CN103698495A

CN103698495A - 混凝土路面接缝传载能力测量装置

Info

Publication number: CN103698495A
Application number: CN201210366960.0A
Authority: CN
Inventors: 刘晓旭; 王兵; 高翌春; 梁伟伟
Original assignee: China Academy of Launch Vehicle Technology CALT; Beijing Aerospace Institute for Metrology and Measurement Technology
Current assignee: China Academy of Launch Vehicle Technology CALT; Beijing Aerospace Institute for Metrology and Measurement Technology
Priority date: 2012-09-28
Filing date: 2012-09-28
Publication date: 2014-04-02

Abstract

本发明属于公路无损检测领域，具体涉及一种混凝土路面接缝传载能力测量装置，目的是提供一种测量精度较高的混凝土路面接缝传载能力测量装置。其特征在于：它还包括压簧上限位板（2）、支架压簧（3）、刚性梁支架组件（4）、锥形座（5）和弯沉传感器组（6）。本发明将刚性梁支架与落锤式弯沉仪主体通过支架压簧连接在一起，并采用出锥形脱开结构，保证了运输及测量过程中该装置不与弯沉仪主体脱离；同时采用弯沉传感器外悬挂结构，同样采取柔性连接结构，减小了在测量过程中弯沉传感器所受的干扰，提高了弯沉测量精度：利用落锤式弯沉仪检测混凝土路面接缝传载能力，提供了判别精度与效率，避免了人工判别误差。

Description

混凝土路面接缝传载能力测量装置

技术领域

本发明属于公路无损检测领域，具体涉及一种混凝土路面接缝传载能力测量装置。

背景技术

水泥混凝土路面在施工过程中需要设置接缝，来减小路面因变形受到约束而产生的内应力，但接缝是路面结构的薄弱部位，会影响行车的稳定性，所以接缝的合理设计和施工是非常关键的一步，需要对接缝传载能力进行测量，减少由于接缝设计和施工不当所造成的路面过早毁坏起着至关重要的作用。

现有技术中通过贝克曼梁法来完成混凝土路面接缝传荷能力的评价。贝克曼梁法进行路面弯沉测量的基本原理是杠杆原理，即利用载重汽车对路面加载，通过百分表测得路面回弹变形。通过贝克曼梁对接缝处周边路面具有一定距离的几个点同时进行弯沉测量，再通过一定公式推导出接缝传荷系数，采用该系数评价混凝土路面的接缝传荷能力。由于贝克曼梁进行弯沉测量时主要依赖人工操作进行，并且需要在测量过程中搬运贝克曼梁，需要一定人力，效率不高，而且采用人工读数，主观性较大，测量精度较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种测量精度较高的混凝土路面接缝传载能力测量装置。

本发明是这样实现的：

一种混凝土路面接缝传载能力测量装置，包括落锤式弯沉仪主体，它还包括压簧上限位板、支架压簧、刚性梁支架组件、锥形座和弯沉传感器组；压簧上限位板为顶部带有端盖的金属制圆柱，压簧上限位板的顶部一侧安装在落锤式弯沉仪主体外侧；刚性梁支架组件用于安装弯沉传感器组；支架压簧安装在压簧上限位板和梁支架组件4上端面；锥形座安装在落锤式弯沉仪主体的底盘上端面上，用于支撑刚性梁支架组件。

如上所述的刚性梁支架组件包括锥形块、支架连接板、压簧下限位板和刚性梁支架；刚性梁支架为金属制长方体，支架连接板为金属制板状，3组共6个刚性梁支架通过4个固定连接成正方形的支架连接板连接，形成“T”字型；压簧下限位板为金属制圆柱状，2个压簧下限位板分别固定安装在与“T”字型刚性梁支架结构竖直方向的刚性梁支架相平行的两个支架连接板上端面的几何中心处；锥形块为金属制圆锥形，它通过螺钉固定在刚性梁支架的底面。

如上所述的支架压簧为金属制弹簧，它的上部套装在压簧上限位板下部外侧，下部套装在刚性梁支架组件的压簧下限位板上部外侧；刚性梁支架组件的4个锥形块落于落锤式弯沉仪主体底座上的4个锥形座内，同时通过2个支架压簧与落锤式弯沉仪主体上的2个压簧上限位板柔性连接。

如上锥形座为中部开有与锥形块相匹配的锥形孔的金属制圆柱，锥形座中部圆锥孔的最小横截面小于锥形块的最小横截面；锥形座安装在落锤式弯沉仪主体的底盘上端面上；锥形块下部伸入锥形座中部，与锥形座的锥形孔相接触。

