[发明专利]试件应力测试方法及其应力听诊器

说明书

技术领域

本发明涉及一种试件应力测试方法及基于该应力测试方法的应力／应变测试装置，属于土木工程结构检测领域。

背景技术

随着大型桥梁的兴建与使用，桥梁结构，尤其是大型桥梁的日常检测与维护越来越受到重视。然而无论是传统的桥梁检测还是新兴的健康监测系统，均需要使用大量应变片，对于大型桥梁结构而言，这种“以量保质”的方式不得不提高检测成本。而“搜索式的结构损伤排查＋可疑区域的细部无损检测”的方案则为目前大型桥梁日常监测、维护的理想方法。尽管日前声发射技术在“损伤排查”区域得到了初步应用，但其技术难度大、检测成本高等不足限制了其进一步广泛使用。因此，研制经济、高效地结构损伤排查设备或装置具有十分现实的工程意义。

发明内容

本发明针对现有检测技术的不足，提供一种试件应力测试方法及基于该应力测试方法的应力听诊器，其针对目前传统应变片粘贴麻烦、单次使用等不足而提出，能在保证检测精度的同时有效克服上述不足，大大提高了桥梁检测效率与适用范围。因此，本发明在桥梁检测中颇有优势和竞争力。

为实现以上的技术目的，本发明将采取以下的技术方案：

一种试件应力测试方法，利用活塞推杆推动活塞内的活塞块提供气密式高压，以将应变片贴紧在试件的待测试区域，使得应变片能够与待测试区域的形变相协调，从而测取待测试区域的应变数值；其中，活塞推杆推动活塞块所产生的气密式高压通过试件与活塞之间形成的磁力维持。

本发明的另一技术目的是提供一种基于上述试件应力测试方法的应力听诊器，包括半封闭外壳、应力测定装置以及加压构件；所述应力测定装置靠近半封闭外壳的敞口端设置，且应力测定装置与半封闭外壳的内壁气密封连接；所述加压构件包括活塞块以及推动活塞块在半封闭外壳的内腔平移的活塞推杆，该活塞块与半封闭外壳的内壁气密封连接，而活塞推杆的一端与活塞块刚性固连，另一端则与半封闭外壳的封闭端螺纹连接后采用螺帽锁紧；另外，半封闭外壳的封闭端、半封闭外壳的内壁以及活塞块围接而成的空间设置有通气孔，所述半封闭外壳采用磁性材料制作而成或者半封闭外壳的敞口端粘结磁性材料元件。

所述应力测定装置包括接触片以及弱弹模橡胶连接件，该接触片包括接触垫片以及粘贴在接触垫片上的应变片，且接触垫片通过弱弹模橡胶连接件与半封闭外壳的敞口端气密封连接，同时应变片与应变信号输出线的一端连接，而应变信号输出线的另一端依次穿过活塞块上所开设的通孔、通气孔后与应变仪连接，且应变信号输出线与活塞块上所开设通孔的孔壁间气密封连接。

所述半封闭外壳呈圆柱形设置；所述应力测定装置、加压构件与半封闭外壳同轴布置；所述弱弹模橡胶连接件内部设置与接触垫片外缘相适配的空腔，该弱弹模橡胶连接件箍紧接触垫片的外缘，且弱弹模橡胶连接件内腔由弦长不等的两组以上的扇面交错拼接而成。

所述半封闭外壳的敞口端安装圆环形高摩阻橡胶片。

所述活塞块包括金属圆盘以及安装在金属圆盘上的橡胶块，所述金属圆盘与活塞推杆固定，而橡胶块则与半封闭外壳的内壁气密封连接。

所述通气孔至少为三个，各通气孔均开设在半封闭外壳的内壁上，且各通气孔环形均布。

所述活塞推杆为螺杆。

根据以上的技术方案，与目前广泛使用的结构检测设备相比，本发明具有以下几个特点：

1、    操作便捷，测试速度快

应力听诊器可直接吸附于磁性结构表面，并且只要通过旋转螺帽即可完成应变片与待测结构的紧密连接；当数据采集完毕后，直接反向旋转螺帽即可。相比于传统的应变片粘贴方式，本产品的操作性能优势显著。

对于非磁性结构，如混凝土结构等，可利用环氧树脂在其表面粘贴磁性材料制成的薄片，再将应力听诊器吸附即可。

2、    循环使用，适用范围广

每次测试中，应力听诊器中的应变片均保留原有状态，在其表面无杂质附着的情况下，可用于下一次检测，这使得应力听诊器可多次、重复循环使用。此外，应力听诊器中的应变片可以是普通应变片，也可以是正弦式应变片等其他形式，可适用于各种结构的应变／应力检测。

3、    满足结构检测精度要求

本发明所述应力听诊器是通过高气压使应变片及接触垫片与待测结构紧密接触，其变形协调性能不如直接粘贴的应变片，故检测精度较粘贴式应变片低；但经过本申请人的相关结构试验表明，本发明所述的应力听诊器的应变／应力测试误差能够有效地控制在5%左右，满足实际工程中日常检测与损伤排查的要求。