[发明专利]转体施工过程中球铰内部异常状况的在线监测装置与方法

说明书

技术领域

本发明涉及桥梁施工技术领域，尤其涉及一种转体施工过程中球铰内部异常状况的在线监测装置与方法。 

背景技术

 转体施工是桥梁建设过程中比较常见的施工作业方式，一般上部桥梁结构支撑于可以转动的球铰上，球铰由上球铰和下球铰两部分组成，转体施工过程中上部桥梁结构的重量通过上球铰传递到下球铰，直至下部承台和基础，球铰状态的正常与否对于转体施工过程极为重要。由于上部桥梁结构的重量较大，球铰承受较大荷载；位置隐秘；同时球铰从加工制作到转体施工经历了较长时间等诸多因素，造成球铰难以通过其他方法进行观测，转体过程中的球铰的状态更是难加以监测。 

现有的观测球铰的解决方案是在球铰内部预埋长效应变传感元件，观察球铰内部应变情况，这种方法的不足表现在：（1）应变传感元件只能传递局部点状受力状态；（2）传感元件从预埋到发挥作用需要经历较长时间，传感元件容易失效；（3）转体过程中上、下球铰处于动态过程中，其接触状态也可能发生变化，局部应变监测很难反映转体过程中的球铰的总体情况。 

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种转体施工过程中球铰内部异常状况的在线监测装置与方法，该装置布置方便，使用简单，能测量结果能够反映转体过程的状态。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种转体施工过程中球铰内部异常状况的在线监测装置，包括声发射传感器、吸附支架、前置放大器和信号采集处理系统；所述声发射传感器与前置放大器通过屏蔽导线相连，前置放大器与信号采集处理系统相连；所述吸附支架用于将声发射传感器固定附着在转动球铰表面。 

按上述方案，所述声发射传感器通过支架固定于上球铰或下球铰上。 

按上述方案，所述声发射传感器固定在上球铰的面弧底或侧壁位置，或固定在下球铰的下承台表面位置。 

按上述方案，所述声发射传感器外部安装保护和声隔离装置。 

一种使用上述转体施工过程中球铰内部异常状况的在线监测装置的监测方法，包括以下步骤： 

S1、通过放大器采集多个通道的声发射实时信号；每个通道对应一个声发射传感器的球铰固定位置；

S2、将各通道信号按照等时长划分时间段，并按时间段进行实时时域到频域快速傅里叶转换；

S3、在频域中选取与球铰接触面摩擦声发射相关的频谱范围，建立实时时间段t_i上的频谱特征向量：

F(t_i)={f_k(t_i)}(k=1,2,…,n)，

其中F(t_i)为频谱特征向量， n为特征点数量；

S4、计算对比前后时间段频谱特征向量F(t_i)和F(t_j)的相似度，

 , 

其中j=i+1；MAC│_i→j表示从第i阶段向第j阶段频谱前后变化的相似度；

S5、根据相似度计算结果确定是否存在声信号异常；当实时MAC<0.5时，认为存在声信号异常；

S6、发生声信号异常时，对该时间短声异常信号进行分析，根据声信号时间差确定声异常信号的发生位置。

本发明产生的有益效果是： 

    1.本发明监测装置安装简便，能提供施工现场不利条件下监测球铰内部情况的有用信息，为转体施工监控提供依据；

2.本发明监测方法，通过监测转体过程中球铰内部的不同时段声信号，计算出前后时段声异常情况，并通过多点声信号时间差异判断异常信号位置；简单易用，得到的监测结果快速并能满足实际应用要求。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中： 

图1是本发明实施例的布置结构示意图；

图2是图1的球铰处仰视图；

图3是图1的球铰处俯视图；

图4是本发明实施例装置的结构图；

图5是本发明实施例声发射信号某时段的时域信号图；

图6是本发明实施例频谱分布图；

图7是本发明实施例某时间段内的频谱特征向量图；

图8是本发明实施例前后时间段频谱特征向量相似度沿时间的变化图。

具体实施方式