如上所述的弯沉传感器组挂装在刚性梁支架组件上，六个弯沉传感器组分别挂在刚性梁支架结构“T”字型结构的三个边上。

如上所述的弯沉传感器组包括导向橡胶、U字盖、传感器外架、导向杆、传感器内架、传感器、传感器挂簧、磁铁、传感器过渡盘和锥形台；其中，传感器外架为金属制框架结构，U字盖为金属制U型结构，传感器外架底部开有锥形孔，顶端与U字盖固定连接；导向杆为金属制杆状，导向杆的顶部固定安装在传感器外架与U字盖的顶部中心处；传感器内架为金属制框架结构，传感器内架与导向杆底部连接，导向杆还通过传感器过渡盘与锥形台连接；传感器过渡盘为金属制圆盘状，传感器过渡盘的顶部连接传感器内架，底部连接锥形台；锥形台为金属制锥形，锥形台的顶部与传感器过渡盘底部连接，并落于传感器外架底部的锥形孔中；传感器为地震检波器，传感器与磁铁固定在一起，并通过磁铁的磁力与传感器过渡盘连接在一起；磁铁为圆环磁铁，传感器挂簧为拉簧，传感器拉簧将传感器外架与传感器内架柔性连接在一起。

如上所述的磁铁的厚度为5mm，内外环尺寸分别为φ6.5mm、φ25mm，材料为铷铁硼。

如上所述的传感器挂簧材料直径为0.8mm，中径为12mm。

如上所述的两个传感器挂簧将传感器外架与传感器内架柔性连接在一起，传感器挂簧在初始状态有拉伸量10~30mm。

本发明的有益效果是：

本发明将刚性梁支架与落锤式弯沉仪主体通过支架压簧连接在一起，并采用出锥形脱开结构，保证了运输及测量过程中该装置不与弯沉仪主体脱离；同时采用弯沉传感器外悬挂结构，同样采取柔性连接结构，减小了在测量过程中弯沉传感器所受的干扰，提高了弯沉测量精度：利用落锤式弯沉仪检测混凝土路面接缝传载能力，提供了判别精度与效率，避免了人工判别误差；采用了三个方向的测量支架，可以适应混凝土路面的各种接缝情况。

附图说明

图1是本发明的一种混凝土路面接缝传载能力测量装置的结构示意图；

图2 是图1中的刚性梁支架组件的结构示意图的俯视图；

图3是图1中的刚性梁支架组件的结构示意图的侧视图；

图4是图1中弯沉传感器组的结构示意图；

图5是图1中锥形块、锥形座配合结构示意图；

图6是本发明的一种混凝土路面接缝传载能力测量装置的测量状态图；

图7是本发明的一种混凝土路面接缝传载能力测量装置的测量状态的俯视图；

图中：1.落锤式弯沉仪主体，2.压簧上限位，3.支架压簧，4.刚性梁支架组件，5.锥形座，6.弯沉传感器组件，7.锥形块，8.支架连接板，9.压簧下限位，10.刚性梁支架，11.导向橡胶，12.U字盖，13.传感器外架，14.导向杆，15.传感器内架，16.传感器，17.传感器挂簧，18.磁铁，19.传感器过渡盘，20.锥形台。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的一种混凝土路面接缝传载能力测量装置进行介绍：

如图1所示，一种混凝土路面接缝传载能力测量装置，包括落锤式弯沉仪主体1、压簧上限位板2、支架压簧3、刚性梁支架组件4、锥形座5和弯沉传感器组6。

落锤式弯沉仪主体1为一种现有的路面检测设备，本发明装置安装于该设备上。压簧上限位2为顶部带有端盖的金属制圆柱状，它的顶部一侧安装在落锤式弯沉仪主体1外侧。在本实施例中，压簧上限位2为2个，它们对称安装在落锤式弯沉仪主体1两侧。

刚性梁支架组件4包括锥形块7、支架连接板8、压簧下限位板9和刚性梁支架10。如图2、3所示，刚性梁支架10为金属制长方体，支架连接板8为金属制板状，3组共6个刚性梁支架10通过4个固定连接成正方形的支架连接板8连接，形成“T”字型。压簧下限位板9为金属制圆柱状，共有2个，它们分别固定安装在与“T”字型刚性梁支架结构竖直方向的刚性梁支架10相平行的两个支架连接板8上端面的几何中心处。锥形块7为金属制圆锥形，它通过螺钉固定在刚性梁支架10的底面。

