一种装配式梁柱节点变形预警监测装置

1.本发明属于应力应变监测技术领域，特别是涉及一种装配式梁柱节点变形预警监测装置。


背景技术：

2.变形监测就是利用特定的仪器对潜在变形体的变形现象进行持续观测并将其变形转化为可接收的信号，从而达到预警目的的工作。
3.通过变形监测，一方面可以监视装配式梁柱节点的变形情况，一旦发现异常变形可以及时进行分析、研究、采取措施，防止事故的发生，确保建筑的安全。另一方面，通过对装配式梁柱节点的变形进行分析研究，可以检验设计和施工是否合理、反馈施工的质量，并为今后的修改和制定设计方法、规范以及施工方案等提供依据，从而减少工程灾害、提高抗灾能力。
4.随着监测技术的成熟和快速发展，变形监测技术也逐渐得到完善。现有监测技术往往利用安装的传感器采集变形数据，然后通过人工分析或者计算机分析的方式判断其数值是否达到阈值(报警值)，这种方式增加了结构变形预警的滞后时间，对结构的安全性十分不利。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种装配式梁柱节点变形预警监测装置，来解决现有技术中的不足。
6.为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：
7.一种装配式梁柱节点变形预警监测装置，包括：位移传递机构、电磁感应机构和智能监测机构，所述位移传递机构、电磁感应机构和智能监测机构均固定在梁结构的表面上，所述位移传递机构的一端与柱结构固定连接，另一端与电磁感应机构固定连接，所述电磁感应机构与智能检测机构电连接，所述位移传递机构用于将梁柱间产生的变形传递给电磁感应机构，所述电磁感应机构用于产生感应电流，所述智能检测机构用于接收感应电流并发出预警信息。
8.优选的，所述位移传递机构包括：底座，所述底座底部焊接在所述梁结构上，所述底座顶部固定有外壳，所述外壳内部的两端均设置有活塞，两所述活塞相互远离的一端固定有液压推杆，其中一液压推杆的端部固定有连接块，所述连接块焊接在所述柱结构的表面，另一液压推杆与所述电磁感应机构固定连接。
9.优选的，所述电磁感应机构包括：pvc固定座，所述pvc固定座的底部内嵌有铁片，所述铁片用于焊接在所述梁结构的上翼缘，所述pvc固定座顶部的一端开设有固定槽，所述固定槽内滑动设置有u型磁铁，所述u型磁铁的侧端与远离所述柱结构一端的液压推杆固定连接，所述pvc固定座的顶部还设置有pvc管，所述pvc管的内部嵌设有线圈铁芯，所述线圈铁芯的端部与所述u型磁铁的一磁极相接触，所述pvc管的外部缠绕有铜漆包线电机线圈。
10.优选的，所述智能监测机构包括：铁板外壳，所述铁板外壳的底部焊接在所述梁结构的上翼缘，所述铁板外壳内部的两侧均设置有形状记忆合金，所述形状记忆合金上缠绕有铁铬铝合金发热丝，所述铁板外壳的内部靠近所述电磁感应机构的一端还设置有陶瓷电路板，所述铜漆包线电机线圈和铁铬铝合金发热丝均与所述陶瓷电路板电连接。
11.优选的，所述铁板外壳的内表面设置有一层陶瓷纤维隔热层。
12.优选的，所述形状记忆合金表面包裹有聚苯乙烯层，所述聚苯乙烯层内嵌光纤光栅纤芯。
13.本发明提供的一种装配式梁柱节点变形预警监测装置，与现有技术相比具有以下优点：
14.本发明通过位移传递机构传递梁柱间的变形位移，使电磁感应机构中的u型磁铁与线圈铁芯的接触磁极发生改变，产生感应电流，最终在铁铬铝合金发热丝的作用下将电能转化为热能，继而引发形状记忆合金的变形，从而实现对装配式梁柱节点在工作状态下的实时监测，结构简单，操作方便；通过更换不同规格型号的形状记忆合金，可与不同的梁柱节点相适配，适用范围更广，且形状记忆合金的循环利用率高，回收方便，降低了支出成本；通过光纤光栅芯传递监测信号，提高了测量精度。
15.本发明中的检测装置无需对变形数据展开分析，可对超过结构变形阈值(报警值)的工况做出及时的响应，起到自动化预警的作用。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
17.图1为本发明的安装部位示意图；
18.图2为本发明的结构示意图；
19.图3为本发明位移传递机构的横剖图；
20.图4为本发明电磁感应机构的拆分图；
21.图5为本发明pvc固定座的底部示意图；
22.图6为本发明形状记忆合金的纵剖图；
23.图7为本发明形状记忆合金的横剖图；
24.图8为本发明形状记忆合金收缩后的示意图；
25.图9为本发明铁铬铝合金发热丝的缠绕示意图。
26.图中：1-形状记忆合金，2-光纤光栅纤芯，3-聚苯乙烯层，4-液压推杆，5-活塞，6-液压外壳，7-u型磁铁，8-铜漆包线电机线圈，9-pvc管，10-线圈铁芯，11-铁铬铝合金发热丝，12-陶瓷纤维隔热层，13-铁板外壳，14-连接块，15-底座，16-pvc固定座，17-铁片，18-柱结构，19-梁结构，20-陶瓷电路板。
具体实施方式
27.下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案作进一步说明：
