本試驗(yàn)涉及一種通用可調(diào)雙向滑動(dòng)式柱狀混凝土結(jié)構(gòu)缺陷檢測(cè)裝置。

背景技術(shù)：

鋼管混凝土結(jié)構(gòu)中的核心混凝土在澆筑過程中容易出現(xiàn)空腔、收縮縫隙、商品混凝土與管壁粘結(jié)不良、孔洞、商品混凝土離析分層不均勻、施工縫、商品混凝土疏松不密實(shí)等。在目前對(duì)已建鋼管商品混凝土拱橋的檢測(cè)中均發(fā)現(xiàn)了脫空現(xiàn)象，可以說鋼管商品混凝土拱橋的管內(nèi)商品混凝土脫空病害已是一個(gè)普遍現(xiàn)象。鋼管與商品混凝土之間出現(xiàn)脫空會(huì)導(dǎo)致鋼管商品混凝土構(gòu)件承載力下降，同時(shí)會(huì)導(dǎo)致構(gòu)件剛度和整體穩(wěn)定性的降低。此外，核心商品混凝土的分離、脫空往往使商品混凝土處于低應(yīng)力狀態(tài)，更不易發(fā)揮鋼管商品混凝土的共同作用，降低了鋼管商品混凝土本來擁有的良好力學(xué)性能，削弱了鋼管商品混凝土的承載力，危及到鋼管商品混凝土拱橋的安全。因此，檢測(cè)鋼管混凝土中的缺陷問題非常必要。

目前檢測(cè)鋼管混凝土的缺陷的主要方法是：

1.人工敲擊法

技術(shù)人員通過輕量錘敲擊鋼管壁，根據(jù)不同的音色找出鋼管與混凝土剝離部位。該方法對(duì)檢測(cè)工具要求不高，操作簡(jiǎn)單快捷，作為確定缺陷區(qū)域的初步檢測(cè)辦法和輔助檢測(cè)手段，是一種比較粗略的檢測(cè)方法，測(cè)試深度范圍一般在10cm以內(nèi)。當(dāng)排氣孔邊有空洞時(shí)，敲擊法不再適用，對(duì)于一些重要構(gòu)件或部位，敲擊法無法滿足精度要求。

2.沖擊回波法

沖擊回波法的原理是利用應(yīng)力波在構(gòu)件表面/內(nèi)部缺陷表面或構(gòu)件底面底部邊界之間來回反射產(chǎn)生瞬態(tài)共振，其共振頻率能在振幅譜中辨別出來，用于確定內(nèi)部缺陷深度。該方法的缺點(diǎn)是測(cè)試出的裂縫深度普遍較實(shí)際的深度偏淺，而且實(shí)際裂縫深度越深，測(cè)試的誤差越大，這種方法測(cè)試的混凝土裂縫缺陷深度的上限值為20cm。

3.光纖傳感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

外界信號(hào)通過微彎損耗機(jī)制改變傳感光纖的模耦合特性，對(duì)光纖內(nèi)傳輸?shù)墓獠◤?qiáng)度進(jìn)行調(diào)制。當(dāng)鋼管混凝土交界面出現(xiàn)脫空等內(nèi)部損傷時(shí)，預(yù)埋于其中的光纖受混凝土牽動(dòng)，產(chǎn)生一微彎，造成傳輸損耗。該系統(tǒng)具有大范圍、連續(xù)檢測(cè)能力，但需要在施工過程中預(yù)埋光纖傳感器，布設(shè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，成本高昂，且不適合澆筑完畢后的缺陷檢測(cè)，對(duì)未埋設(shè)傳感器的位置也無法檢測(cè)。

4.超聲法

超聲法基本原理是在鋼管外徑的一端利用發(fā)射換能器輻射高頻振動(dòng)，經(jīng)鋼管圓心傳向鋼管外徑另一端的接收換能器。超聲波在傳播過程中遇到由各種缺陷形成的界面時(shí)就會(huì)改變傳播方向和路徑，其能量就會(huì)在缺陷處被衰減，造成超聲波到達(dá)接收換能器時(shí)的聲時(shí)、聲幅、頻率的相對(duì)變化。該方法廣泛地應(yīng)用于鋼管混凝土拱橋拱肋、大型鋼管混凝土柱的密實(shí)度檢測(cè)。

