[0001] 本申请涉及桥梁施工技术领域，具体而言，本申请涉及一种防松动预警变色螺栓、螺栓的松动检测方法及螺栓松动预警系统。

[0002] 传统螺栓在施工过程中是否拧紧靠扭力扳手来判断，由于不同施工人员施加在扭力扳手上的扭力大小不同，因此通过扭力扳手判断螺栓是否拧紧的结果存在差异，而且在
使用过程中，螺栓由于结构动载往复作用产生的松动不能及时被发现。

[0018] 下面结合本申请中的附图描述本申请的实施例。应理解，下面结合附图所阐述的实施方式，是用于解释本申请实施例的技术方案的示例性描述，对本申请实施例的技术方
案不构成限制。

[0019] 本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本申请的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作和/或组件，但不排除实现为本技术领域所支持其他特征、信息、数据、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合等。这里使用的术语“和/或”指该术语所限定的项目中的至少一个，例如“A和/或B”可以实现为“A”，或者实现为“B”，或者实现为“A和B”。

[0020] 为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

[0021] 下面对相关技术进行说明：相关技术中，在与螺栓配合的螺母上安装精密电路构造，使松动时螺母发光。发光
螺母包括环件基体以及安装在环件基体上的额定载荷探测触点开关、超载触发开关、电池、载荷不足警报装置和超载警报装置。松动时发光螺母触发开关警报灯发光。

[0022] 这种发光螺母存在以下缺点：从力学角度来讲：相关技术中发光螺母的工作原理为螺母在由拧紧到松动过程中
产生应变，触发螺母内部开关警报灯发光。但是，螺母应变是否能精确触发电路开关并未得到广泛验证。

[0023] 从工艺来讲：螺母内部构造复杂而且精密，施工过程和外部使用环境复杂多变，特别是沿海和西北地区台风和沙尘暴多发，极易对螺母内部电路产生损坏，从而导致发光螺母失灵。

[0024] 从使用时间来讲：电路需安装电池，有使用时限限制。而且对于永久性建筑螺母一旦安装就不能更换，电池失效后不能观察松动状态。

[0025] 从造价来讲：螺母内部为构造复杂和精密的电路，造价极高。

[0026] 本申请提供的防松动预警变色螺栓、螺栓的松动检测方法及螺栓松动预警系统，旨在解决相关技术的至少一个如上技术问题。

[0027] 下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。需要指出的是，下述实施方式之间可以相互参考、借鉴或结合，对于不同实施方式中相同的术语、相似的特征以及相似的实施步骤等，不再重复描述。

[0028] 本申请实施例提供了一种防松动预警变色螺栓100，该防松动预警变色螺栓100用于预警是否松动，该防松动预警变色螺栓100的结构示意图如图1和图2所示，包括：具有容纳槽12的螺栓本体10、盖件20、安装在容纳槽12内的预警结构30以及充满容纳槽12的流体
40。

[0029] 螺栓本体10包括头部11，容纳槽12的开口位于头部11且朝外。盖件20密封设置于开口处，可以将容纳槽12与外部隔绝，防止位于容纳槽12内的流体40泄露及外部的杂质进
入容纳槽12，盖件20包括透明观察区21，通过透明观察区21可以观察到容纳槽12内部。预警结构30的至少朝向透明观察区21的一端呈第一颜色。流体40具有与第一颜色不同的第二颜
色。

[0030] 若螺栓本体10处于自由状态与拧紧状态之间的松动状态（如图5和图6所示），则预警结构30和透明观察区21具有间距d，流体40填充在预警结构30和透明观察区21之间，使透明观察区21处呈现第一颜色和第二颜色的混合色。

[0031] 如图5和图6所示，流体40遮盖预警结构30，但是由于预警结构30和透明观察区21之间的流体层较薄，不足以完全遮挡住预警结构30，因此，在透明观察区21处同时呈现出预警结构30的第一颜色和流体40的第二颜色，即呈现上述混合色。

[0032] 需要说明的是，图6中标号40（30）表示在透明观察区21处同时呈现预警结构30的第一颜色和流体40的第二颜色。由于此时预警结构30位于流体40远离透明观察区21的一
侧，透过透明观察区21首先观察到流体40，之后才能观察到预警结构30，因此，将透明观察区21处同时呈现第一颜色和第二颜色的混合色使用标号40（30）表示。

[0033] 本申请实施例中，当从外部通过透明观察区21观察到第一颜色和第二颜色的混合色时，可以确定此时螺栓本体10处于松动状态，由此实现了防松动预警变色螺栓100松动时的可视化，能够直观、准确的判断防松动预警变色螺栓100是否松动，从而达到松动预警效果，可以有效排查螺栓松动带来的风险点。并且，透明观察区21处呈现的颜色变化是通过物理变色实现的，不需要设置复杂的内部电路构造，无需担心电路失灵或使用时限问题，可靠性较高，使用寿命较长，成本较低。

