一种正交异性钢桥面板疲劳裂纹自动监测设备制造技术

本实用新型专利技术公开了一种正交异性钢桥面板疲劳裂纹自动监测设备，由原位检测装置和无线网关装置组成，原位检测装置包括断裂线组件，通路检测器，以及实现与无线网关装置之间数据传输的Zigbee终端芯片；所述断裂线组件由双向正交排布的光纤或电阻断裂线组成，并粘贴于正交异性钢桥面板的疲劳开裂敏感区域或已有裂纹尖端前方区域；所述通路检测器与断裂线组件相连接，所述通路检测器连接Zigbee终端芯片；无线网关装置包括Zigbee主芯片，以及GPRS芯片。整个设备原理清晰，性能稳定，扩展性好，成本较低。该设备实现了对正交异性钢桥面板疲劳裂纹的长期自动监测，可应用于实际工程当中。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术公开了一种正交异性钢桥面板疲劳裂纹自动监测设备，由原位检测装置和无线网关装置组成，原位检测装置包括断裂线组件，通路检测器，以及实现与无线网关装置之间数据传输的Zigbee终端芯片；所述断裂线组件由双向正交排布的光纤或电阻断裂线组成，并粘贴于正交异性钢桥面板的疲劳开裂敏感区域或已有裂纹尖端前方区域；所述通路检测器与断裂线组件相连接，所述通路检测器连接Zigbee终端芯片；无线网关装置包括Zigbee主芯片，以及GPRS芯片。整个设备原理清晰，性能稳定，扩展性好，成本较低。该设备实现了对正交异性钢桥面板疲劳裂纹的长期自动监测，可应用于实际工程当中。【专利说明】
本技术涉及一种正交异性钢桥面板疲劳裂纹自动监测设备，属于钢结构监测
。 一种正交异性钢桥面板疲劳裂纹自动监测设备
技术介绍
正交异性钢桥面板由于结构自重轻、整体效率高、跨越能力强、抗震性能好等优 点，被广泛应用于大、中跨度桥梁结构中。但是，由于构造应力复杂、焊接缺陷难控制以及直 接承受车辆动力作用等原因，正交异性钢桥面板也是钢桥结构中最容易发生疲劳破坏的部 位。自1971年英国Severn桥最早发现钢桥面板构造细节的疲劳裂纹以来，德国、法国、日 本、美国、荷兰等国相继出现了钢桥面板疲劳开裂的报道，我国虎门大桥、海沧大桥、江阴大 桥等的正交异性钢桥面板也已经检测到了大量疲劳裂纹。这些裂纹具有许多共性，并且通 常出现在纵肋与面板连接焊缝、纵肋与横隔板连接焊缝、横隔板与面板连接焊缝、纵肋对接 焊缝等应力集中明显位置。因此，需要在实际工程中对在役正交异性钢桥面板的疲劳开裂 情况进行长期监测。 目前国内对在役正交异性钢桥面板的疲劳裂纹尚未能实现实时自动监测，基本都 是采用定期人工检测的方法对钢桥面板性能进行监控，其中使用最为广泛的是目测法。目 测法存在许多局限性，比如现场情况可能导致检测人员很难甚至无法到达某些疲劳开裂敏 感区域，以及人工目测可能无法精准确定裂纹的尖端位置等。因此，也有一些利用电势能落 差、超声回传等原理开发而成的钢结构裂纹探测设备，可实现对裂纹尺寸的准确测量，但这 些设备同样需要人工现场操作，可能存在部分区域不可达和操作空间受限的问题，也无法 通过远程控制实现自动检测和长期监测。无论哪种方法，都需要人工寻找裂纹萌生的初始 位置，这对于包含有大量可能开裂位置（即焊缝连接区域）的正交异性钢桥面板而言，工作 量无疑是巨大的。 因此，需要设计一种正交异性钢桥面板疲劳裂纹自动监测设备，该设备应能通过 在各种可能开裂位置布置裂纹检测传感器，代替人工现场操作，实现对钢桥面板疲劳开裂 状态的长期自动监测，确保桥梁结构的安全性与使用性。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种正交异性钢桥面板疲劳裂纹自动监测设备，实现对 正交异性钢桥面板疲劳裂纹的长期自动监测。 为实现上述目的，本技术采用以下技术方案： -种正交异性钢桥面板疲劳裂纹自动监测设备，该设备由原位检测装置和实现无 线数据传输的无线网关装置组成，其中： 原位检测装置包括：断裂线组件，通路检测器，以及实现与无线网关装置之间数据 传输的Zigbee终端芯片；所述断裂线组件由双向正交排布的光纤或电阻断裂线组成，并粘 贴于正交异性钢桥面板的疲劳开裂敏感区域或已有裂纹尖端前方区域；所述通路检测器与 断裂线组件相连接，所述通路检测器连接Zigbee终端芯片； 无线网关装置包括：能与Zigbee终端芯片进行数据传输的Zigbee主芯片，以及 具备与GPRS基站通讯功能的GPRS芯片；所述Zigbee主芯片与Zigbee终端芯片之间组成 Zigbee近距离无线传输网络。 