28.参考图1-9所示，本发明提供了一种装配式梁柱节点变形预警监测装置，包括：位移传递机构、电磁感应机构和智能监测机构，所述位移传递机构、电磁感应机构和智能监测机构均固定在梁结构19的表面上，所述位移传递机构的一端与柱结构18固定连接，另一端与电磁感应机构固定连接，所述电磁感应机构与智能检测机构电连接，所述位移传递机构用于将梁柱间产生的变形传递给电磁感应机构，所述电磁感应机构用于产生感应电流，所述智能检测机构用于接收感应电流并发出预警信息。
29.作为一种优选实施例，所述位移传递机构包括：底座15，所述底座15底部焊接在所述梁结构19上，所述底座15顶部固定有液压外壳6，所述液压外壳6内部的两端均设置有活塞5，两所述活塞5相互远离的一端固定有液压推杆4，其中一液压推杆4的端部固定有连接块14，所述连接块14焊接在所述柱结构18的表面，另一液压推杆4与所述电磁感应机构固定连接。当梁柱节点发生挤压变形即柱结构18相对梁结构19产生侧移时，液压推杆4产生位移可将梁柱节点间的变形位移传递至电磁感应机构，激发电磁感应机构运行。所述液压外壳6采用45号无缝钢管，活塞5采用耐磨铸铁，液压推杆4采用45号钢。
30.作为一种优选实施例，所述电磁感应机构包括：pvc固定座16，所述pvc固定座16的底部内嵌有铁片17，所述铁片17用于焊接在所述梁结构19的上翼缘，所述pvc固定座16顶部的一端开设有固定槽，所述固定槽内滑动设置有u型磁铁7，所述u型磁铁7的侧端与远离所述柱结构18一端的液压推杆4固定连接，所述pvc固定座16的顶部还设置有pvc管9，所述pvc管9的内部嵌设有线圈铁芯10，所述线圈铁芯10的端部与所述u型磁铁7的一磁极相接触，所述pvc管9的外部缠绕有铜漆包线电机线圈8。当液压推杆4运作时，推动u型磁铁7在固定槽内移动改变与线圈铁芯10接触的磁极，则该电磁感应机构发生电磁切割效应产生电流。
31.作为一种优选实施例，所述智能监测机构包括：铁板外壳13，所述铁板外壳13的底部焊接在所述梁结构19的上翼缘，所述铁板外壳13内部的两侧均设置有形状记忆合金1，所述形状记忆合金1上缠绕有铁铬铝合金发热丝11，所述铁板外壳13的内部靠近所述电磁感应机构的一端还设置有陶瓷电路板20，所述铜漆包线电机线圈8和铁铬铝合金发热丝11均与所述陶瓷电路板20电连接。缠绕于形状记忆合金1外的铁铬铝合金发热丝11中通入电磁感应所产生的电流，发热产生的热量驱动上述智能监测机构开始运作。所述形状记忆合金1受热发生恢复变形，牵动外层中的光纤光栅纤芯2发生变形使之监测到所述智能监测机构的变形。所述形状记忆合金1根据其规格型号的不同具有不同的恢复变形力，可通过形状记忆合金1恢复变形力的不同与梁柱变形建立一一对应的关系。不同的梁柱节点根据需求安装不同的监测装置，一旦梁柱节点变形达到装置内形状记忆合金1的变形阈值，则位移传递机构驱动电磁感应机构磁力切割产生热量触发所述形状记忆合金1变形。
32.作为一种优选实施例，所述铁板外壳13的内表面设置有一层陶瓷纤维隔热层12。
33.作为一种优选实施例，所述形状记忆合金1表面包裹有聚苯乙烯层3，所述聚苯乙烯层3内嵌光纤光栅纤芯2。当所述形状记忆合金1发生恢复变形时光纤光栅纤芯2随之改变，则光纤光栅监测到形状记忆合金1的恢复变形。
34.工作原理：
35.步骤一：活塞5采用耐磨铸铁，液压推杆4采用45号钢，活塞5、液压推杆4和铁质的连接块14通过焊接预先固定为一体，液压外壳6采用45号无缝钢管，与铁质的底座15预先固定为一体；欲将位移传递机构安装在梁柱结构上时，只需按照图1所示将连接块14焊接固定
在柱结构18上，将底座15焊接在梁结构19上；
36.步骤二：组装电磁感应机构。按照图2所示预先将铜漆包线电机线圈8缠绕于pvc管9上，且pvc管9中内嵌线圈铁芯10，将u型磁铁7置于固定槽中使u型磁铁7一磁极与线圈铁芯10相接触，并用高浓度pvc胶水将pvc管9与pvc固定座16连接在一起；当装置安装于梁柱节点时只需通过图5所示的pvc固定座16底端内嵌的铁片17将电磁感应机构焊接在梁结构19的上翼缘；
37.步骤三：事先使聚苯乙烯层3内嵌光纤光栅纤芯2构成外层材料，紧密包裹形状记忆合金1构成智能监测复合材料，并在智能监测复合材料外缠绕铁铬铝合金发热丝11。在铁板外壳13内垫一层陶瓷纤维隔热层12且通过陶瓷纤维黏结片在其上固定陶瓷电路板20，使之成为智能监测复合材料的外壳，通过焊接铁板外壳13将智能监测复合材料固定在梁结构19的上翼缘。将铜漆包线电机线圈8的延长部分及铁铬铝合金发热丝11端部焊接于陶瓷电路板20上；
38.步骤四：梁柱节点发生挤压变形即柱结构18相对梁结构19产生侧移时，液压推杆4产生位移可将梁柱节点间的变形位移传递至电磁感应机构，激发电磁感应机构运行，位移传递机构使电磁感应机构中u型磁铁7与线圈铁芯10的接触磁极改变，发生电磁切割效应产生电流。铁铬铝合金发热丝11中通入电磁感应所产生的电流，发热产生的热量驱动智能监测机构中的形状记忆合金1收缩变形，则光纤光栅纤芯2间接监测到装配式梁柱节点的变形，发出预警信息。
39.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
40.需要说明的是，在本技术中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
41.以上所述仅是本技术的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。