[0034] 可选地，如图3和图4所示，本申请实施例中，若螺栓本体10处于自由状态，则预警结构30紧贴于透明观察区21，使透明观察区21处呈现第一颜色。因此，当从外部通过透明观察区21仅观察到第一颜色时，可以确定此时螺栓本体10处于自由状态，由此实现了防松动预警变色螺栓100自由时的可视化。

[0035] 可选地，如图1所示，本申请实施例中，在与防松动预警变色螺栓100的轴线L垂直的平面上，预警结构30朝向透明观察区21一侧的正投影面积大于或等于透明观察区21的正
投影面积。这样，当螺栓本体10处于自由状态，预警结构30紧贴于透明观察区21时，预警结构30朝向透明观察区21的一侧能够完全覆盖透明观察区21，使透明观察区21处完全呈现第
一颜色，避免其他颜色（比如第二颜色）对透明观察区21处呈现颜色的干扰。

[0036] 可选地，如图7和图8所示，本申请实施例中，若螺栓本体10处于拧紧状态，则预警结构30与透明观察区21具有最大间距dmax，流体40填充在预警结构30和透明观察区21之间，使透明观察区21处呈现第二颜色。因此，当从外部通过透明观察区21仅观察到第二颜色时，可以确定此时螺栓本体10处于拧紧状态，由此实现了防松动预警变色螺栓100拧紧时的可视化。

[0037] 可选地，如图5和图6所示，本申请实施例中，螺栓本体10的松动状态越靠近自由状态，间距d越小，预警结构30和透明观察区21之间的流体层越薄，混合色中的第一颜色占比越高或越偏向于第一颜色。螺栓本体10的松动状态越靠近拧紧状态，间距d越大，预警结构30和透明观察区21之间的流体层越厚，混合色中的第二颜色占比越高或越偏向于第二颜
色。

[0038] 可选地，如图1所示，本申请实施例中，螺栓本体10还包括与头部11连接的杆部13。杆部13具有外螺纹，用于穿过待紧固部件上的通孔后与螺母螺纹配合，以实现可拆卸地连
接待紧固部件的目的。

[0039] 可选地，如图1所示，本申请实施例中，容纳槽12包括在垂直于杆部13轴线（可选地，杆部13的轴线与防松动预警变色螺栓100的轴线L重合）的平面上，正投影面积递减的第一槽14、第二槽15和第三槽16，第一槽14设置在头部11上，第三槽16设置在杆部13上，第二槽15分别与第一槽14和第三槽16连通。第一槽14、第二槽15和第三槽16依次连通呈阶梯状。

[0040] 可选地，如图1所示，本申请实施例中，预警结构30远离透明观察区21的一端固定安装在第三槽16内。这样，在螺栓本体10发生弹性拉应变时，可同步拖拽预警结构30朝远离透明观察区21的方向移动，在螺栓本体10发生回缩时，可同步带动预警结构30朝靠近透明
观察区21的方向移动，从而改变透明观察区21处呈现的颜色，并以此显示防松动预警变色
螺栓100所处的状态。

[0041] 可选地，如图1所示，本申请实施例中，预警结构30沿杆部13的轴向延伸；预警结构30的侧壁分别与第一槽14的侧壁、第二槽15的侧壁之间具有间隙。流体40填充在该间隙内，这样，一方面可以减小螺栓本体10同步拖拽预警结构30移动的阻力，另一方面可增大流体
40覆盖预警结构30的面积，降低在松动或拧紧状态时第一颜色对第二颜色的干扰。

[0042] 可选地，如图1和图2所示，本申请实施例中，预警结构30包括相连接的变径段31和直筒段32，变径段31和直筒段32沿杆部13的轴向依次设置；变径段31的径向尺寸沿远离直筒段32的方向逐渐增大；直筒段32远离变径段31的一端固定安装在第三槽16内。

[0043] 本申请实施例中，变径段31远离直筒段32的一侧即为预警结构30朝向透明观察区21一侧，为了在螺栓本体10处于自由状态时，预警结构30朝向透明观察区21的一侧能够完
全覆盖透明观察区21，只要保证变径段31远离直筒段32的一侧的径向尺寸大于透明观察区
21沿变径段31径向的尺寸即可。

[0044] 本申请实施例中，变径段31的径向尺寸沿靠近直筒段32的方向逐渐减小，直至与直筒段32的径向尺寸相同，在保证预警结构30具有足够结构强度的情况下可节省材料，同
时还可以减小预警结构30和容纳槽12在径向上占用的空间。

