[实用新型]一种基于光纤的正交异性钢桥面板疲劳裂纹实时检测器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于光纤的正交异性钢桥面板疲劳裂纹实时检测器，属于钢结构检测技术领域。

背景技术

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定期检测和长期监测。

在正交异性钢桥面板疲劳裂纹的检测方法中，目前使用最为广泛也最简单直接的是目测法，但这种方法存在一定局限性，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。此外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。

因此，需要设计一种疲劳裂纹实时检测器，这种原位布置的检测器代替现场操作，实现对钢桥面板疲劳开裂状态的实时检测和长期自动监测，确保桥梁结构的安全性与使用性。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基于光纤的正交异性钢桥面板疲劳裂纹实时检测器，实现对正交异性钢桥面板疲劳裂纹的实时检测和长期自动监测。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种基于光纤的正交异性钢桥面板疲劳裂纹实时检测器，包括光纤断裂线组件、通路检测器以及具备无线通讯功能的数据传输芯片，其中：

所述光纤断裂线组件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，并直接通过光纤与通路检测器相连；

所述通路检测器包含光源发射单元、光源接收单元和电路芯片，光源发射单元连接光纤断裂线组件的一端，光源接收单元连接光纤断裂线组件的另一端，光源接收单元同时连接电路芯片；

所述具备无线通讯功能的数据传输芯片连接电路芯片。

优选地，当用于未开裂钢桥面板的潜在裂纹萌生监测时，所述光纤断裂线组件粘贴在疲劳开裂敏感区域的钢板表面；对于已经开裂的正交异性钢桥面板，所述光纤断裂线组件粘贴在裂纹尖端前方区域的钢板表面。

优选地，所述通路检测器包含两个光源发射单元和两个光源接收单元，每个单元内置多个光纤断裂线接口。

优选地，所述光纤断裂线组件由双向正交布置的光纤断裂线组成，每根断裂线的两端分别连接至光源发射单元、光源接收单元的内置接口。

优选地，所述光纤断裂线组件的大小根据检测区域范围确定，内部断裂线的数量和间距按照检测精度要求进行调整。

优选地，所述数据传输芯片与电路芯片直接电路连接。

优选地，所述光源发射单元采用光电转换器，光源发射单元采用光电接收器。

本实用新型通过在结构原位安装光纤断裂线组件、通路检测器，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。

本实用新型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。

本实用新型所采用的裂纹检测、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，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型采用上述各硬件组合实现基于光纤的正交异性钢桥面板疲劳裂纹实时检测器，整个装置原理清晰、制作简单、使用方便、成本较低且精度较高。该装置各硬件均可以采用现产品实现，无需改造，实现了对正交异性钢桥面板疲劳裂纹的实时检测，并可用于长期自动监测。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型在横隔板上的布置示意图；

图3为本实用新型在纵肋上的布置示意图；

图4为本实用新型在盖板上的布置示意图；