支架压簧3为金属制弹簧，它的上部套装在压簧上限位板2下部外侧，下部套装在刚性梁支架组件4的压簧下限位板9上部外侧。刚性梁支架组件的4个锥形块7落于落锤式弯沉仪主体底座上的4个锥形座内，同时通过2个支架压簧3与落锤式弯沉仪主体上的2个压簧上限位板2柔性连接。支架压簧3在初始状态有压缩量（10~20mm）。

锥形座5为中部开有与锥形块7相匹配的锥形孔的金属制圆柱，锥形座5中部圆锥孔的最小横截面小于锥形块7的最小横截面。如图5所示，锥形块7下部伸入锥形座5中部，与锥形座5的锥形孔相接触。锥形座5安装在落锤式弯沉仪主体1的底盘上端面上。

如图4所示，弯沉传感器组6挂装在刚性梁支架组件4上，六个弯沉传感器组6分别挂在刚性梁支架结构“T”字型结构的三个边上。它包括导向橡胶11、U字盖12、传感器外架13、导向杆14、传感器内架15、传感器16、传感器挂簧17、磁铁18、传感器过渡盘19和锥形台20。其中，传感器外架13为金属制框架结构，U字盖12为金属制U型结构，传感器外架13底部开有锥形孔，顶端与U字盖12通过螺钉固定连接。导向杆14为金属制杆状，它的顶部固定安装在传感器外架13与U字盖12的顶部中心处。传感器内架15为金属制框架结构，它通过螺钉与导向杆14底部连接，它还通过传感器过渡盘19与锥形台20连接。传感器过渡盘19为金属制圆盘状，它的顶部连接传感器内架15，底部连接锥形台20。锥形台20为金属制锥形，它的顶部与传感器过渡盘19底部螺纹连接，并落于传感器外架13底部的锥形孔中。传感器16为现有的地震检波器，用于检测路面弯沉值，它与磁铁18通过螺钉固定在一起，并通过磁铁18的磁力与传感器过渡盘19连接在一起。磁铁18为圆环磁铁，厚度为5mm，内外环尺寸分别为φ6.5mm、φ25mm，材料为铷铁硼。传感器挂簧17为拉簧，材料直径为0.8mm，中径为12mm。它将传感器外架13与传感器内架15柔性连接在一起；在本实施例中，两个传感器挂簧17将传感器外架13与传感器内架15柔性连接在一起，传感器挂簧17在初始状态有拉伸量（10~30mm）。

工作时，混凝土路面接缝传载能力测量装置安装在落锤式弯沉仪的底盘上，在运输过程及测量之前，刚性梁支架组件4在支架压簧3的预紧力作用下通过组件上的锥形块7定位于落锤式弯沉仪底盘上的锥形座5中。如图4所示；弯沉传感器组6底部平面略低于落锤式弯沉仪底盘底部一定距离（10~15mm），如图1所示；弯沉传感器组6悬挂在刚性梁支架组件4的悬臂梁上，并通过螺钉与其夹紧。如图6、7所示，测量时，落锤式弯沉仪底盘下降到路面，使刚性梁支架10上悬挂的相邻两个弯沉传感器组6位于路面接缝22的两侧。落锤式弯沉仪底盘接触地面，弯沉传感器组6内的传感器外架13底面也随后接触地面，并带动刚性梁支架组件4向上移动，使支架压簧3的压缩量加大，锥形块7与锥形座5脱离，同时弯沉传感器组6内的锥形台20底端接触地面，并将传感器内架15顶起一定距离，此处为20mm。落锤式弯沉仪进行测量，如图3右图所示，此时，传感器内架15与传感器外架13之间悬挂两根传感器挂簧17，无其他接触面，因此，测量时传感器外架13的滑动和振动由传感器挂簧17衰减，无法传递给传感器16，从而隔离其对测量结果的影响，提高了弯沉测量的精度。结束测量后，落锤式弯沉仪底盘提起，在支架压簧3的作用下，锥形块7重新定位到锥形座5中，同时传感器内架15在传感器挂簧17的作用下与传感器外架13贴合，恢复到初始状态，以便下次测量。传感器16测量的数据通过外接的电脑进行采集，以备后期处理。

Claims

1.一种混凝土路面接缝传载能力测量装置，包括落锤式弯沉仪主体（1），其特征在于：它还包括压簧上限位板（2）、支架压簧（3）、刚性梁支架组件（4）、锥形座（5）和弯沉传感器组（6）；压簧上限位板（2）为顶部带有端盖的金属制圆柱，压簧上限位板（2）的顶部一侧安装在落锤式弯沉仪主体（1）外侧；刚性梁支架组件（4）用于安装弯沉传感器组（6）；支架压簧（3）安装在压簧上限位板（2）和梁支架组件4上端面；锥形座（5）安装在落锤式弯沉仪主体（1）的底盘上端面上，用于支撑刚性梁支架组件（4）。

