專(zhuān)利名稱(chēng)：采用沖擊彈性波測(cè)量護(hù)欄鋼管立柱埋深的檢測(cè)設(shè)備及檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于公路交通安全設(shè)施領(lǐng)域，特別涉及一種采用沖擊彈性波測(cè)量護(hù)欄鋼管立柱埋深的檢測(cè)設(shè)備及檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
從已建成的高速公路項(xiàng)目來(lái)看，大部分項(xiàng)目質(zhì)量達(dá)到了規(guī)范要求，但由于技術(shù)手段有限，部分項(xiàng)目隱蔽工程存在隱患，安全問(wèn)題令人勘憂(yōu)。例如高速公路護(hù)欄立柱埋深的深度嚴(yán)重不足的問(wèn)題而引發(fā)的嚴(yán)重后果，更是引起了人們的高度關(guān)注。
高速公路的外側(cè)護(hù)欄稱(chēng)為“駕駛員的最后一條安全帶”，起著有效降低車(chē)輛沖擊力、減緩車(chē)速、防止車(chē)輛沖出路基的作用，因此，護(hù)欄、立柱甚至使用的螺絲、螺栓都有嚴(yán)格的設(shè)計(jì)要求。其中高速公路波形梁護(hù)欄和纜索護(hù)欄是應(yīng)用最廣泛的安全防護(hù)設(shè)施，但是，調(diào)查發(fā)現(xiàn)，如山西祁臨高速公路第六標(biāo)段的護(hù)欄，就明顯存在質(zhì)量隱患。該高速公路經(jīng)預(yù)驗(yàn)收后，已經(jīng)通車(chē)近兩年時(shí)間。按照施工要求，作為此例，道路外側(cè)護(hù)欄立柱總長(zhǎng)應(yīng)為1.97米，埋入地下部分應(yīng)達(dá)到1.25米。但抽查發(fā)現(xiàn)，地下埋入部分短的僅有30厘米，最長(zhǎng)的也只有60厘米左右。整個(gè)路段都不同程度地存在埋入部分立柱長(zhǎng)度不夠的現(xiàn)象。
過(guò)去因?yàn)闆](méi)有相應(yīng)檢測(cè)技術(shù)和設(shè)備，無(wú)法對(duì)埋入地下的護(hù)欄等隱蔽工程進(jìn)行檢測(cè)，才使得本來(lái)不符合施工質(zhì)量要求的工程卻通過(guò)了驗(yàn)收，帶來(lái)了日后嚴(yán)重的行車(chē)安全隱患，由上例可以簡(jiǎn)單推知其他高速公路在驗(yàn)收時(shí)存在同樣的問(wèn)題，2004年底，我國(guó)高速公路通車(chē)?yán)锍桃堰_(dá)3.52萬(wàn)公里，根據(jù)國(guó)家高速公路網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃，未來(lái)30年間，我國(guó)將迎來(lái)高速公路建設(shè)高潮，形成8.5萬(wàn)公里國(guó)家高速公路網(wǎng)，每一條高速公路都離不開(kāi)護(hù)欄立柱的埋設(shè)與檢測(cè)，因此研究開(kāi)發(fā)出如何用最簡(jiǎn)便的方法檢查、測(cè)試已設(shè)置好的護(hù)欄立柱鋼管的埋入深度，同時(shí)又不破壞護(hù)欄的結(jié)構(gòu)，就成為工程驗(yàn)收及安全檢查急需解決的問(wèn)題。
本發(fā)明是采用沖擊彈性波在埋地護(hù)欄鋼管兩端的反射，分析其反射波的特性來(lái)推定鋼管樁的埋入深度的檢測(cè)設(shè)備和方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問(wèn)題是，如何用最簡(jiǎn)便的方法檢查、測(cè)試已設(shè)置好的護(hù)欄立柱鋼管的埋入深度，同時(shí)又不破壞護(hù)欄的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明目的在于提供及檢測(cè)方法，為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，是采用以下技術(shù)方案來(lái)完成的，一種采用沖擊彈性波測(cè)量護(hù)欄鋼管立柱埋深的檢測(cè)設(shè)備，采用電腦作為顯示終端，其特征在于在護(hù)欄鋼管立柱側(cè)壁上的一端設(shè)置一個(gè)傳感器，使發(fā)振錘發(fā)出的彈性波沿立柱軸方向傳遞到立柱另一端并由該端將彈性波反射回來(lái)，傳感器檢測(cè)到的彈性波信號(hào)通過(guò)電荷放大器放大，再通過(guò)頻道臺(tái)座和模數(shù)轉(zhuǎn)換卡，變成數(shù)字信號(hào)傳送到終端電腦進(jìn)行計(jì)算顯示。