CN109060541A - 一种钢混凝土组合梁检测装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢混凝土组合梁检测装置，所述检测装置包括钢混凝土组合梁、控制系统、液压系统和检测系统；钢混凝土组合梁包括混凝土立柱、连接板、钢梁贯入部分、贯入主筋、混凝土板、横向钢梁；所述混凝土立柱上下端面设置有连接板，混凝土立柱中段位置设置有钢梁贯入部分，钢梁贯入部分和横向钢梁为一个整体，横向钢梁的表面通过栓钉与混凝土板连接成一个整体，在横向钢梁和混凝土板之间设置有贯入主筋。本发明的优点是：实现钢混凝土组合梁在不同的构件组成和载荷加载条件下出现的不同的情况模拟检测。

Description

一种钢混凝土组合梁检测装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种建筑施工检测装置，更具体的说，是涉及一种钢混凝土组合梁检测装置及其使用方法。

背景技术

钢混凝土组合梁结合了混泥土和钢材的优点，具有良好的抗拉抗弯曲性能的同时具有混泥土的抗压性能，被广泛的应用在基础工程、大型的建筑，及工业建筑中，然而对其安全性能、失效机制抗疲劳等进行检测的专业设备很少。

经检索CN201710984555.8一种简易的组合梁综合实验装置，采用手动加载力、传感器来检测加载力，用支座固定组合梁，以两个矩形梁叠起来组成的组合梁为主体，通过改变组合梁的加载力、组合梁材料，对同材料自由叠放组合梁、同材料螺栓连接组合梁、同种材料锲块连接组合梁、不同材料自由叠放组合梁、不同材料螺栓连接组合梁、不同材料锲块连接组合梁等多种实验模式进行试验。该实验装置采用的是手动加载力、传感器来检测加载力，该装置只能检测静载荷下组合梁的受力情况，该方法局性性很大、无法模拟钢混凝土组合梁现场环境，存在检测点遗漏等问题。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，而提供一种实用性强、检测全面便捷的一种钢混凝土组合梁检测装置。

本发明的一种钢混凝土组合梁检测装置，所述检测装置包括钢混凝土组合梁、控制系统、液压系统和检测系统；

钢混凝土组合梁包括混凝土立柱、连接板、钢梁贯入部分、贯入主筋、混凝土板、横向钢梁；所述混凝土立柱上下端面设置有连接板，混凝土立柱中段位置设置有钢梁贯入部分，钢梁贯入部分和横向钢梁为一个整体，横向钢梁的表面通过栓钉与混凝土板连接成一个整体，在横向钢梁和混凝土板之间设置有贯入主筋；

所述检测系统包括左检测台立柱、右检测台立柱、水平横梁、静载荷模拟装置、动载荷模拟装置、监测安装座、高频冲击座，在混凝土立柱上间隔200cm安装监测传感器；监测传感器通过信号导线和数据采集模块连接，数据采集模块通过通讯模块和数据监测数据库连接，数据监测数据库存储在计算机终端，监测安装座通过地脚螺栓安装在检测装置的混凝土基础固定连接；

所述液压系统包括高频冲击座、冲击器、主泵、电机、主溢流阀、信号发生器、副泵、液压马达、一号换向阀、二号换向阀、蓄能缓冲器、高频换向阀；混凝土基础的中间部位设置有一个安装空间放置高频冲击座，高频冲击座和监测安装座接触连接，高频冲击座通过连接法兰和冲击器连接，冲击器通过液压管道和高频换向阀连接，高频换向阀的转轴和液压马达连接，液压马达通过液压管道和副泵、油箱连接，高频换向阀通过液压管道和主泵连接，主泵和电机连接，主泵和高频换向阀液压管道上安装有蓄能缓冲器及主溢流阀；

钢混凝土组合梁的上半段通过连接装置和动载荷模拟装置连接，动载荷模拟装置5安装在左检测台立柱且通过液压管道和二号换向阀连接，钢混凝土组合梁的上表面和静载荷模拟装置接触连接，静载荷模拟装置通过连接法兰安装在水平横梁的下表面且通过液压管道和一号换向阀，水平横梁安装在左检测台立柱和右检测台立柱的上方；

所述控制系统包括计算机终端、压力传感器、中央信号处理器、信号转化器、电控比例调速阀，压力传感器安装在各个载荷模拟装置的输入管道上，用于监测载荷压力值，压力传感器通过导线和信号转化器连接，信号转化器见信号转化成数字信号发送给中央信号处理器，中央信号处理器将数据发送给计算机终端进行处理反馈，信号处理器获得反馈指令后再通过信号转化器发送控制指令给电控比例调速阀和信号发生器，电控比例调速阀调节各个载荷模拟装置压力、信号发生器控制电机的转速控制输出流量。

所述一号换向阀、二号换向阀为三位四通电磁换向阀，常态为开启状态，当液压系统的压力和流量变化值达到系统设定值时，三位四通电磁换向阀为闭合状态。一号换向阀从中间位置换向到左右两侧时可以加载水平左右载荷，根据换向频率可实现左右剪切力的模拟试验检测，二号换向阀换向可实现静载荷的加载，实现静力载荷试验研究，高频换向阀可是模拟不同频率的振动输出。

监测传感器由上层的迭层薄膜、中间的电阻片、下表面的塑料薄膜组成，电阻片通过导线和测量模块连接，测量模块和数据采集模块连接，数据采集模块通过通讯模块和计算机终端连接。

