一種連續量測結構構件局部幾何初始缺陷的裝置的製作方法

2023-06-04 22:17:46

專利名稱：一種連續量測結構構件局部幾何初始缺陷的裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於結構工程鋼結構技術領域，尤其涉及一種連續量測結構構件局部幾何初始缺陷的裝置。
背景技術：
在結構工程的驗收過程中，結構構件的尺寸偏差和缺陷幅值必須滿足相應施工質量驗收規範的要求。在鋼結構工程技術領域中，構件的局部幾何初始缺陷是非常重要的一項驗收指標，直接影響構件與結構的承載力與變形，而且在構件的局部穩定、局部-整體相關穩定試驗中，板件的局部幾何初始缺陷是非常重要的影響因素。由於板件本身的不平整以及在鋼結構焊接過程中熱輸入的影響，在鋼結構構件成型以後，各組成板件會存在一定程度的局部凸起或凹陷，《鋼結構工程施工質量驗收規範》(GB 50205)對此提出了明確的要求，並建議採用直尺和塞尺的檢驗方法。但該方法在實際操作過程中存在一定的不確定性，往往難以測得精確的局部幾何初始缺陷數值。採用直尺和塞尺的測量方法會不可避免的受到直尺本身的平直度影響，而且在量測過程中需要藉助外力將直尺貼靠在構件表面，會對直尺平直度產生附加影響；同時塞尺尖端的寬度決定了測點區域偏大，塞尺各鋼片厚度極差以及選擇不同極差鋼片的人為主觀不確定性會導致測量結果的不精確。此外，採用三座標測量機可以對構件上各點的坐標進行精確測量，可以換算得出構件截面的局部幾何初始缺陷，但受儀器自身的限制，該方法僅適用於尺寸和重量很小的構件，而且對構件清潔度要求非常高，設備複雜，操作環境要求高，而且費用高昂，不適宜進行大批量、大尺寸的鋼結構構件幾何初始缺陷測量。而採用較為先進的三維成像掃描技術的成本過高，實用性較差。因此，需要設計簡單易行、準確可靠的局部幾何初始缺陷測量方法，以便滿足結構構件驗收和鋼結構構件穩定性能試驗的需求。
發明內容針對目前鋼結構構件局部幾何初始缺陷測量不易操作，量測結果不精確或實用性較差的問題，本實用新型提出一種連續量測結構構件局部幾何初始缺陷的裝置。該裝置採用的技術方案為:步進電機導軌固定在平躺擱置的結構構件上；步進電機導軌上安裝導軌滑塊，步進電機導軌的一端與步進電機連接；帶有可調導杆的磁座將位移傳感器和導軌滑塊連接固定；位移傳感器與數據採集系統連接。所述位移傳感器為數字位移傳感器。所述位移傳感器的勻速滑移速度小於2mm/s，以消除與構件表面的滑動摩擦帶來的影響。本實用新型的有益效果為:(I)可以實現對構件局部幾何初始缺陷的連續自動測量，而且實現數據的自動採集，並繪製連續的缺陷形態曲線，而且從曲線形狀可以直接反映局部幾何初始缺陷的方向(外凸或內凹)。(2)測量精度較高。如果採用整體彎曲平直度為±0.05mm的導軌，數據採集系統的精度為±0.01mm，測量結果總體誤差在±0.06mm範圍內，而採用直尺和塞尺的方法精度控制較差，總體誤差控制難以實現。(3)調節磁座導杆可以調整位移傳感器的伸長縮進量，可以實現對工字形截面腹板等不易操作的部位的缺陷進行量測。(4)所採用的設備操作簡單易行，對場地條件無特殊要求，構件平躺擱置固定在場地上後，導軌直接固定於構件表面即可。