在發(fā)明研究該檢測(cè)設(shè)備的同時(shí)，首先也發(fā)明了該項(xiàng)檢測(cè)技術(shù)方法，對(duì)沖擊彈性波的發(fā)振、信號(hào)的采集處理、檢測(cè)結(jié)果的計(jì)算上都有創(chuàng)新的突破。該方法為，一種采用沖擊彈性波測(cè)量護(hù)欄鋼管立柱埋深的檢測(cè)方法，其特征在于采用沖擊彈性波在埋地鋼管兩端的反射，分析其反射波的特性來(lái)推定鋼管的埋入深度，按以下步驟進(jìn)行操作，a.用鐵錘進(jìn)行不同方法發(fā)振，改變發(fā)振塊和發(fā)振錘的大小和材質(zhì)，改變發(fā)振塊和傳感器的位置，采集一組測(cè)試數(shù)據(jù)；b.合成及修正所測(cè)試數(shù)據(jù)；c.根據(jù)不同測(cè)試對(duì)象，選擇頻譜分析或相關(guān)解析計(jì)算鋼管長(zhǎng)；d.進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，保存結(jié)果。
本發(fā)明的有益效果是，解決了公路護(hù)欄鋼管立柱的埋設(shè)深度的快速、簡(jiǎn)便和準(zhǔn)確的測(cè)量，給出了檢測(cè)設(shè)備及檢測(cè)的技術(shù)方法步驟。本發(fā)明也適用于其它鋼管立柱的埋設(shè)深度的測(cè)量。


圖1為立柱埋深檢測(cè)設(shè)備示意圖；
圖2a為檢測(cè)對(duì)象示意圖；圖2b為檢測(cè)過(guò)程中采用直接識(shí)別法示意圖；圖2c為檢測(cè)過(guò)程中采用重復(fù)反射法示意圖；圖3檢測(cè)方法流程示意圖。
具體實(shí)施例方式
參照?qǐng)D1，表示公路護(hù)欄鋼管立柱埋深檢測(cè)設(shè)備示意圖，圖中被測(cè)立柱1全長(zhǎng)L，地表面的露出高度H，埋入地下部分為D，產(chǎn)生振動(dòng)波的發(fā)振塊為2，在立柱表面設(shè)置一個(gè)傳感器3，通過(guò)電荷傳輸線(xiàn)4連接到放大器5及其供電電源6，放大器輸出端通過(guò)同軸電纜7連接到頻道臺(tái)座8，經(jīng)過(guò)A/D卡9，連接到電腦10，本實(shí)例中此處是采用便攜式電腦。參照?qǐng)D2a-2c表示被側(cè)對(duì)象及檢測(cè)中用到的原理示意圖。地表面的露出高度H很容易量出，因此只要能夠精確地測(cè)出立柱的全長(zhǎng)L，就可以很容易地推算出立柱的埋深D。因此，本研究的檢測(cè)方法是通過(guò)測(cè)試立柱的全長(zhǎng)，進(jìn)而推算其埋深。
在本項(xiàng)目中，是采用沖擊彈性波的反射特性來(lái)直接測(cè)試立柱長(zhǎng)度，其測(cè)試系統(tǒng)的構(gòu)成如圖1所示的設(shè)備。
傳感器粘附在柱上部的側(cè)面壁上一端，發(fā)振彈性波沿柱子軸的方向傳播，在柱另一端反射，分析其反射波的特性來(lái)推算柱長(zhǎng)和埋入深度。
利用沖擊彈性反射波的方法，有兩種處理方式(1)直接識(shí)別反射波的方法柱長(zhǎng)比較長(zhǎng)，埋深較深的時(shí)侯，可以直接識(shí)別反射波(圖2b)。
柱頂?shù)街锥说木嚯xL，可以由下式求得L＝V.T/2其中，V為彈性波的傳播速度。對(duì)于鐵質(zhì)材料，其彈性波(P波)速度為5.064km/s。柱子的壁較薄的情況，P波速度或多或少略有降低，使用中最好能夠?qū)嶋H測(cè)試。