目前最常用的方法是超聲法，鋼管混凝土超聲波檢測(cè)是混凝土超聲波檢測(cè)的重要部分,在鋼管混凝土結(jié)構(gòu)工程檢測(cè)中應(yīng)用極為廣泛,也收到了很好的效果,特別是在檢測(cè)核心混凝土內(nèi)部缺陷與勻質(zhì)性等方面。《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》中,為了對(duì)鋼管混凝土核心混凝土質(zhì)量或均勻性進(jìn)行更好的檢測(cè),及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工中存在的問題,規(guī)定“檢驗(yàn)鋼管混凝土質(zhì)量應(yīng)采用超聲法檢測(cè)”。利用規(guī)程中提到的超聲法檢測(cè)上述缺陷,成本低廉,操作簡(jiǎn)單,可以達(dá)到初步判讀缺陷的要求?！冻暦z測(cè)混凝土缺陷技術(shù)規(guī)程》（cecs21:2000）也詳述了超聲法檢測(cè)混凝土內(nèi)部質(zhì)量或缺陷、混凝土勻質(zhì)性的技術(shù)和要求。所以進(jìn)行超聲波檢測(cè)鋼管混凝土的質(zhì)量問題是實(shí)際工程中運(yùn)用的最廣泛的方法。但是，在使用超聲波檢測(cè)鋼管混凝土內(nèi)部質(zhì)量或缺陷過程中卻遇到很多問題，其中在鋼管混凝土拱橋上放置收發(fā)換能器就很難實(shí)現(xiàn)，原因在于拱橋較高，工作面小，且鋼管混凝土多為不規(guī)則鋼管包裹，不容易放置換能器。目前還沒有能方便放置換能器的裝置。

現(xiàn)階段使用超聲波探測(cè)儀檢測(cè)混凝土柱結(jié)構(gòu)時(shí)，使用的是手持換能器檢測(cè)。這種檢測(cè)方法有以下缺點(diǎn)：

1.由于拱橋的拱肋處于高空，因此檢測(cè)時(shí)手持換能器是非常不方便的，一般采用吊機(jī)將人吊起進(jìn)行放置換能器，這在實(shí)際施工過程中是禁止的?；蛘呤┕と藛T趴在拱肋扶梯處身體向下檢測(cè)，動(dòng)作十分危險(xiǎn)。

2.手持換能器進(jìn)行對(duì)測(cè)不能進(jìn)行多截面對(duì)測(cè)，因此檢測(cè)截面較少，不能全面代表整個(gè)截面，精度較低。

3.手持換能器檢測(cè)工作量大，一般不能按時(shí)完成。容易受環(huán)境因素影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的問題是針對(duì)目前沒有可以實(shí)現(xiàn)在超聲波檢測(cè)鋼管混凝土?xí)r，放置換能器裝置的現(xiàn)狀，提供一種結(jié)構(gòu)可行，設(shè)計(jì)合理，能夠滿足實(shí)際工程檢測(cè)鋼管混凝土?xí)r放置換能器要求的裝置。

一種通用可調(diào)雙向滑動(dòng)式柱狀混凝土結(jié)構(gòu)缺陷檢測(cè)裝置：1-縱向滑動(dòng)軌道、2-橫向滑動(dòng)平臺(tái)、3-橫向滑動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)、4-控制系統(tǒng)、5-傳感器自動(dòng)升降平臺(tái)。一種通用可調(diào)雙向滑動(dòng)式柱狀混凝土結(jié)構(gòu)缺陷檢測(cè)裝置中的縱向滑動(dòng)軌道如圖1所示。

圖1為一片軌道板示意圖，軌道的兩邊用折疊裝置和其他兩片軌道板鏈接，利用折疊裝置可調(diào)節(jié)軌道板的直徑，進(jìn)而可以對(duì)其他直徑的鋼管進(jìn)行測(cè)量。為了保證軌道能和鋼管緊密結(jié)合在一起，利用圖中的拱肋半徑調(diào)節(jié)裝置（詳圖如圖2），放置m8螺絲頂住擋板，使軌道板受力而向鋼管方向收縮。在軌道下方放置萬向輪，使軌道在鋼管縱向方向移動(dòng)時(shí)減少阻力。在最下方的軌道板加寬，達(dá)到受力均勻使軌道在移動(dòng)時(shí)能保證各段都能同時(shí)移動(dòng)。軌道中間是空的，使裝載小車上的換能器能夠穿過而貼在鋼管上，實(shí)現(xiàn)測(cè)量，詳圖見圖3。