圖1是本實用新型的結構示意圖；圖2是焊接箱形鋼結構構件上某截面的典型局部幾何初始缺陷分布形態示意圖；圖3是通過本實用新型測得的實際構件上截面稜邊的缺陷形態曲線實例；圖4是對採用本實用新型的實測缺陷形態曲線進行端點修正後的構件截面局部幾何初始缺陷的準確形態曲線。圖中標號:1-結構構件；2_步進電機導軌；3_位移傳感器；4_數據採集系統；5_磁座；6_導軌滑塊；7_步進電機；8_可調導杆。
具體實施方式
本實用新型提供了一種連續量測結構構件局部幾何初始缺陷的裝置，
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型做進一步說明。該裝置的結構見圖1，結構構件I水平固定放置於地面上，步進電機導軌2固定在平躺擱置的結構構件I上，並使其與結構構件I的缺陷測量截面平行；步進電機導軌2上安裝導軌滑塊6，步進電機導軌2的一端與步進電機7連接；帶有可調導杆8的磁座5將位移傳感器3和導軌滑塊6連接固定，調整位移傳感器3與結構構件I表面垂直，並使位移傳感器3的指針與結構構件I上測量截面的起始點重合；位移傳感器3與數據採集系統4連接。對數據採集系統4進行歸零初始化之後，啟動步進電機7，控制導軌滑塊6沿既定方向運行，通過磁座5連帶位移傳感器3在截面上勻速緩慢滑行，數據採集系統4即可同時採集到數字位移傳感器3的實時讀數，並將所測量數據繪製成連續變化曲線。根據實際測量工作的需要，可以選擇構件不同位置的橫截面進行量測。圖2是一典型的焊接箱形截面鋼結構構件上某一截面的局部幾何初始缺陷典型分布形態示意，四個稜邊的局部幾何初始缺陷幅值分別為Wl、W2、W3和《4，該截面的缺陷幅值為:
W0 =Inax(Wy), / = 1:4(I)採用本方法進行測量，以截面上一條邊長350mm的稜邊為例，根據數據採集系統4所記錄的數據，可以繪製出該截面局部初始缺陷形態曲線如圖3所示，其中曲線a是實測的稜邊缺陷形態曲線。由於在構件特定截面的一條稜邊上，其局部幾何初始缺陷是中間各點相對於稜邊端部兩角點的外凸或內凹幅值，曲線a仍需進行端點修正，因此將所測得稜邊的初始缺陷形態曲線a減去兩角點直線b後得到曲線C，此即為構件上截面稜邊的實際局部幾何初始缺陷形態曲線，如圖4所示。圖中的最高點對應該稜邊的局部幾何初始缺陷幅值W1，而且由圖可以看出該缺陷形態為外凸形。為了更加充分地量測到構件的局部幾何初始缺陷形態信息，可以沿構件長度方向選擇多個特定截面，如中點、四分點、端部等具有代表性的截面，分別量測各個截面的局部幾何初始缺陷形態分布，可以取量測得到的最大值作為整個構件的局部幾何初始缺陷形態幅值。
權利要求1.一種連續量測結構構件局部幾何初始缺陷的裝置，其特徵在於，步進電機導軌(2)固定在平躺擱置的結構構件(I)上；步進電機導軌(2)上安裝導軌滑塊(6)，步進電機導軌(2)的一端與步進電機(7)連接；帶有可調導杆(8)的磁座(5)將位移傳感器(3)和導軌滑塊(6 )連接固定；位移傳感器(3 )與數據採集系統(4 )連接。
2.根據權利要求1所述的一種連續量測結構構件局部幾何初始缺陷的裝置，其特徵在於，所述位移傳感器(3)為數字位移傳感器。
3.根據權利要求1所述的連續量測結構構件局部幾何初始缺陷的方法，其特徵在於，所述位移傳感器(3)的勻速滑移速度小於2mm/s。
專利摘要本實用新型屬於結構工程鋼結構技術領域，尤其涉及一種連續量測結構構件局部幾何初始缺陷的裝置。步進電機導軌固定在平躺擱置的結構構件上；步進電機導軌上安裝導軌滑塊，步進電機導軌的一端與步進電機連接；帶有可調導杆的磁座將位移傳感器和導軌滑塊連接固定；位移傳感器與數據採集系統連接。本實用新型所採用的量測裝置和設備操作簡單，量測精度較高，所測得的結構構件局部幾何初始缺陷結果可以在結構構件穩定性試驗研究與計算分析推廣應用。
文檔編號G01B21/00GK203037233SQ20122071245
公開日2013年7月3日 申請日期2012年12月20日 優先權日2012年12月20日
發明者王元清, 袁煥鑫, 石永久 申請人:清華大學