一種檢測在役電桿混凝土抗壓強(qiáng)度的儀器及其方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種檢測在役電桿混凝土抗壓強(qiáng)度的儀器及其方法，儀器包括固定裝置、控制裝置和施力裝置，固定裝置包括螺桿、桿頭、螺帽和固定臺；控制裝置包括位移傳感器、壓力傳感器、操作板，施力裝置包括液壓缸和球體壓頭，固定臺為兩臺，放置于電桿兩側(cè)，螺桿為兩根，且頂端固定桿頭，兩根螺桿分別貫穿兩個固定臺兩側(cè)，通過螺帽固定于固定臺上，液壓缸貫穿于一臺固定臺中心線上，球體壓頭連接液壓缸的內(nèi)側(cè)，與電桿接觸，位移傳感器、壓力傳感器固定于液壓缸和球體壓頭之間，操作板連接液壓缸的輸出端。本發(fā)明測量精度高、誤差小、節(jié)省人力和時間，提高工作效率。
【專利說明】一種檢測在役電桿混凝土抗壓強(qiáng)度的儀器及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及在役輸電線路鋼筋混凝土電桿損傷評估和修復(fù)技術(shù)研究【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種檢測在役電桿混凝土抗壓強(qiáng)度的儀器及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在服役過程中，鋼筋混凝土電桿經(jīng)受著各種物理和化學(xué)作用，使得電桿的安全性和耐久性降低，如果不及時進(jìn)行修復(fù)，導(dǎo)致電桿的使用壽命縮短，甚至導(dǎo)致電桿斷裂從而影響電力運行，危及人民生命和財產(chǎn)安全。因此，及時對在役鋼筋混凝土電桿進(jìn)行安全性和耐久性評估可以為做出電桿修補(bǔ)、加固或更換等決策提供重要依據(jù)。
[0003]鋼筋混凝土電桿主要由鋼筋和混凝土兩大部分組成，混凝土強(qiáng)度是表征電桿承載力的一個重要因素。鋼筋混凝土電桿雖然屬于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，但由于其結(jié)構(gòu)、荷載類型和使用環(huán)境的特殊性，其損傷形式、損傷檢測評估及修復(fù)技術(shù)具有一定的特性?，F(xiàn)階段，還沒有特定的電桿混凝土強(qiáng)度檢測方法，實際檢測中，應(yīng)用普通混凝土結(jié)構(gòu)的檢測方法對電桿混凝土進(jìn)行檢測，主要包括鉆孔取芯法、回彈法、超聲法及超聲回彈綜合法。其中，鉆孔取芯樣法是一種有損檢測方法，且試驗結(jié)果受芯樣直徑和骨料粒徑的影響，現(xiàn)場取樣對在役電桿的損傷很大，并不適用于在役電桿混凝土強(qiáng)度檢測?；貜椃ā⒊暦俺暬貜椌C合法是在役電桿混凝土強(qiáng)度檢測常用的方法。
[0004]回彈法是測量混凝土表面硬度的一種方法，操作簡便，測試迅速，是最常用的混凝土強(qiáng)度檢測方法。但電桿表面裂縫、集料外露、干濕狀態(tài)等都會對回彈結(jié)果造成影響，且混凝土在碳化作用下表面硬度會改變，需要測量碳化深度并以《回彈法檢測混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》JGJ/T23-2011為依據(jù)對回彈結(jié)果進(jìn)行修正，修正結(jié)果受碳化深度測量精度及修正值選取的影響。
[0005]超聲法也是一種無損檢測方法，該方法的原理是根據(jù)超聲波傳播速度與混凝土的彈性性質(zhì)的關(guān)系推求混凝土缺陷。由于混凝土是一種混合材料，原材料、配合比及密度等因子對檢測結(jié)果存在影響，另外，實際檢測中，鋼筋銹蝕及鋼筋密集分布等也可能對超聲波傳播速度測定結(jié)果產(chǎn)生一定影響，從而影響混凝土強(qiáng)度的推定結(jié)果。
