[实用新型]一种用于桥面板动力检测的轮载牵引式落锤集成装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及桥面板检测领域，涉及一种落锤集成装置，尤其涉及一种用于桥面板动力检测的轮载牵引式落锤集成装置。

背景技术

建国至今，我国修筑了大量的桥梁，许多桥梁已经使用40年以上，受外界因素和人为因素的影响，需要定期对桥梁结构进行健康监控和性能评估。通常的检测方法就是依靠视觉检查，但随着土木科学的发展，学者们逐渐意识到目前桥梁结构以目测评估为主的检测评估方法不可靠。

比较有效的检测评估方法是进行结构识别。结构识别是指利用试验数据校验的模型来进行与参数相关的结构反应预测。结构识别的范式被描述为理论-试验-决策的六步综合圆，它包括：(1)通过观察结构对象建立总体概念；(2)建立初始有限元模型；(3) 进行结构实验；(4) 分析、验证和阐述测试数据；(5)模型校验和参数识别；(6) 利用校验的模型进行决策和预测。通过可控载荷试验对桥梁进行识别，需要专家知识和大量资金的支持，这一定程度上限制了基于结构识别的结构状况评估的发展。

在结构识别的第3步中，桥梁结构的可控试验包括静载实验，外部动力激励试验(FVT)或者两者的结合。外部激励试验是一种强大的实验工具，它也是唯一的一种能够得到模态质量和模态柔度的方法。不同的外部动力激励试验（FVT）方法包括偏心质量激振器测试，电动激励器测试，瞬态释放测试，多参考点脉冲锤击激励(MRIT)和步进式松弛激励等等。其中，MRIT技术能够快速有效地在桥梁上实施，并且能够得到重复性较好的高质量的频率响应函数(FRF)，因此得到广大工程师和研究者的欢迎。

从目前国内外运用MRIT技术的锤击工具来看，主要有手持式力锤和落锤两种。手持式力锤由人挥动力锤施加激励，操作简便，缺点是每次施加的锤击力难以保证相同，锤击力也较小，同时受到锤击者使用经验的影响较大。落锤则利用具有锤头的质量块垂直自由下落，撞击结构表面而获得脉冲锤击力。由于质量块质量可调和下落高度一定，落锤能够产生可重复的可调节大小的冲击荷载。如美国Model shop公司制作的Swedish hammer是公开出售的一种产品。

落锤的实用新型解决了手持式力锤锤击力小且难以控制的问题，但相比手持式力锤，它很笨重且锤头冲击总伴随着反弹的发生。解决锤头反弹是一个难题。美国Model shop公司制作的Swedish hammer，利用弹簧吸收冲击能量成功解决了反弹问题，但由于弹簧的存在，降低了其脉冲力，并造成脉冲时域信号的延时，这样就影响了锤击力能够提供的有效频带宽度。因此，Swedish hammer能提供锤击力还不到20KN，而有效频带宽度限制在30Hz以内，这对于中小型桥梁的测试是不够的。

在实践中，许多工程师不太愿意利用无损检测手段来进行钢筋混凝土桥面板的测试是因为其测试速度太低，利用传统的接触式传感器会产生不一致的耦合问题。根据以往的研究分析，一个标准的力脉冲在空气和混凝土表面产生的应力波中，有泄漏的瑞雷波和声波往空气中传播，其中泄漏的瑞雷波具有板结构振动的信息而声波没有，传统的检测手段无法将发散的泄漏瑞雷波聚拢收集到一点。因此一种有效的方法是利用无接触的传感器，空气耦合的声学传感器正好满足这一要求。空气耦合的声学传感器能够更可靠、迅速和容易地应用与实施，因此被广泛地采用。同时，将曲面反射聚焦装置进行产品定型设计，使其能避免外界的环境干扰。把麦克风接收点设置在曲面反射焦点附近，便能将泄漏的瑞雷波信息采集得到。目前的研究成果表明空气耦合的麦克风其灵敏度可以直接对比接触式传感器，在理论上它能测量到频率达80kHz的信号。

此外，现有落锤装置为了实现反弹控制，都付出了十分昂贵的代价。同时由于落锤装置的笨重，要搬运至桥梁上，也必须借助于专门的运输工具，这也给落锤的使用带来了极大的不便。

发明内容

本实用新型要解决的问题是：克服现有技术的不足，提出了一种结构简单，运输方便，用于桥面板检测的轮载式落锤集成装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的方案是: 一种用于桥面板动力检测的轮载牵引式落锤集成装置，包括车厢主体，所述车厢主体内设有反弹可控式落锤装置和检测装置，检测装置连接反弹可控式落锤装置。

作为优选，检测装置包括电脑、信号采集系统和阵列型传感器安装臂，阵列型传感器安装臂的中心点为反弹可控式落锤装置落锤的锤点，信号采集系统通过数据线与阵列型传感器安装臂连接，电脑通过数据线与信号采集系统连接，电脑和信号采集系统通过导线与车厢内部的电源连接。