CN111175378A - 一种螺栓拉力快速检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种螺栓拉力快速检测方法，包括如下步骤：1)通过室内试验对要进行检测的螺栓型号进行标定试验，即建立拉力和声波振动基频的对应关系；2)现场用敲击锤横向敲击螺杆，同时采用麦克风记录声波信号；3)对记录的声波信号实施时频分析，获得声波振动基频；4)依据拉力和声波振动基频的对应关系，获得螺栓拉力。本发明技术原理简单，利用声波振动原理，为螺栓拉力快速检测提供了新的思路；并且工序简单、操作方便、成本低、可靠性强、可实现自动化检测，具有重要的社会和经济效益。

Description

一种螺栓拉力快速检测方法
技术领域
本发明属于工程结构养护/监测技术领域，具体涉及的是一种螺栓拉力快速检测方法。
背景技术
钢结构是大型桥梁、机械等设施的重要结构形式，其中螺栓连接是钢结构的重要连接方式之一。在实际使用过程中，由于振动等因素影响，螺栓会出现松动的现象，即螺栓拉力会降低，将严重危害设施运营的安全。
目前，一方面主要通过人工检查的方法，即用扭力扳手拧紧检查螺栓拉力，但是这种方法存在速度慢、自动化程度低的缺点；另一方面，主要采用在螺帽与被连接构件之间安装压电感应元件(带有敏感元件的垫片)的方法，监测螺栓在使用过程中螺杆的张力大小变化来判断螺栓是否松动，这种方法不仅要求垫片具有极大的抗压强度，而且安装垫片后反而会改变原有螺栓的强度和结构，安全性较低。
中国发明专利CN201711204448.5公开了一种基于应变式原理的螺栓松动在线检测传感装置及其检测方法，在不改变被测螺栓的结构和强度的基础上，通过在被测螺栓外侧加装一套基于应变原理的检测系统，用于检测基础和螺栓之间的变形量，通过阈值比较实现螺栓松动检测。但是该专利公开的技术方案，需要在每一个待测螺栓外侧加装一套检测系统，并要满足其第一螺丝的底端与被测螺栓的螺帽相贴且不受力、下端架体要通过第二螺丝固定在被连接件上等要求，存在安装过程工序繁杂、速度慢、操作不方便等缺陷，进而影响螺栓拉力的检测效率。
发明内容
为克服现有技术存在的螺栓拉力检测速度慢、自动化程度不高、工序繁杂、操作不方便等问题，本发明基于声波振动理论，提出了一种简单、便捷的螺栓拉力快速检测方法。该理论在日常生活中常用的案例是小提琴在调音时一般会通过解析声波的振动频率，来确定其是否符合标准的音调，即当琴弦拉紧（即拉力增大）时声音基频会增加，放松（即拉力减小）时声音基频会减少。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
一种螺栓拉力快速检测方法，包括如下步骤：
1)通过室内试验对要进行检测的螺栓型号进行标定试验，即建立拉力和声波振动基频的对应关系；
2)现场用敲击锤横向敲击螺杆，同时采用麦克风记录声波信号；
3)对记录的声波信号实施时频分析，获得声波振动基频；
4)依据拉力和声波振动基频的对应关系，获得螺栓拉力。
进一步的，步骤2)中所述的敲击锤采用与螺栓材质相同或接近的材料，减少因材料不同产生的差异振动信号。
进一步的，对同一根螺栓重复步骤2)到步骤4)至少3次，并对多次的结果实施平均化处理。
本发明具有以下积极的效果：
1)本发明利用声波振动原理，通过建立螺栓拉力和声波振动基频的对应关系，为桥梁、大型机械等设施的螺栓拉力检测提出了一种新的方法。
2)本发明无需严格控制敲击锤敲击螺杆的力度和麦克风相对螺杆的位置，使得工序简单、方便操作，可实现对螺栓拉力快速、有效的检测，为科学管养提供了量化依据。
3)本发明可结合机器人技术，实现对螺栓拉力的自动化检测，大大节约了人力成本，具有重要的社会和经济效益。
附图说明
图1是本发明的螺栓拉力检测示意图。
图中标号说明：1、钢板一，2、螺杆，3、螺帽，4、敲击锤，5、麦克风，6、钢板二。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，钢构件由钢板一、钢板二、螺杆和螺帽组成，螺杆穿过钢板一和钢板二，并通过螺帽拧紧使螺杆产生拉力，从而压紧钢板一和钢板二，使钢板一和钢板二达到力传递的效果。
实施一种螺栓拉力快速检测方法，包括如下步骤：
1)通过室内试验对要进行检测的螺栓型号进行标定试验，即在特定型号的螺栓的螺杆表面贴上应变片，用扭力扳手拧紧螺母，然后在试验机上进行标定（找到螺栓拉力和应变片数值的对应关系），确定此拧紧力下的螺栓拉力值；用与该螺栓材质相同或接近的材料制成的敲击锤横向敲击螺杆，同时采用麦克风记录声波信号，对声波信号实施时频分析，获得该螺栓拉力值对应的声波振动基频。
不断重复上述过程，改变拧紧力，得到新的螺栓拉力值和声波振动基频；随后对多次试验结果进行拟合，即可建立该型号的螺栓拉力和声波振动基频的对应关系。
2)现场用敲击锤横向敲击需检测螺栓的螺杆，同时采用麦克风记录声波信号；
3)对记录的声波信号实施时频分析，获得声波振动基频；
4)依据步骤1)建立的螺栓拉力和声波振动基频的对应关系，获得现场需检测的螺栓的实际拉力。
上述方法中，对同一根待测螺栓重复步骤2)到步骤4)至少3次，并对多次的结果实施平均化处理，确保实验结果的准确性，从而判断螺栓是否松动。
本发明利用声波振动原理，为桥梁、大型机械等设施的螺栓拉力检测提出了一种新的方法，并且工序简单、操作便捷、可实现对螺栓拉力快速、有效的检测，为科学管养提供了量化依据。同时，结合机器人技术，可实现自动化检测，大大节约人力成本，具有重要的社会和经济效益。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种螺栓拉力快速检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)通过室内试验对要进行检测的螺栓型号进行标定试验，即建立拉力和声波振动基频的对应关系；
2)现场用敲击锤横向敲击螺杆，同时采用麦克风记录声波信号；
3)对记录的声波信号实施时频分析，获得声波振动基频；
4)依据拉力和声波振动基频的对应关系，获得螺栓拉力。
2.根据权利要求1所述的一种螺栓拉力快速检测方法，其特征在于：步骤2)中所述的敲击锤采用与螺栓材质相同或接近的材料，减少因材料不同产生的差异振动信号。
3.根据权利要求1所述的一种螺栓拉力快速检测方法，其特征在于：对同一根螺栓重复步骤2)到步骤4)至少3次，并对多次的结果实施平均化处理。
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