CN102809631A - 一种桁架结构损伤诊断方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种桁架结构损伤诊断方法,包括以下步骤:首先,在桁架结构的每根杆件中部安装一个无线应变传感器;其次,利用一台无线数据采集仪器,定期采集结构在相同的静态条件下(即结构完全静止,没有发生振动的情况)各杆件的应变值;最后,将采集的数据通过诊断程序,即可对桁架结构的损伤状况作出准确诊断。本案所提的方法,只需要一台无线数据采集仪器和若干个无线应变传感器,易于操作实施,能检测出微小损伤,并能对桁架结构的健康工作状况作长期监测。
Description
技术领域
本发明属于土木工程学科的结构破损诊断领域,涉及一种桁架结构损伤诊断方法。
背景技术
桁架结构在许多工业及民用建筑中广泛应用,如空间屋架、塔吊、输电塔架、桁架桥梁等。由于使用年限的增长,以及环境腐蚀、灾害荷载等的影响,桁架结构将不可避免的发生损伤,必须对结构中的损伤状况作出及时准确的诊断,以便于维修加固避免灾难性的后果发生。
传统的损伤诊断方法或装置,大多都是利用可视的局部的实验方法,如超声波方法、磁场方法、温度场方法以及采用该方法的各类装置等。然而上述方法或装置,存在如下缺陷:首先,要求事先大概知道损伤位置,其次,要求被检测部位设备可以到达,因此预判性较差,工作量大耗费高,且不适用于大型土木工程结构的损伤诊断。
有鉴于此,本发明人结合从事结构损伤诊断领域研究工作多年的经验,对上述技术领域的缺陷进行长期研究,本案由此产生。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种桁架结构损伤诊断方法,方法简便,成本低廉,所需设备简单,易于操作实施,能检测出微小损伤,并能对桁架结构的健康工作状况作长期监测。
为了实现上述目的,本发明的技术方案如下:
一种桁架结构损伤诊断方法,包括以下步骤:首先,在待测桁架结构的每根杆件中部均安装一个无线应变传感器;其次,利用一台无线数据采集仪器,定期采集待测桁架结构在相同的静态条件下(即结构完全静止,没有发生振动的情况)各杆件的应变值;最后,将采集的数据通过诊断程序,得出待测桁架结构中各杆件的损伤状况诊断结论。
其中,所述诊断程序包括以下步骤:首先,求出每根杆件的应变变化率,即将每次采集的应变数据和上一次采集的应变数据求差值,然后再将差值除以上一次的应变值即得应变变化率;然后将所得的应变变化率跟一个事先定义的阀值做比较,小于阀值所对应的那些杆件即可诊断为未损伤杆件,而大于阀值所对应的那些杆件即可诊断为发生损伤的杆件,且应变变化率越大则说明损伤程度越严重。
将各杆件的应变变化率()和一个事先给定的阀值做比较,可以根据测试仪器的精度水平和诊断经验确定(如一般情况可取),小于的那些所对应的杆件即诊断为未损伤杆件,而大于的那些所对应的杆件即诊断为损伤杆件,且值越大则表明所对应的杆件损伤程度越严重。
本发明根据桁架结构受力及变形特点,并利用最新的测试技术,提出一种桁架结构损伤诊断的新方法。通过在桁架结构的各根杆件中部安装无线应变传感器,并由无线数据采集仪器定期采集结构在相同的静态条件下(即结构完全静止,没有发生振动的情况)各杆件的应变值,将采集的应变数据通过诊断程序,即可对桁架结构的损伤状况作出准确诊断。本案所提的方法,只需要一台无线数据采集仪器和若干个无线应变传感器,易于操作实施,能检测出微小损伤,并能对桁架结构的健康工作状况作长期监测。