[0006]超聲回彈綜合法是回彈法和超聲法兩種方法的結(jié)合，該方法是根據(jù)回彈值、超聲波傳播速度以及混凝土強(qiáng)度的關(guān)系曲線推求電桿混凝土強(qiáng)度值，檢測過程變得復(fù)雜，且回彈法和超聲法中存在的不利影響因素在該方法中依然體現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題，提供一種檢測在役電桿混凝土抗壓強(qiáng)度的儀器及其方法，該儀器打破應(yīng)用普通混凝土結(jié)構(gòu)檢測方法來檢測電桿混凝土強(qiáng)度的固有模式，克服回彈法、超聲法等現(xiàn)有電桿混凝土檢測方法的局限性。
[0008]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0009]一種檢測在役電桿混凝土抗壓強(qiáng)度的儀器，包括固定裝置、控制裝置和施力裝置，固定裝置包括螺桿、桿頭、螺帽和固定臺；控制裝置包括位移傳感器、壓力傳感器、操作板，施力裝置包括液壓缸和球體壓頭；其中，固定臺為兩臺，放置于電桿兩側(cè)，螺桿為兩根，且頂端固定桿頭，兩根螺桿分別貫穿兩個固定臺兩側(cè)，通過螺帽固定于固定臺上，液壓缸貫穿于一臺固定臺中心線上，球體壓頭連接液壓缸的內(nèi)側(cè)，與電桿接觸，位移傳感器、壓力傳感器固定于液壓缸和球體壓頭之間，操作板連接液壓缸的輸出端。
[0010]所述螺桿為圓柱狀，外表面設(shè)有螺旋槽。
[0011]所述桿頭為正六棱柱型，通過焊接固定于螺桿上。
[0012]所述固定臺為“凹”型，且中間凹陷部分為圓心角為120°的圓弧形，且其直徑長度與電桿直徑長度相同。
[0013]所述操作板包括主控制器、顯示屏和鍵盤。
[0014]所述球體壓頭為鋼球。
[0015]一種采用上述檢測儀器的使用方法，包括以下步驟:
[0016](I)前期準(zhǔn)備工作；
[0017](2)在役電桿混凝土抗壓強(qiáng)度的現(xiàn)場檢測；
[0018](3)處理檢測結(jié)果。
[0019]所述步驟(I)具體包括:
[0020]A) 了解檢測區(qū)域電桿的情況，確定檢測區(qū)域及檢測電桿；
[0021]B)制定檢測工作的技術(shù)方案，準(zhǔn)備基礎(chǔ)資料；
[0022]C)調(diào)試儀器，進(jìn)行儀器率定，保證儀器能準(zhǔn)確使用。
[0023]所述步驟(2)，具體包括以下步驟:
[0024]I)確定好待檢測電桿后，先用肉眼檢查電桿表面情況，選定強(qiáng)度檢測區(qū)域，選定N個測區(qū)，每個測區(qū)選定M個測點，其中N、M為自然數(shù)，選擇測點時盡量避開裂縫及集料外露明顯的地方；
[0025]II)裝配儀器；
[0026]III)測量一個測點，調(diào)整固定臺，測量下一個測點，重復(fù)操作，直到所有測點全部測量完畢。
[0027]所述步驟(3 )具體包括:
[0028](a)推算各個測區(qū)的混凝土抗壓強(qiáng)度值:以每根電桿為單位進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，根據(jù)導(dǎo)出的檢測數(shù)據(jù)，每個測區(qū)的數(shù)據(jù)去掉最大值和最小值，求剩余檢測值的平均數(shù)，根據(jù)壓力、壓痕直徑與強(qiáng)度的關(guān)系，推定該測區(qū)混凝土強(qiáng)度，依次推出該根電桿各個測區(qū)的混凝土抗壓強(qiáng)度值；
[0029](b)判斷該在役電桿的強(qiáng)度狀態(tài):若各測區(qū)強(qiáng)度值的差值在允許可變范圍內(nèi)，求各測區(qū)強(qiáng)度的平均值作為該在役電桿混凝土抗壓強(qiáng)度值，并與其設(shè)計值對比，確定該電桿混凝土的抗壓強(qiáng)度狀態(tài)；若各測區(qū)強(qiáng)度值的差值超過了允許可變范圍，按照測區(qū)所處該電桿的位置，分段記錄該在役電桿抗壓強(qiáng)度值，并與其設(shè)計值對比，確定該電桿混凝土的抗壓強(qiáng)度狀態(tài)；