一種通用可調(diào)雙向滑動(dòng)式柱狀混凝土結(jié)構(gòu)缺陷檢測(cè)裝置中的橫向滑動(dòng)平臺(tái)如圖4所示。小車有換能器自動(dòng)升降平臺(tái)、橫向滑動(dòng)平臺(tái)下底板、夾持換能器裝置組成。橫向滑動(dòng)平臺(tái)下底板放在車軸上，上面放置彈簧，彈簧上面放置換能器自動(dòng)升降平臺(tái)，使換能器自動(dòng)升降平臺(tái)在測(cè)試時(shí)能下降，在不測(cè)試時(shí)能上移。既能保證換能器接觸到鋼管，也能保證在移動(dòng)時(shí)換能器不要接觸鋼管。換能器自動(dòng)升降平臺(tái)中的圓孔上裝有夾具，夾具就是為了夾持換能器的裝置，同樣是采用螺栓頂住換能器實(shí)現(xiàn)的。換能器自動(dòng)升降平臺(tái)同樣有塔簧，塔簧上放置承壓梁，是承受舵機(jī)給它力的設(shè)施。

一種通用可調(diào)雙向滑動(dòng)式柱狀混凝土結(jié)構(gòu)缺陷檢測(cè)裝置中的橫向滑動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)裝置如圖5所示。

橫向滑動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)由動(dòng)力控制室、動(dòng)力傳動(dòng)裝置和支架組成。動(dòng)力傳動(dòng)裝置是控制裝載小車上下的裝置，是靠細(xì)繩帶動(dòng)的。動(dòng)力傳動(dòng)裝置上有兩個(gè)小槽，使細(xì)繩在纏繞時(shí)分別逆時(shí)針和順時(shí)針纏繞，保證轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)一邊放開一邊能纏緊，達(dá)到使兩邊的小車行駛的路程相同，更容易保證兩個(gè)換能器對(duì)中。動(dòng)力傳動(dòng)裝置的速度通過動(dòng)力控制室控制，使小車在上下時(shí)能準(zhǔn)確停留在預(yù)定位置，動(dòng)力傳動(dòng)裝置同樣采用遙控。

一種通用可調(diào)雙向滑動(dòng)式柱狀混凝土結(jié)構(gòu)缺陷檢測(cè)裝置中的傳感器自動(dòng)升降器裝置工作原理為：“舵機(jī)”是控制船模舵面、航模各舵面或者機(jī)器人關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的小型機(jī)電產(chǎn)品，主要作用是將其動(dòng)力輸出軸輸出的巨大扭力通過搖臂轉(zhuǎn)換為有限行程內(nèi)的位移，從而實(shí)現(xiàn)通過拉或者壓而做功的目的。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)為一個(gè)高速電機(jī)帶動(dòng)一系列齒輪組，將電機(jī)輸輪出的小扭力通過齒傳動(dòng)比轉(zhuǎn)化為大扭力輸出。舵機(jī)有三根線，紅色和棕色（或者黑色）分別為正極和負(fù)極電源輸入，黃色（或者白色）為脈沖信號(hào)輸入，舵機(jī)控制板同時(shí)可以給舵機(jī)輸送5v直流電和脈沖信號(hào)，從而使舵機(jī)通過手動(dòng)旋鈕而進(jìn)行動(dòng)作。

因此整個(gè)裝置為搖動(dòng)控制橫向滑動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行上下移動(dòng)橫向滑動(dòng)平臺(tái)，到達(dá)指定位置后停止。搖動(dòng)控制傳感器升降器，使它的搖臂擺動(dòng)，擠壓承壓梁，承壓梁帶動(dòng)夾具向下移動(dòng)，夾具上裝有換能器，同樣使換能器貼緊鋼管。檢測(cè)結(jié)束，使舵機(jī)回位，上蓋板和換能器在塔簧的彈力下上升，與鋼管分開。然后推動(dòng)整個(gè)裝置向鋼管的縱向移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)鋼管的測(cè)量。

附圖說明

圖1是縱向滑動(dòng)軌道示意圖；圖2是拱肋半徑調(diào)節(jié)裝置詳圖；圖3是橫向滑動(dòng)軌道示意圖；圖4是橫向滑動(dòng)平臺(tái)示意圖；圖5是橫向滑動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)示意圖。