近日，我院陈冬冬老师团队在结构健康监测领域国际著名期刊《Structural Health Monitoring-An International Journal》（SCI TOP期刊、影响因子5.710）发表了题为“High resolution bolt pre-load looseness monitoring using coda wave interferometry”的研究论文。（论文链接：https://doi.org/10.1177/14759217211063420）。该成果得到了南京林业大学人才启动项目的资助。
螺栓联结因具有传力直接，拆卸方便等优点，在桥梁工程领域广泛应用。在桥梁施工阶段，为保证服役安全，需要进行初拧、复拧、终拧等多个步骤，确保所有高强螺栓100%达到额定预紧力。在桥梁运营阶段，螺栓节点由于受到环境和车辆等荷载往复作用，预紧力会发生不同程度的损失，导致螺栓松动甚至脱落。大量工程实例和科学研究表明，预紧力控制精度不足引起的欠拧和超拧是导致螺栓脱落的重要原因之一。可见，预紧力高精度感知对桥梁节点高强螺栓预紧力的精密控制与超前松动预警具有重要意义。
本文提出了螺栓预紧力可检测分辨率（DRBP）的概念，通过使用尾波干涉（CWI）方法，实现预紧力的高分辨率定量感知。由于螺栓联结的钢板表面具有粗糙、不规则和随机分布的凹凸，其接触面可以作为一个天然的干涉仪来散射超声波信号，而经过多重散射的尾波可以放大应力场中传播路径的微小变化并在时域信号中显示出可见的扰动。通过计算细微松动前后的尾波时移相关系数，可以定量揭示微小的预紧变化。在监测机理方面，基于超声声弹性效应和尾波路径叠加原理，本文构建了一个考虑尾波时移和预紧力变化关系的理论模型。该模型显示，尾波的时域相位偏移随着预紧力的变化呈线性相关。为了进一步验证提出方法的可行性，进行了相关实验。实验结果表明，尾波时移和预紧力呈现显著的线性变化关系，其拟合曲线的R-square值为0.922。此外，所提出的方法极限分辨率达到3.31‰，具有超高分辨率特性。因此，理论分析和实验结果证明了尾波干涉方法在螺栓预紧力精细化感知方面具有很大潜力。
投稿：陈冬冬、李强 编辑：丁志锋