[0030](C)制定修復(fù)方案。
[0031]本發(fā)明的工作原理為:液壓缸提供壓力源，球體壓頭擠壓電桿的測點，壓力傳感器檢測此時施加的壓力，位移傳感器檢測電桿測量的變形值，通過對數(shù)據(jù)的分析，得到在役電桿混凝土抗壓強(qiáng)度。
[0032]本發(fā)明的有益效果為:
[0033]1、本發(fā)明提出的儀器針對在役電桿特殊結(jié)構(gòu)和現(xiàn)場檢測的特殊條件設(shè)計，作為檢測在役電桿抗壓強(qiáng)度的專用裝置。
[0034]2、本發(fā)明為可拆卸結(jié)構(gòu)，方便拆卸和組裝、便于攜帶；
[0035]3、測量精度高、誤差小、節(jié)省人力和時間，提高工作效率；
[0036]4、操作簡單，檢測迅速，提高了工作效率，且檢測結(jié)果受混凝土表面狀況影響較小，具有很大的應(yīng)用和推廣價值。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0037]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0038]其中，1、螺桿I ;2、螺桿II ;3、桿頭；4、固定臺I ;5、固定臺II ;6、壓力傳感器；7、位移傳感器；8、操作板；9、液壓缸；10、球體壓頭；11、電桿；12、螺帽I ;13、螺帽II ;14、螺帽III ;15、螺帽 IV ;16、螺帽 V ;17、螺帽 VI ;18、螺帽 VII ;19、螺帽 VIII。
【具體實施方式】:
[0039]下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0040]如圖1所示，一種檢測在役電桿混凝土抗壓強(qiáng)度的儀器，包括固定裝置、控制裝置和施力裝置，固定裝置包括螺桿、桿頭3、螺帽和固定臺；控制裝置包括位移傳感器7、壓力傳感器6、操作板8，施力裝置包括液壓缸9和球體壓頭10，其中，固定臺為兩個，相對放置于電桿兩側(cè)，螺桿為兩根，且頂端固定桿頭3，兩根螺桿分別貫穿兩個固定臺兩側(cè)，通過螺帽固定于固定臺上，液壓缸9貫穿于固定臺14的中心線上，球體壓頭10連接液壓缸9的內(nèi)側(cè)，與電桿11接觸，位移傳感器7、壓力傳感器6固定于液壓缸9和球體壓頭10之間，操作板8連接液壓缸9的輸出端。
[0041]螺桿為圓柱狀，外表面設(shè)有螺旋槽。
[0042]桿頭3為正六棱柱型，通過焊接固定于螺桿上。
[0043]固定臺為“凹”型，且中間凹陷部分為圓心角為120°的圓的弧形，且其直徑長度與電桿直徑長度相同。
[0044]操作板8包括主控制器、顯示屏和鍵盤。
[0045]球體壓頭10為鋼球。
[0046]測量在役電桿混凝土抗壓強(qiáng)度的方法如下:
[0047](I)前期準(zhǔn)備工作；
[0048]①了解檢測區(qū)域電桿11的情況，確定檢測區(qū)域及檢測電桿；
[0049]②制定檢測工作的技術(shù)方案，準(zhǔn)備基礎(chǔ)資料；
[0050]③調(diào)試儀器，進(jìn)行儀器率定，保證儀器能準(zhǔn)確使用。
[0051](2)在役電桿11混凝土抗壓強(qiáng)度的現(xiàn)場檢測；
[0052]①確定好待檢測電桿后，先用肉眼檢查電桿表面情況，選定強(qiáng)度檢測區(qū)域，選定N個測區(qū)，每個測區(qū)選定M個測點，選擇測點時盡量避開裂縫及集料外露明顯的地方；
