專利名稱：試件應力測試裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種試件應力測試方法及基于該應力測試方法的應力/應變測試裝置，屬于土木工程結構檢測領域。
背景技術：
隨著大型橋梁的興建與使用，橋梁結構，尤其是大型橋梁的日常檢測與維護越來越受到重視。然而無論是傳統(tǒng)的橋梁檢測還是新興的健康監(jiān)測系統(tǒng)，均需要使用大量應變片，對于大型橋梁結構而言，這種“以量保質(zhì)”的方式不得不提高檢測成本。而“搜索式的結構損傷排查+可疑區(qū)域的細部無損檢測”的方案則為目前大型橋梁日常監(jiān)測、維護的理想方法。盡管日前聲發(fā)射技術在“損傷排查”區(qū)域得到了初步應用，但其技術難度大、檢測成本高等不足限制了其進一步廣泛使用。因此，研制經(jīng)濟、高效地結構損傷排查設備或裝置具有十分現(xiàn)實的工程意義。

實用新型內(nèi)容本實用新型針對現(xiàn)有檢測技術的不足，提供一種試件應力測試方法及基于該應力測試方法的試件應力測試裝置，其針對目前傳統(tǒng)應變片粘貼麻煩、單次使用等不足而提出， 能在保證檢測精度的同時有效克服上述不足，大大提高了橋梁檢測效率與適用范圍。因此， 本實用新型在橋梁檢測中頗有優(yōu)勢和競爭力。為實現(xiàn)以上的技術目的，本發(fā)明將采取以下的技術方案一種試件應力測試裝置，包括半封閉外殼、應力測定裝置以及加壓構件；所述應力測定裝置靠近半封閉外殼的敞口端設置，且應力測定裝置與半封閉外殼的內(nèi)壁氣密封連接；所述加壓構件包括活塞塊以及推動活塞塊在半封閉外殼的內(nèi)腔平移的活塞推桿，該活塞塊與半封閉外殼的內(nèi)壁氣密封連接，而活塞推桿的一端與活塞塊剛性固連，另一端則與半封閉外殼的封閉端螺紋連接后采用螺帽鎖緊；另外，半封閉外殼的封閉端、半封閉外殼的內(nèi)壁以及活塞塊圍接而成的空間設置有通氣孔，所述半封閉外殼采用磁性材料制作而成或者半封閉外殼的敞口端粘結磁性材料元件。所述應力測定裝置包括接觸片以及弱彈模橡膠連接件，該接觸片包括接觸墊片以及粘貼在接觸墊片上的應變片，且接觸墊片通過弱彈模橡膠連接件與半封閉外殼的敞口端氣密封連接，同時應變片與應變信號輸出線的一端連接，而應變信號輸出線的另一端依次穿過活塞塊上所開設的通孔、通氣孔后與應變儀連接，且應變信號輸出線與活塞塊上所開設通孔的孔壁間氣密封連接。所述半封閉外殼呈圓柱形設置；所述應力測定裝置、加壓構件與半封閉外殼同軸布置；所述弱彈模橡膠連接件內(nèi)部設置與接觸墊片外緣相適配的空腔，該弱彈模橡膠連接件箍緊接觸墊片的外緣，且弱彈模橡膠連接件內(nèi)腔由弦長不等的兩組以上的扇面交錯拼接而成。所述半封閉外殼的敞口端安裝圓環(huán)形高摩阻橡膠片。[0009]所述活塞塊包括金屬圓盤以及安裝在金屬圓盤上的橡膠塊，所述金屬圓盤與活塞推桿固定，而橡膠塊則與半封閉外殼的內(nèi)壁氣密封連接。所述通氣孔至少為三個，各通氣孔均開設在半封閉外殼的內(nèi)壁上，且各通氣孔環(huán)形均布。所述活塞推桿為螺桿。根據(jù)以上的技術方案，與目前廣泛使用的結構檢測設備相比，本實用新型具有以下幾個特點1、操作便捷，測試速度快試件應力測試裝置可直接吸附于磁性結構表面，并且只要通過旋轉螺帽即可完成應變片與待測結構的緊密連接；當數(shù)據(jù)采集完畢后，直接反向旋轉螺帽即可。相比于傳統(tǒng)的應變片粘貼方式，本產(chǎn)品的操作性能優(yōu)勢顯著。對于非磁性結構，如混凝土結構等，可利用環(huán)氧樹脂在其表面粘貼磁性材料制成的薄片，再將試件應力測試裝置吸附即可。2、循環(huán)使用，適用范圍廣每次測試中，試件應力測試裝置中的應變片均保留原有狀態(tài)，在其表面無雜質(zhì)附著的情況下，可用于下一次檢測，這使得試件應力測試裝置可多次、重復循環(huán)使用。此外，試件應力測試裝置中的應變片可以是普通應變片，也可以是正弦式應變片等其他形式，可適用于各種結構的應變/應力檢測。