2.根据权利要求1所述的混凝土路面接缝传载能力测量装置，其特征在于：所述的刚性梁支架组件（4）包括锥形块（7）、支架连接板（8）、压簧下限位板（9）和刚性梁支架（10）；刚性梁支架（10）为金属制长方体，支架连接板（8）为金属制板状，3组共6个刚性梁支架（10）通过4个固定连接成正方形的支架连接板（8）连接，形成“T”字型；压簧下限位板（9）为金属制圆柱状，2个压簧下限位板分别固定安装在与“T”字型刚性梁支架结构竖直方向的刚性梁支架（10）相平行的两个支架连接板（8）上端面的几何中心处；锥形块（7）为金属制圆锥形，它通过螺钉固定在刚性梁支架（10）的底面。

3.根据权利要求2所述的混凝土路面接缝传载能力测量装置，其特征在于：所述的支架压簧（3）为金属制弹簧，它的上部套装在压簧上限位板（2）下部外侧，下部套装在刚性梁支架组件（4）的压簧下限位板（9）上部外侧；刚性梁支架组件（4）的4个锥形块（7）落于落锤式弯沉仪主体底座上的4个锥形座内，同时通过2个支架压簧（3）与落锤式弯沉仪主体上的2个压簧上限位板（2）柔性连接。

4.根据权利要求1所述的混凝土路面接缝传载能力测量装置，其特征在于：锥形座（5）为中部开有与锥形块（7）相匹配的锥形孔的金属制圆柱，锥形座（5）中部圆锥孔的最小横截面小于锥形块（7）的最小横截面；锥形座（5）安装在落锤式弯沉仪主体（1）的底盘上端面上；锥形块（7）下部伸入锥形座（5）中部，与锥形座（5）的锥形孔相接触。

5.根据权利要求1所述的混凝土路面接缝传载能力测量装置，其特征在于：所述的弯沉传感器组（6）挂装在刚性梁支架组件（4）上，六个弯沉传感器组（6）分别挂在刚性梁支架结构“T”字型结构的三个边上。

6.根据权利要求1所述的混凝土路面接缝传载能力测量装置，其特征在于：所述的弯沉传感器组（6）包括导向橡胶（11）、U字盖（12）、传感器外架（13）、导向杆（14）、传感器内架（15）、传感器（16）、传感器挂簧（17）、磁铁（18）、传感器过渡盘（19）和锥形台（20）；其中，传感器外架（13）为金属制框架结构，U字盖（12）为金属制U型结构，传感器外架（13）底部开有锥形孔，顶端与U字盖（12）固定连接；导向杆（14）为金属制杆状，导向杆（14）的顶部固定安装在传感器外架（13）与U字盖（12）的顶部中心处；传感器内架（15）为金属制框架结构，传感器内架（15）与导向杆（14）底部连接，导向杆（14）还通过传感器过渡盘（19）与锥形台（20）连接；传感器过渡盘（19）为金属制圆盘状，传感器过渡盘（19）的顶部连接传感器内架（15），底部连接锥形台（20）；锥形台（20）为金属制锥形，锥形台（20）的顶部与传感器过渡盘（19）底部连接，并落于传感器外架（13）底部的锥形孔中；传感器（16）为地震检波器，传感器（16）与磁铁（18）固定在一起，并通过磁铁（18）的磁力与传感器过渡盘（19）连接在一起；磁铁（18）为圆环磁铁，传感器挂簧（17）为拉簧，传感器拉簧将传感器外架（13）与传感器内架（15）柔性连接在一起。

7.根据权利要求6所述的混凝土路面接缝传载能力测量装置，其特征在于：所述的磁铁（18）的厚度为5mm，内外环尺寸分别为φ6.5mm、φ25mm，材料为铷铁硼。

8.根据权利要求6所述的混凝土路面接缝传载能力测量装置，其特征在于：所述的传感器挂簧（17）材料直径为0.8mm，中径为12mm。

9.根据权利要求6所述的混凝土路面接缝传载能力测量装置，其特征在于：所述的两个传感器挂簧（17）将传感器外架（13）与传感器内架（15）柔性连接在一起，传感器挂簧（17）在初始状态有拉伸量10~30mm。