本发明的有益成果为:第一,本发明无需要求事先大概知道损伤位置,克服了现有技术预判性较差的缺陷;第二,本发明所需设备简单,成本低廉,易于操作实施;第三,本发明克服了现有技术工作量大耗费高的缺陷,可方便适用于大型土木工程结构的损伤诊断;第四,本发明能检测出微小损伤,并能对桁架结构的健康工作状况作长期监测。
为了进一步解释本发明的技术方案,下面结合附图和实施例对本发明做进一步的详细描述。
附图说明
图1是本发明的实施示意图。其中图中1是无线应变传感器;2是无线数据采集仪器,3是诊断程序。
具体实施方式
本发明一种桁架结构损伤诊断方法,如图1所示,包括以下步骤:首先,在图示待测桁架结构的每根杆件中部均安装一个无线应变传感器1;其次,利用一台无线数据采集仪器2,定期采集待测桁架结构在相同的静态条件下(即结构完全静止,没有发生振动的情况)各杆件的应变值;最后,将采集的数据通过诊断程序3,得出待测桁架结构中各杆件的损伤状况诊断结论。
其中,所述诊断程序包括以下步骤:首先,求出每根杆件的应变变化率,即将每次采集的应变数据和上一次采集的应变数据求差值,然后再将差值除以上一次的应变值即得应变变化率;然后将所得的应变变化率跟一个事先定义的阀值做比较,小于阀值所对应的那些杆件即可诊断为未损伤杆件,而大于阀值所对应的那些杆件即可诊断为发生损伤的杆件,且应变变化率越大则说明损伤程度越严重。在具体实施中,阀值根据测试仪器的精度和诊断经验来确定。
上述诊断程序的实施方式可以有多种,只要按照上述步骤实现上述功能即可。在本实施例中,诊断程序采用了如下方式:
将各杆件的应变变化率()和一个事先给定的阀值做比较,可以根据测试仪器的精度水平和诊断经验确定(如一般情况可取),小于的那些所对应的杆件即诊断为未损伤杆件,而大于的那些所对应的杆件即诊断为损伤杆件,且值越大则表明所对应的杆件损伤程度越严重。
上述技术方案中,所述的无线应变传感器可以由市场购买得到,传感器的数目等于桁架结构中杆件的数目,传感器安装于每根杆件的中部。所述的无线数据采集仪器可以由市场购买得到,根据情况定期(如每月一次)采集应变数据,每次采集数据时应使结构处于相同的静态条件下(即结构完全静止,没有发生振动的情况)。至于实施诊断程序的设备,则可以有多种,比如平板电脑、便携式电子处理器等,可以从市场购得。
采用上述技术方案,首先,无需要求事先大概知道损伤位置,克服了现有技术预判性较差的缺陷;其次,所用设备简单,成本低廉,易于操作实施;第三,克服了现有技术工作量大耗费高的缺陷,可方便适用于大型土木工程结构的损伤诊断;第四,本发明能检测出微小损伤,并能对桁架结构的健康工作状况作长期监测。
以上所述仅为本发明的具体实施例,并非对本案设计的限制,凡依本案的设计关键所做的等同变化,均落入本案的保护范围。
Claims (2)
1.一种桁架结构损伤诊断方法,其特征在于:包括以下步骤:首先,在待测桁架结构的每根杆件中部均安装一个无线应变传感器;其次,利用一台无线数据采集仪器,定期采集待测桁架结构在相同的静态条件下(即结构完全静止,没有发生振动的情况)各杆件的应变值;最后,将采集的数据通过诊断程序,得出待测桁架结构中各杆件的损伤状况诊断结论;
其中,所述诊断程序包括以下步骤:首先,求出每根杆件的应变变化率,即将每次采集的应变数据和上一次采集的应变数据求差值,然后再将差值除以上一次的应变值即得应变变化率;然后将所得的应变变化率跟一个事先定义的阀值做比较,小于阀值所对应的那些杆件即可诊断为未损伤杆件,而大于阀值所对应的那些杆件即可诊断为发生损伤的杆件,且应变变化率越大则说明损伤程度越严重。
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