3、滿足結構檢測精度要求本實用新型所述試件應力測試裝置是通過高氣壓使應變片及接觸墊片與待測結構緊密接觸，其變形協(xié)調(diào)性能不如直接粘貼的應變片，故檢測精度較粘貼式應變片低；但經(jīng)過本申請人的相關結構試驗表明，本實用新型所述的試件應力測試裝置的應變/應力測試誤差能夠有效地控制在5%左右，滿足實際工程中日常檢測與損傷排查的要求。綜上所述，本實用新型主要適用于大型橋梁結構，尤其是鋼橋的日常檢測與損傷排查；通過快速、大范圍的“應力聽診”，以確定現(xiàn)役橋梁可能存在的結構損傷，并采用其他設備對可疑區(qū)域進行細部檢測。試件應力測試裝置使得“搜索式的結構損傷排查+可疑區(qū)域的細部無損檢測”檢測方式便捷化、簡約化，可大大優(yōu)化橋梁結構日常檢測的資源分配， 以實現(xiàn)結構檢測的定期化與高效化。

圖1是本實用新型的結構示意圖；圖2是圖1中的A-A結構示意圖；圖3是圖1中B向結構示意圖；其中螺帽1 ；通氣孔2 ；導線3 ；金屬圓盤4 ；硅橡膠密封5 ；弱彈模橡膠連接件6 ； 活塞推桿7 ；半封閉外殼8 ；活塞塊9 ；高摩阻橡膠片10 ；接觸片11 ；應變片12 ；導線口 13。
具體實施方式
附圖非限制性地公開了本實用新型所涉及優(yōu)選實施例的結構示意圖；以下將結合附圖詳細地說明本實用新型的技術方案。[0026]本實用新型公開了一種試件應力測試裝置，如圖1至3所示，該試件應力測試裝置包括半封閉外殼、應力測定裝置以及加壓構件；所述應力測定裝置靠近半封閉外殼的敞口端設置，且應力測定裝置與半封閉外殼的內(nèi)壁氣密封連接；所述加壓構件包括活塞塊以及推動活塞塊在半封閉外殼的內(nèi)腔平移的活塞推桿，該活塞塊與半封閉外殼的內(nèi)壁氣密封連接，而活塞推桿的一端與活塞塊剛性固連，另一端則與半封閉外殼的封閉端螺紋連接后采用螺帽1鎖緊，本實施例中，所述活塞推桿為螺桿；另外，半封閉外殼的封閉端、半封閉外殼的內(nèi)壁以及活塞塊圍接而成的空間設置有通氣孔2，所述通氣孔2至少為三個，各通氣孔2 均開設在半封閉外殼的內(nèi)壁上，且各通氣孔2環(huán)形均布；所述半封閉外殼采用磁性材料制作而成或者半封閉外殼的敞口端粘結磁性材料元件。如圖2所示，所述應力測定裝置包括接觸片以及弱彈模橡膠連接件，該接觸片包括接觸墊片以及粘貼在接觸墊片上的應變片，且接觸墊片通過弱彈模橡膠連接件與半封閉外殼的敞口端氣密封連接，本實用新型中，弱彈模橡膠連接件是指變形能力比較好的橡膠片，以滿足加壓構件施壓時，能夠及時地實現(xiàn)應變片與測點的貼緊；同時應變片與應變信號輸出線的一端連接，而應變信號輸出線的另一端依次穿過活塞塊上所開設的通孔、通氣孔2 后與應變儀連接，且應變信號輸出線與活塞塊上所開設通孔的孔壁間氣密封連接。所述半封閉外殼呈圓柱形設置；所述應力測定裝置、加壓構件與半封閉外殼同軸布置；所述弱彈模橡膠連接件內(nèi)部設置與接觸墊片外緣相適配的空腔，該弱彈模橡膠連接件箍緊接觸墊片的外緣，且弱彈模橡膠連接件內(nèi)腔由弦長不等的兩組以上的扇面交錯拼接而成。所述半封閉外殼的敞口端安裝圓環(huán)形高摩阻橡膠片10。所述活塞塊包括金屬圓盤4以及安裝在金屬圓盤4上的橡膠塊，所述金屬圓盤4與活塞推桿固定，而橡膠塊則與半封閉外殼的內(nèi)壁氣密封連接。由此可知，本實用新型具有以下特點1、本實用新型利用氣密式高壓使應變片及接觸墊片與被測試區(qū)域貼緊，使其變形與測試區(qū)變形高度協(xié)調(diào)。2、本實用新型采用強磁性金屬外殼，通過磁力與待測結構上的鐵磁性金屬緊密連接，以提供艙室高壓產(chǎn)生的作用反力。其中，為確保試件應力測試裝置的密封性能，金屬外殼與待測結構接觸區(qū)域布置環(huán)向高摩阻橡膠片。若被測結構為鋼結構，則直接將試件應力測試裝置附著于其上，同時施加氣壓即可；若被測結構為非鐵磁性結構，如混凝土、砌體結構、木結構等，對其表面進行整平處理后，利用環(huán)氧樹脂粘貼薄鋼片，然后再將試件應力測試裝置附著于其上。3、強磁性金屬外殼頂部開設螺紋孔，并將螺桿貫通于其中，金屬外殼頂部設有螺帽1，通過旋轉螺帽1可使螺桿上、下運動。