[0053]②從儀器盒中取出儀器，先將固定臺14 (如圖1所示，已安裝好液壓缸9、壓力傳感器6、位移傳感器及球體壓頭10)卡在電桿11 一側(cè)，即將內(nèi)側(cè)圓弧卡在電桿11上，將螺帽112、螺帽1113先分別安裝到螺桿I1、螺桿112的上部，距離螺桿桿頭3大約2-3cm處，然后將螺桿I1、螺桿Π2分別穿過固定臺14左右兩側(cè)的孔，將螺帽11114、螺帽IV15分別安裝到螺桿Il上，將固定臺固定在螺帽112和螺帽11114、螺帽1113和螺帽IV15之間，然后將螺帽V16、螺帽VI17相應(yīng)地安裝到螺帽11114、螺帽IV15的下部，將螺桿I1、螺桿112穿過固定臺Π5的孔，并將固定臺115卡在電桿11的另一側(cè)，同樣將固定臺115內(nèi)側(cè)的圓弧卡在電桿上，這時候?qū)⒙菝盫16、螺帽VI17擰緊在固定臺115上，然后將螺帽VII18、螺帽VIII19分別安裝在螺桿Il和螺桿112上，從而將固定臺115卡緊在電桿11上；
[0054]③儀器安裝完畢后，通過操作板8控制檢測的進(jìn)程，包括調(diào)試、開始檢測、記錄測點、記錄壓力值和位移值、結(jié)束測量、儀器復(fù)原；
[0055]④測量完一個測點后，不用拆卸儀器，微動螺帽III14、IV15、V16、VI17，轉(zhuǎn)動(上下移動)固定臺14和固定臺115直到球體壓頭10中心對準(zhǔn)下一個測點，然后擰緊螺帽11114、IV15、V16、VI17，即可測量下一個測點，可實現(xiàn)一根電桿11的測量只需一次安裝一次拆卸儀器，節(jié)省了人力和時間，提高了工作效率；
[0056]⑤測完一根電桿11后，先關(guān)閉操作裝置，然后拆卸螺帽VII18、螺帽VIII19，將固定臺115取下，然后拆卸螺帽V16、VI17、VII18、VIII19，將剩下的部分從電桿11上取下，將螺桿I1、螺桿112從固定臺14上取出，將螺帽112、螺帽1113卸下即可；
[0057]⑥導(dǎo)出現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)，檢查儀器，然后裝回儀器盒中；
[0058]⑦若現(xiàn)場還有待檢測電桿11，則重復(fù)步驟①-⑥，否則結(jié)束工作。
[0059](3)檢測結(jié)果處理:
[0060]①以一根電桿為單位進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，根據(jù)導(dǎo)出的檢測數(shù)據(jù)，每個測區(qū)的數(shù)據(jù)去掉最大值和最小值，求該測區(qū)剩余檢測值的平均數(shù)，根據(jù)壓力、壓痕直徑與強(qiáng)度的關(guān)系，推定該測區(qū)混凝土強(qiáng)度，依次推出該根電桿各個測區(qū)的混凝土抗壓強(qiáng)度值；若各測區(qū)強(qiáng)度值的差值在允許可變范圍內(nèi)，求各測區(qū)強(qiáng)度的平均值作為該在役電桿混凝土抗壓強(qiáng)度值，并與其設(shè)計值對比，確定該電桿混凝土的抗壓強(qiáng)度狀態(tài)；若各測區(qū)強(qiáng)度值的差值超過了允許可變范圍，可按照測區(qū)所處電桿位置，分段記錄該在役電桿抗壓強(qiáng)度值，并與其設(shè)計值對比，確定該電桿混凝土的抗壓強(qiáng)度狀態(tài)，同時，需要分析在役電桿不同高度或者不同側(cè)面混凝土的抗壓強(qiáng)度值不同是否存在規(guī)律及其原因；
[0061]②根據(jù)檢測結(jié)果，判斷該在役電桿11的強(qiáng)度狀態(tài)，制定下一步的檢測方案，若需要，及時制定相應(yīng)的修復(fù)方案；
[0062]③按照步驟①、步驟②依次分析檢測的每根電桿11。
[0063](4)根據(jù)要求，編寫相應(yīng)的檢測報告。
[0064]上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進(jìn)行了描述，但并非對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種檢測在役電桿混凝土抗壓強(qiáng)度的儀器，其特征是:包括固定裝置、控制裝置和施力裝置，固定裝置包括螺桿、桿頭、螺帽和固定臺；控制裝置包括位移傳感器、壓力傳感器、操作板，施力裝置包括液壓缸和球體壓頭，其中，固定臺為兩臺，放置于電桿兩側(cè)，螺桿為兩根，且頂端固定桿頭，兩根螺桿分別貫穿兩個固定臺兩側(cè)，通過螺帽固定于固定臺上，液壓缸貫穿于一臺固定臺中心線上，球體壓頭連接液壓缸的內(nèi)側(cè)，與電桿接觸，位移傳感器、壓力傳感器固定于液壓缸和球體壓頭之間，操作板連接液壓缸的輸出端。