[0045] 可选地，本申请实施例中，变径段31和直筒段32为一体式结构。当然，还可以根据实际需要，使变径段31和直筒段32分体设置。

[0046] 可选地，预警结构30的材料可与螺栓本体10的材料相同，也可与螺栓本体10的材料不同。

[0047] 可选地，预警结构30的材料包括但不限于合金、钢材和塑料等。

[0048] 可选地，第一颜色包括但不限于红色。第二颜色包括但不限于黑色。黑色吸光、不反射光，黑色和红色区别较大，容易区分，便于判断防松动预警变色螺栓100所处的状态。

[0049] 可选地，预警结构30的制作材料具有红色，使得制成的预警结构30呈红色；或者，可在制成的预警结构30的外表面涂覆红色的颜料或油漆等，使得预警结构30的外表面呈红色。

[0050] 可选地，流体40包括但不限于黑色液体，黑色液体包括黑色墨水、黑色燃料、黑色油墨、黑色油漆等中的至少一种。

[0051] 可选地，如图3至图8所示，本申请实施例中防松动预警变色螺栓100的使用方法包括：
1、防松动预警变色螺栓100的拧紧过程：
如图3和图4所示，当防松动预警变色螺栓100处于自由状态或完全松动状态时，红
色的预警结构30与透明观察区21贴紧，透明观察区21处呈现红色，防松动预警变色螺栓100的头部11显示完全红色。

[0052] 如图5和图6所示，在拧紧防松动预警变色螺栓100的过程中，螺栓本体10发生弹性拉应变，从而同步拖拽预警结构30向下（即朝远离透明观察区21的方向）移动，使预警结构
30和透明观察区21产生间距d并逐渐增大，容纳槽12内的黑色溶液开始充斥在红色的预警
结构30和透明观察区21之间并逐渐增多，进而使红色减弱，黑色加深，透明观察区21处呈现红色和黑色的混合色，防松动预警变色螺栓100的头部11显示该混合色。

[0053] 如图7和图8所示，当防松动预警变色螺栓100完全拧紧后，红色的预警结构30下移至一定距离，预警结构30和透明观察区21的间距d达到最大（即dmax），充斥在红色的预警结构30和透明观察区21之间的黑色溶液足够厚，能够完全遮挡住预警结构30的红色，从而使
透明观察区21处呈现黑色，防松动预警变色螺栓100的头部11显示完全黑色。

[0054] 2、防松动预警变色螺栓100的松动过程：如图7和图8所示，当防松动预警变色螺栓100处于完全拧紧状态时，红色的预警结
构30和透明观察区21分离，黑色溶液充斥红色的预警结构30和透明观察区21之间完全遮挡
预警结构30的红色，透明观察区21处呈现黑色，防松动预警变色螺栓100的头部11显示完全黑色。

[0055] 如图5和图6所示，在防松动预警变色螺栓100松动的过程中，螺栓本体10发生回缩（弹性拉应变减小），从而同步带动预警结构30向上（即朝靠近透明观察区21的方向）移动，使预警结构30和透明观察区21的间距d减小，此时黑色溶液仍充斥在红色的预警结构30和
透明观察区21之间但逐渐减少，进而使黑色减弱，红色加深，透明观察区21处呈现红色和黑色的混合色，防松动预警变色螺栓100的头部11显示该混合色。

[0056] 如图3和图4所示，当防松动预警变色螺栓100完全松动处于自由状态后，螺栓本体10应变恢复，红色的预警结构30与透明观察区21贴紧，透明观察区21处呈现红色，防松动预警变色螺栓100的头部11显示完全红色。

[0057] 本申请实施例针对相关技术中发光螺母的缺点，提出了一种能够对松动进行预警的可变色螺栓。

[0058] 本申请实施例中，实现对螺栓松动预警的原理是：通过在螺栓本体10从自由状态逐渐到拧紧状态，或者从拧紧状态逐渐到自由状态的状态转换过程中，杆部13应变带动红
色的预警结构30相对于透明观察区21移动，使黑色溶液充斥在预警结构30和透明观察区21
之间，通过透明观察区21处呈现的颜色或从螺栓外部观察的颜色在红色和黑色之间相互转
变，来判断螺栓的拧紧或松动状态，从而达到对螺栓松动进行预警的目的。

[0059] 本申请实施例提供的可变色螺栓可应用于钢结构桥梁设计及施工技术领域，用于钢结构桥梁及施工大临钢结构构件的连接。

[0060] 本申请技术方案将螺栓的自由、拧紧和松动状态可视化，能够直观、准确的判断螺栓是否松动，从而达到松动预警的目的，可有效排查钢结构构件连接部位螺栓松动带来的风险点；并且，螺栓变色可完全通过物理变色实现，无复杂的内部电路构造，制造简便，造价低廉。