當(dāng)發(fā)振固有振蕩信號(hào)很強(qiáng)，反射波不易識(shí)別時(shí)，可以采用半波長(zhǎng)移動(dòng)發(fā)振的方法，改變發(fā)振塊和傳感器的相對(duì)位置進(jìn)行測(cè)試，對(duì)所測(cè)波形進(jìn)行移動(dòng)，疊加處理，可以消除大部分固有振蕩信號(hào)的影響，直接識(shí)別出反射波。
(2)利用彈性波的重復(fù)反射特性的方法對(duì)于柱子埋入較淺的情況，發(fā)振波和反射波混在一起，反射波的識(shí)別非常困難。此外，由于噪聲等的影響，在很多情況下無(wú)法識(shí)別反射波。這時(shí)，利用彈性波的重復(fù)反射特性也是非常有效的。
如果重復(fù)周期為T(mén)c，則由(1)可以求得柱的全長(zhǎng)L。Tc可以由頻譜解析求得。
根據(jù)對(duì)國(guó)內(nèi)外有關(guān)研究和產(chǎn)品的調(diào)查，目前有關(guān)高速公路鋼管立柱埋深的研究并不多見(jiàn)。但對(duì)于混凝土立柱(電線(xiàn)桿、電燈桿等)的劣化，很多機(jī)構(gòu)作了大量的研究。如混凝土立柱的裂縫檢測(cè)。內(nèi)部預(yù)應(yīng)力的鋼筋的斷裂檢測(cè)研究等。
參照?qǐng)D3，表示本發(fā)明所述檢測(cè)方法流程示意圖，圖中表了解析流程的各個(gè)步驟。
權(quán)利要求
1.一種采用沖擊彈性波測(cè)量護(hù)欄鋼管立柱埋深的檢測(cè)設(shè)備，包括采用電腦作為顯示終端，其特征在于在護(hù)欄鋼管立柱側(cè)壁上的一端設(shè)置一個(gè)傳感器，使發(fā)振錘發(fā)出的彈性波沿立柱軸方向傳遞到立柱另一端并由該端將彈性波反射回來(lái)，傳感器檢測(cè)到的彈性波信號(hào)通過(guò)電荷放大器放大，再通過(guò)頻道臺(tái)座和模數(shù)轉(zhuǎn)換卡，變成數(shù)字信號(hào)傳送到終端電腦進(jìn)行計(jì)算顯示。
2.一種采用沖擊彈性波測(cè)量護(hù)欄鋼管立柱埋深的檢測(cè)方法，其特征在于采用沖擊彈性波在埋地鋼管兩端的反射，分析其反射波的特性來(lái)推定鋼管的埋入深度，按以下步驟進(jìn)行操作，a.用鐵錘進(jìn)行不同方法發(fā)振，改變發(fā)振塊和發(fā)振錘的大小和材質(zhì)，改變發(fā)振塊和傳感器的位置，采集一組測(cè)試數(shù)據(jù)；b.合成及修正所測(cè)試數(shù)據(jù)；c.根據(jù)不同測(cè)試對(duì)象，選擇頻譜分析或相關(guān)解析計(jì)算鋼管長(zhǎng)；d.進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，保存結(jié)果。
全文摘要
采用沖擊彈性波測(cè)量護(hù)欄鋼管立柱埋深的檢測(cè)設(shè)備及檢測(cè)方法，屬于公路交通安全設(shè)施領(lǐng)域。在護(hù)欄鋼管立柱側(cè)壁上的一端設(shè)置一個(gè)傳感器，使發(fā)振錘發(fā)出的彈性波沿立柱軸方向傳遞到立柱另一端并由該端將彈性波反射回來(lái)，傳感器檢測(cè)到的彈性波信號(hào)通過(guò)電荷放大器放大，再通過(guò)頻道臺(tái)座和模數(shù)轉(zhuǎn)換卡，變成數(shù)字信號(hào)傳送到終端電腦進(jìn)行計(jì)算顯示。研發(fā)的檢測(cè)方法為采用沖擊彈性波在埋地鋼管兩端的反射，分析其反射波的特性來(lái)推定鋼管的埋入深度，給出了具體的操作步驟。本發(fā)明解決了公路護(hù)欄鋼管立柱的埋設(shè)深度的快速、簡(jiǎn)便和準(zhǔn)確的測(cè)量，給出了檢測(cè)設(shè)備及檢測(cè)的方法。
文檔編號(hào)G01B17/00GK1808060SQ20061000343
公開(kāi)日2006年7月26日 申請(qǐng)日期2006年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月8日
發(fā)明者吳佳曄, 張高強(qiáng), 吳曾煒, 包左軍 申請(qǐng)人:交通部公路科學(xué)研究院, 四川升拓檢測(cè)技術(shù)有限責(zé)任公司