2.如權(quán)利要求1所述的一種檢測在役電桿混凝土抗壓強(qiáng)度的儀器，其特征是:所述螺桿為圓柱狀，外表面設(shè)有螺旋槽。
3.如權(quán)利要求1所述的一種檢測在役電桿混凝土抗壓強(qiáng)度的儀器，其特征是:所述桿頭為正六棱柱型，通過焊接固定于螺桿上。
4.如權(quán)利要求1所述的一種檢測在役電桿混凝土抗壓強(qiáng)度的儀器，其特征是:所述固定臺為“凹”型，且中間凹陷部分為圓心角為120°的弧形，且其直徑長度與電桿直徑長度相同。
5.如權(quán)利要求1所述的一種檢測在役電桿混凝土抗壓強(qiáng)度的儀器，其特征是:所述操作板包括主控制器、顯示屏和鍵盤。
6.如權(quán)利要求1所述的一種檢測在役電桿混凝土抗壓強(qiáng)度的儀器，其特征是:所述球體壓頭為鋼球。
7.一種采用上述檢測儀器的使用方法，其特征是:包括以下步驟: (1)前期準(zhǔn)備工作； (2)在役電桿混凝土抗壓強(qiáng)度`的現(xiàn)場檢測； (3)處理檢測結(jié)果。
8.如權(quán)利要求7所述的一種采用上述檢測儀器的使用方法，其特征是:所述步驟(1)具體包括: A)了解檢測區(qū)域電桿的情況，確定檢測區(qū)域及檢測電桿； B)制定檢測工作的技術(shù)方案，準(zhǔn)備基礎(chǔ)資料； C)調(diào)試儀器，保證儀器能準(zhǔn)確使用。
9.如權(quán)利要求7所述的一種采用上述檢測儀器的使用方法，其特征是:所述步驟(2)，具體包括以下步驟: I)確定好待檢測電桿后，先用肉眼檢查電桿表面情況，選定強(qiáng)度檢測區(qū)域，選定N個測區(qū)，每個測區(qū)選定M個測點，其中N、M為自然數(shù)，選擇測點時避開裂縫及集料外露明顯的地方； II)裝配儀器； III)測量一個測點，調(diào)整固定臺，測量下一個測點，重復(fù)操作，直到所有測點全部測量完畢。
10.如權(quán)利要求7所述的一種采用上述檢測儀器的使用方法，其特征是:所述步驟(3)具體包括: (a)推算各個測區(qū)的混凝土抗壓強(qiáng)度值:以每根電桿為單位進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，根據(jù)導(dǎo)出的檢測數(shù)據(jù)，每個測區(qū)的數(shù)據(jù)去掉最大值和最小值，求剩余檢測值的平均數(shù)，根據(jù)壓力、壓痕直徑與強(qiáng)度的關(guān)系，推定該測區(qū)混凝土強(qiáng)度，依次推出該根電桿各個測區(qū)的混凝土抗壓強(qiáng)度值； (b)判斷該在役電桿的強(qiáng)度狀態(tài):若各測區(qū)強(qiáng)度值的差值在允許范圍內(nèi)，求各測區(qū)強(qiáng)度的平均值作為該在役電桿混凝土抗壓強(qiáng)度值，并與其設(shè)計值對比，確定該電桿混凝土的抗壓強(qiáng)度狀態(tài)；若各測區(qū)強(qiáng)度值的差值超過了允許范圍，按照測區(qū)的電桿高度或者不同側(cè)面，分段記錄該在役電桿抗壓強(qiáng)度值，并與其設(shè)計值對比，確定該電桿混凝土的抗壓強(qiáng)度狀態(tài)； (C)制定修 復(fù)方案。
【文檔編號】G01N3/12GK103604701SQ201310624219
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月28日
【發(fā)明者】鄧化凌, 嚴(yán)黔, 李正立, 趙然杭, 任春鳳, 王興菊, 徐月華, 魏澤彪, 官慶朔, 趙睿, 薛霞, 申睿 申請人:國家電網(wǎng)公司, 山東電力研究院