本技术通过在结构原位安装裂纹检测装置，以自动检测替代人工检测，节约 大量劳动力，同时保证检测区域无死角。 本技术断裂线组件大小及内部断裂线间距和数量可根据需要进行调整和定 制，满足不同监控区域范围和检测精度的要求。 本技术采用Zigbee无线网络设备，终端节点容量大且扩展性强，可满足多点 监测的需求；传输距离较大，便于灵活安放无线网关的位置；无线终端功耗低，可大幅延长 内置电池的更换时间。 本技术所采用的裂纹检测、无线传输等硬件简单、成本较低且市场应用广泛。 与现有技术相比，本技术具有如下的有益效果： 本技术采用上述各硬件组合实现正交异性钢桥面板疲劳裂纹自动监测设备， 整个设备原理清晰，性能稳定，扩展性好，各硬件均可以采用现产品实现，无需改造，成本较 低。该设备实现了对正交异性钢桥面板疲劳裂纹的长期自动监测，可应用于实际工程当中。 【专利附图】【附图说明】 通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本技术的其它特 征、目的和优点将会变得更明显： 图1为本技术的结构简图； 图2为本技术的疲劳裂纹监测区域分布图； 图3为本技术的原位检测装置在横隔板上(监测区域一）的布置示意图； 图4为本技术的原位检测装置在纵肋上(监测区域二）的布置示意图； 图5为本技术的原位检测装置在面板上(监测区域三）的布置示意图； 图中：原位检测装置1，无线网关装置2,断裂线组件3,通路检测器4，Zigbee终端 芯片5, Zigbee主芯片6, GPRS芯片7,面板11、纵肋12、检测区域一 13,检测区域二14,监 测区域三15,桥面铺装16,焊缝17,横隔板18。 【具体实施方式】 下面结合具体实施例对本技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的 技术人员进一步理解本技术，但不以任何形式限制本技术。应当指出的是，对本领 域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。 这些都属于本技术的保护范围。 如图1所示，本技术提供一种正交异性钢桥面板疲劳裂纹自动监测设备，由 原位检测装置1与无线网关装置2组成。 所述原位检测装置1由断裂线组件3、通路检测器4和Zigbee终端芯片5组成； 所述断裂线组件3由双向正交排布的光纤或电阻断裂线组成，并粘贴于正交异性钢桥面板 的疲劳开裂敏感区域或已有裂纹尖端前方区域；所述通路检测器4与断裂线组件3相连接， 所述通路检测器4连接Zigbee终端芯片5 ; 所述无线网关装置2由Zigbee主芯片6和GPRS芯片7组成；所述Zigbee主芯 片6与Zigbee终端芯片5之间组成Zigbee近距离无线传输网络；所述GPRS芯片7具备与 GPRS基站通讯功能。 本实施例所述设备既能用于未开裂桥面板的疲劳裂纹萌生监测，也能用于钢桥面 板已有疲劳裂纹的扩展情况监测等。当用于未开裂钢桥面板的潜在裂纹萌生监测时，将断 裂线组件3粘贴在疲劳开裂敏感区域(如纵肋与面板连接焊缝、纵肋与横隔板连接焊缝、横 隔板与面板连接焊缝、纵肋对接焊缝等位置）的钢板表面；对于已经开裂的正交异性钢桥面 板，将光纤断裂线组件3粘贴在裂纹尖端前方区域的钢板表面。 本实施例所述光纤断裂线组件3的大小根据检测区域范围确定，其内部断裂线的 数量和间距也可按照检测精度要求进行调整。 本实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种正交异性钢桥面板疲劳裂纹自动监测设备，其特征在于：该设备由原位检测装置和实现无线数据传输的无线网关装置组成，其中：原位检测装置包括：断裂线组件，通路检测器，以及实现与无线网关装置之间数据传输的Zigbee终端芯片；所述断裂线组件由双向正交排布的光纤或电阻断裂线组成，并粘贴于正交异性钢桥面板的疲劳开裂敏感区域或已有裂纹尖端前方区域；所述通路检测器与断裂线组件相连接，所述通路检测器连接Zigbee终端芯片；无线网关装置包括：能与Zigbee终端芯片进行数据传输的Zigbee主芯片，以及具备与GPRS基站通讯功能的GPRS芯片；所述Zigbee主芯片与Zigbee终端芯片之间组成Zigbee近距离无线传输网络。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：程斌，汤维力，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：新型
国别省市：上海;31