[0061] 基于同一发明构思，本申请实施例提供了一种螺栓的松动检测方法，该螺栓的松动检测方法的流程示意图如图9所示，该螺栓的松动检测方法包括：
S101、获取如上述防松动预警变色螺栓100的透明观察区21处呈现的实际颜色。

[0062] S102、根据获取的实际颜色，确定防松动预警变色螺栓100所处的状态。

[0063] 本申请实施例中，当实际颜色为混合色时，确定防松动预警变色螺栓100处于松动状态，进行报警提示。当实际颜色为第一颜色时，确定防松动预警变色螺栓100处于自由状态，进行报警提示。当实际颜色为第二颜色时，确定防松动预警变色螺栓100处于拧紧状态。

[0064] 本申请实施例实现了螺栓自由、松动及拧紧时的可视化，能够直观、准确的判断螺栓是否松动，从而达到松动预警效果。

[0065] 需要说明的是，由于本申请实施例提供的螺栓的松动检测方法采用本申请实施例提供的防松动预警变色螺栓进行松动预警，因此，本申请实施例提供的螺栓的松动检测方
法也具有本申请实施例提供的防松动预警变色螺栓的上述有益效果，此处不再赘述。

[0066] 基于同一发明构思，本申请实施例提供了一种螺栓松动预警系统，该螺栓松动预警系统包括：如上述的防松动预警变色螺栓和识别机构，识别机构用于获取防松动预警变
色螺栓100的透明观察区21处呈现的实际颜色，并根据获取的实际颜色确定防松动预警变
色螺栓100所处的状态，以对防松动预警变色螺栓100松动进行预警。

[0067] 需要说明的是，由于本申请实施例提供的螺栓松动预警系统包括本申请实施例提供的防松动预警变色螺栓，因此，本申请实施例提供的螺栓松动预警系统也具有本申请实
施例提供的防松动预警变色螺栓的上述有益效果，此处不再赘述。

[0068] 可选地，本申请实施例中，识别机构包括图像采集结构和比对结构，图像采集结构用于采集透明观察区21处呈现的实际颜色，以获取该实际颜色，并将获取的结果输送至比对结构，比对结构用于根据获取的结果（即实际颜色）与预存的信息进行比对，以确定防松动预警变色螺栓100所处的状态，实现松动预警。

[0069] 可选地，本申请实施例中，上述存储的信息包括第一颜色（比如红色）及其对应的自由状态、第二颜色（比如黑色）及其对应的拧紧状态、混合色（比如红色和黑色）及其对应的松动状态。

[0070] 应用本申请实施例，至少能够实现如下有益效果：本申请实施例中，盖件密封螺栓本体的容纳槽，将容纳槽与外部隔绝，防止位于容
纳槽内的流体泄露及外部的杂质进入容纳槽。通过盖件的透明观察区可以观察到容纳槽内
部。

[0071] 若螺栓本体处于自由状态，则预警结构紧贴于透明观察区，使透明观察区处呈现第一颜色。因此，当从外部通过透明观察区仅观察到第一颜色时，可以确定此时螺栓本体处于自由状态。

[0072] 若螺栓本体处于自由状态与拧紧状态之间的松动状态，则预警结构和透明观察区具有间距，流体填充在预警结构和透明观察区之间，使透明观察区处呈现第一颜色和第二
颜色的混合色。因此，当从外部通过透明观察区观察到第一颜色和第二颜色的混合色时，可以确定此时螺栓本体处于松动状态。

[0073] 若螺栓本体处于拧紧状态，则预警结构与透明观察区具有最大间距，流体填充在预警结构和透明观察区之间，使透明观察区处呈现第二颜色。因此，当从外部通过透明观察区仅观察到第二颜色时，可以确定此时螺栓本体处于拧紧状态。

[0074] 本申请实施例实现了螺栓自由、松动及拧紧时的可视化，能够直观、准确的判断螺栓是否松动，从而达到松动预警效果，可以有效排查螺栓松动带来的风险点。并且，透明观察区处呈现的颜色变化是通过物理变色实现的，不需要设置复杂的内部电路构造，制造简便，造价低廉，且无需担心电路失灵或使用时限问题。

[0075] 本技术领域技术人员可以理解，本申请中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案可以被交替、更改、组合或删除。进一步地，具有本申请中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的其他步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。进一步地，相关技术中的具有与本申请中公开的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。

[0076] 在本申请的描述中，词语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系，为基于附图所示的示例性的方向或位置关系，是为了便于描述或简化描述本申请的实施例，而不是指示或暗示所指的装置或部件必须具有特定的方位、或以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

[0077] 术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

[0078] 在本申请的描述中，需要说明的是，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，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

[0079] 在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

[0080] 以上所述仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请的方案技术构思的前提下，采用基于本申请技术思想的其他类似
实施手段，同样属于本申请实施例的保护范畴。