[发明专利]一种用于监测高强螺栓松动的高灵敏智能套箍

说明书

本发明提供了一种用于监测高强螺栓松动的高灵敏智能套箍，属于结构健康监测技术领域。所述的用于监测高强螺栓松动的高灵敏智能套箍包括正六棱柱套、环形金属箍、连续光纤和保护软管。该装置基于分布式光纤应变传感技术和螺栓松动会引起光纤应变变化的原理，当应变发生改变时，光纤中光信号的背向瑞利散射光谱在频率上会发生偏移，其偏移量的大小与应变的变化大小成正比，通过监测光信号的背向瑞利散射光谱频移量，实现对高强螺栓松动的实时、定量、无损监测，从而对高强螺栓松动损伤及时进行预警，保障结构的安全。本发明制作简单、经济成本低，大大降低了人工作业量，易于拆卸、适用性强，便于大规模地投入使用。

技术领域

本发明涉及一种用于工程结构高强螺栓松动监测的高灵敏智能套箍，属于结构健康监测技术领域，特别是一种用于监测高强螺栓松动的高灵敏智能套箍。

背景技术

钢结构因其具有成本低、自重轻、施工快、节能环保等优点而在工用民用建筑、桥梁工程中得到广泛应用，是当今世界应用最多的结构形式之一。在钢结构中，常见的连接方式有螺栓连接、焊缝连接、铆钉连接，其中高强螺栓连接由于具有连接可靠、便于安装拆卸等优点已成为钢结构应用最为广泛的连接形式。然而，在实际工程中，高强螺栓往往由于温度循环荷载、振动、冲击、腐蚀等因素而出现松动损伤，使结构存在巨大的安全隐患。高强螺栓的松动会引起结构关键部位或整体的失效，甚至造成灾难性事故，导致巨大的经济损失与人员伤亡。因此，为及时发现存在安全隐患的高强螺栓而进行更换，确保结构的安全运营及健康状态，对高强螺栓进行监测预警是十分必要的。

目前，对高强螺栓松动的常用监测方法可分为目视法和打音法两种。其中，目视法就是用肉眼观察金属部件是否有所变色或其他变化；打音法就是用锤子敲打金属连接部位，从声音上判断是否有松弛或其他异常。然而，这两种方法都存在人工成本高、无法长期实时监测等缺点，且对工作人员的技术经验、态度和责任心等依赖性较强。另外，现阶段国内外学者围绕螺栓松动监测开展研究的振动分析、声发射信号分析、压电阻抗理论等方法，受安装条件、现场环境等多方面的限制，目前在实际工程中还难以大范围应用。

近年来，由于光纤小巧轻便、抗腐蚀、抗电磁干扰、可以实时监测、进行网络化以及数据可靠等优点，在结构健康监测中受到了高度重视。分布式光纤传感技术将光纤作为感知元件，基于光信号的后向散射信号频谱信息与外界待测物理量存在的函数关系，利用后向散射信号进行物理信息的感知，该光纤传感技术具有极高的分辨率和灵敏度，可应用于精准化传感和细小部件的结构健康监测，在螺栓松动损伤监测领域具有极大的发展空间。

因此，针对工程结构中高强螺栓松动的监测，从新的技术角度提供一种高度灵敏、实时、无损的监测装置是尤为重要的，从而为工程结构的安全服役提供重要保障。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种用于监测高强螺栓松动的高灵敏智能套箍，其目的是实现对高强螺栓松动的实时监测，准确地判定结构的健康状态，从而保障结构的安全。

本发明的技术方案：

一种用于监测高强螺栓松动的高灵敏智能套箍，包括正六棱柱套1、环形金属箍2、连续光纤3和保护软管4；

所述的环形金属箍2套在正六棱柱套1的外侧，正六棱柱套1的六条棱与环形金属箍2的内表面通过焊接固定在一起；

所述的连续光纤3环绕正六棱柱套1一圈，通过环氧树脂黏贴固定在正六棱柱套1的外侧；

所述的连续光纤3未黏贴在正六棱柱套1的剩余部分由保护软管4外套保护。

所述的正六棱柱套1的顶部和底部是敞开的，周围的六个侧壁均为矩形弹性金属薄片，弹性金属薄片为不锈钢或铜或弹性材料。

所述的正六棱柱套1和环形金属箍2同心、同轴，正六棱柱套1和环形金属箍2的底面平齐。

所述的环形金属箍2的底面用于与螺栓连接件结构的焊接连接。