現場核查、現場修復等措施。
[0037]為了更好地理解上述的實施例，下面，再結合一具體實例進行詳細說明。
[0038]請參見圖2a和圖2b，以工程結構為吊車梁20為例。其中，圖2a為該吊車梁20的軸側圖，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]經過Sll的預估，下翼緣板22在腹板23的一側存在易開裂區域201，并且，Sll還同時預估出易開裂區域201中可能出現的裂紋202走向。
[0041]因此，通過S12，導電格柵30被布設在易開裂區域201中。其中，導電格柵30覆蓋易開裂區域201的完整區域，并且，導電格柵30的柵條300與預估的裂紋202走向垂直。
[0042]此后，S213利用與導電格柵30電連接的測量儀40，即可獲取到導電格柵200的電阻值變化曲線，并且，當易開裂區域201中出現與預估的裂紋202走向和位置相同或相似的真實疲勞裂紋時，通過S14的判斷即可及時發現、并通過S15實施開裂損壞預警措施。
[0043]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明保護的范圍之內。
【主權項】
1.一種用于監測工程結構表面疲勞裂紋的方法，其特征在于，該方法包括: 預估工程結構的易開裂區域； 在易開裂區域的表面布設導電格柵； 記錄工程結構使用過程中導電格柵的電阻值的變化曲線； 根據電阻值的變化曲線判斷是否存在電阻值異常變化； 當存在電阻值異常變化時，對工程結構實施開裂損壞預警措施。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，該方法通過仿真計算實現對易開裂區域的預估，其中，易開裂區域包括高應力幅區域和/或應力幅集中區域。3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，該方法依據同類型工程結構的開裂歷史記錄實現對易開裂區域的預估，其中，易開裂區域包括同類型工程結構發生開裂的同位置區域。4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，導電格柵完全覆蓋易開裂區域。5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，該方法進一步預估工程結構在易開裂區域的裂紋走向，并且，導電格柵的柵條延伸方向與預估的裂紋走向垂直。6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，該方法在易開裂區域布設兩個疊放的導電格柵，并且，兩個疊放的導電格柵的柵條延伸方向相互垂直。7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，導電格柵為預成型的金屬絲格柵。8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，導電格柵為通過導電涂膜工藝在易開裂區域現場成型的導電格柵膜。9.根據權利要求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】本發明公開了一種用于監測工程結構表面疲勞裂紋的方法，該方法包括：預估工程結構的易開裂區域；在易開裂區域的表面布設導電格柵；記錄導電格柵的電阻值的變化曲線；根據電阻值的變化曲線判斷是否存在電阻值異常變化；當存在電阻值異常變化時，對工程結構實施開裂損壞預警措施。可見，本發明通過在易出現疲勞裂紋的易開裂區域布設導電格柵，能夠對可能出現的疲勞裂紋實施監測，并且，通過對監測到的導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疲勞開裂損壞的風險，從而，即可及時對工程結構實施開裂損壞預警措施，以助于減少工程結構坍塌失效的事故。
【IPC分類】G01N27/20
【公開號】CN105004766
【申請號】CN201510393962
【發明人】姜迎秋, 吳玉峰, 唐紀祥, 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, 中國京冶工程技術有限公司
【公開日】2015年10月28日
【申請日】2015年7月7日