螺桿底部設有金屬圓盤4，圓盤另一側粘貼密封橡膠活塞。金屬圓盤4與橡膠活塞構成整體，其四周與金屬外殼緊密接觸，確?；钊虏靠臻g的密封性，金屬圓盤4同時提供了較大的剛度，避免活塞在加、減壓過程中發(fā)生較大的變形?；钊虚_設有一個小孔，用于導出應變片的電信號。剩余空隙采用硅橡膠密封5。4、活塞最高位置與金屬外殼頂部均有一定的間距，在此范圍內(nèi)，金屬外殼沿環(huán)向設有若干小孔，用于平衡活塞上部空間的氣壓，同時可作為導線3的一個出口。5、應變片通過環(huán)氧樹脂直接粘貼于接觸墊片上。接觸墊片厚度極小，通過弱彈模橡膠帶與強磁性金屬外殼連接，其中，橡膠帶的厚度極小，且呈扇形布置，以均衡接觸墊片的應力分布；接觸墊片在與強磁性金屬外殼連接前應施加環(huán)向預應力或雙向預應力，使其處于繃緊狀態(tài)。 6、應變可以為常規(guī)的應變片，也可以是正弦式應變片等。
權利要求1.一種試件應力測試裝置，其特征在于包括半封閉外殼、應力測定裝置以及加壓構件；所述應力測定裝置靠近半封閉外殼的敞口端設置，且應力測定裝置與半封閉外殼的內(nèi)壁氣密封連接；所述加壓構件包括活塞塊以及推動活塞塊在半封閉外殼的內(nèi)腔平移的活塞推桿，該活塞塊與半封閉外殼的內(nèi)壁氣密封連接，而活塞推桿的一端與活塞塊剛性固連，另一端則與半封閉外殼的封閉端螺紋連接后采用螺帽鎖緊；另外，半封閉外殼的封閉端、半封閉外殼的內(nèi)壁以及活塞塊圍接而成的空間設置有通氣孔，所述半封閉外殼采用磁性材料制作而成或者半封閉外殼的敞口端粘結磁性材料元件。
2.根據(jù)權利要求1所述試件應力測試裝置，其特征在于所述應力測定裝置包括接觸片以及弱彈模橡膠連接件，該接觸片包括接觸墊片以及粘貼在接觸墊片上的應變片，且接觸墊片通過弱彈模橡膠連接件與半封閉外殼的敞口端氣密封連接，同時應變片與應變信號輸出線的一端連接，而應變信號輸出線的另一端依次穿過活塞塊上所開設的通孔、通氣孔后與應變儀連接，且應變信號輸出線與活塞塊上所開設通孔的孔壁間氣密封連接。
3.根據(jù)權利要求2所述試件應力測試裝置，其特征在于所述半封閉外殼呈圓柱形設置；所述應力測定裝置、加壓構件與半封閉外殼同軸布置；所述弱彈模橡膠連接件內(nèi)部設置與接觸墊片外緣相適配的空腔，該弱彈模橡膠連接件箍緊接觸墊片的外緣，且弱彈模橡膠連接件內(nèi)腔由弦長不等的兩組以上的扇面交錯拼接而成。
4.根據(jù)權利要求3所述試件應力測試裝置，其特征在于所述半封閉外殼的敞口端安裝圓環(huán)形高摩阻橡膠片。
5.根據(jù)權利要求1所述試件應力測試裝置，其特征在于所述活塞塊包括金屬圓盤以及安裝在金屬圓盤上的橡膠塊，所述金屬圓盤與活塞推桿固定，而橡膠塊則與半封閉外殼的內(nèi)壁氣密封連接。
6.根據(jù)權利要求1所述試件應力測試裝置，其特征在于所述通氣孔至少為三個，各通氣孔均開設在半封閉外殼的內(nèi)壁上，且各通氣孔環(huán)形均布。
7.根據(jù)權利要求1所述試件應力測試裝置，其特征在于所述活塞推桿為螺桿。
專利摘要本實用新型公開了一種試件應力測試裝置，包括半封閉外殼、應力測定裝置以及加壓構件；應力測定裝置與半封閉外殼的內(nèi)壁氣密封連接；加壓構件包括活塞塊以及推動活塞塊在半封閉外殼的內(nèi)腔平移的活塞推桿，該活塞塊與半封閉外殼的內(nèi)壁氣密封連接，而活塞推桿的一端與活塞塊剛性固連，另一端則與半封閉外殼的封閉端螺紋連接后采用螺帽鎖緊；半封閉外殼的封閉端、半封閉外殼的內(nèi)壁以及活塞塊圍接而成的空間設置有通氣孔，半封閉外殼采用磁性材料制作而。本實用新型能在保證檢測精度的同時有效克服傳統(tǒng)應變片粘貼麻煩、單次使用等不足，大大提高了橋梁檢測效率與適用范圍。
文檔編號G01M5/00GK202329975SQ20112048321
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月29日 優(yōu)先權日2011年11月29日
發(fā)明者傅中秋, 吉伯海, 徐聲亮 申請人:河海大學