本发明还公开了一种钢混凝土组合梁检测装置的使用方法，所述使用方法包括以下步骤；

步骤1、确定钢混凝土组合梁的结构设计；根据钢混凝土组合梁的结构设计，建立装配式钢混凝土组合梁三维模型，对三维模型进行各相载荷的施加，计算钢混凝土组合梁在实际应用过程中能够承受的形变极限载荷大小和容易发生断裂的薄弱点，优化钢混凝土组合梁的结构设计，再确定监测传感器器数量和位置同时根据钢混凝土组合梁需要施加的载荷大小，确定静载荷模拟装置、动载荷模拟装置的型号及配套液压系统部件的型号；

步骤2、制作钢混凝土组合梁；横向钢梁采用工字型钢梁，通过栓钉与混凝土板连接,贯入主筋的直径为20mm和横向钢梁66的表面焊接固定,混凝土板的厚度35mm；混凝土板由C40混凝土浇筑形成，监测传感器采用耐高温的AB胶安装在横向钢梁和混凝土立柱的表面且布置间距为200mm；

步骤3、测试阶段；根据步骤一计算所得到的钢混凝土组合梁的每个部位的形变极限载荷，通过静载荷模拟装置、动载荷模拟装置的不同方向施加载荷及冲击器产生不同频率的振动波形进行验算；

步骤4、数据处理；监测传感器产生的监测数据通过数据采集模块进行采集，数据采集模块通过通讯模块和数据监测数据库连接，数据监测数据库存储在计算机终端，按照钢混凝土组合梁的横向截面和位移值估算。

本发明的有益效果是：1、结构简单，实用性强，实现钢混凝土组合梁在不同的构件组成和载荷加载条件下出现的不同的情况模拟，三维模型数值建模形，并结合位移传感器、百分表量等验证变极限载荷大小和容易发生变形的薄弱点，预先优化加载模型中可能存在的问题，可以实现疲劳荷载输出、极限载荷加载、嵌固深度振动频率等参数进行试验分析，可以有效还原现实可能出现的施工复杂情况，使检测更加精准。

附图说明

图1 为本发明的整体结构示意图；

图2 为本发明的钢混凝土组合梁的连接示意图；

图3 为本发明的钢混凝土组合梁的剖面示意图；

图4 为本发明的控制系统的结构示意图；

图5 为本发明的监测传感器的结构示意图；

图中：左检测台立柱1、右检测台立柱2、水平横梁3、静载荷模拟装置4、动载荷模拟装置5、钢混凝土组合梁6、监测安装座7、高频冲击座8、冲击器9、主泵10、电机11、主溢流阀12、信号发生器13、副泵14、液压马达15、一号换向阀16、二号换向阀17、蓄能缓冲器18、高频换向阀19、监测传感器20、迭层薄膜21、电阻片22、塑料薄膜23；混凝土立柱61、连接板62、钢梁贯入部分63、贯入主筋64、混凝土板65、横向钢梁66。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述。

本发明的一种钢混凝土组合梁检测装置，所述检测装置包括钢混凝土组合梁、控制系统、液压系统和检测系统；

钢混凝土组合梁6包括混凝土立柱61、连接板62、钢梁贯入部分63、贯入主筋64、混凝土板65、横向钢梁66；所述混凝土立柱61上下端面设置有连接板62，混凝土立柱61中段位置设置有钢梁贯入部分63，钢梁贯入部分63和横向钢梁66为一个整体，横向钢梁66的表面通过栓钉与混凝土板65连接成一个整体，在横向钢梁66和混凝土板65之间设置有贯入主筋64；

所述检测系统包括左检测台立柱1、右检测台立柱2、水平横梁3、静载荷模拟装置4、动载荷模拟装置5、监测安装座7、高频冲击座8，在混凝土立柱61上间隔200cm安装监测传感器20；监测传感器20通过信号导线和数据采集模块连接，数据采集模块通过通讯模块和数据监测数据库连接，数据监测数据库存储在计算机终端，监测安装座7通过地脚螺栓安装在检测装置的混凝土基础固定连接；

所述液压系统包括高频冲击座8、冲击器9、主泵10、电机11、主溢流阀12、信号发生器13、副泵14、液压马达15、一号换向阀16、二号换向阀17、蓄能缓冲器18、高频换向阀19；混凝土基础的中间部位设置有一个安装空间放置高频冲击座8，高频冲击座8和监测安装座7接触连接，高频冲击座8通过连接法兰和冲击器9连接，冲击器9通过液压管道和高频换向阀19连接，高频换向阀19的转轴和液压马达15连接，液压马达15通过液压管道和副泵14、油箱连接，高频换向阀19通过液压管道和主泵10连接，主泵10和电机11连接，主泵10和高频换向阀19液压管道上安装有蓄能缓冲器18及主溢流阀12；

钢混凝土组合梁6的上半段通过连接装置和动载荷模拟装置5连接，动载荷模拟装置5安装在左检测台立柱1且通过液压管道和二号换向阀17连接，钢混凝土组合梁6的上表面和静载荷模拟装置4接触连接，静载荷模拟装置4通过连接法兰安装在水平横梁3的下表面且通过液压管道和一号换向阀16，水平横梁3安装在左检测台立柱1和右检测台立柱2的上方；

所述控制系统包括计算机终端、压力传感器、中央信号处理器、信号转化器、电控比例调速阀，压力传感器安装在各个载荷模拟装置的输入管道上，用于监测载荷压力值，压力传感器通过导线和信号转化器连接，信号转化器见信号转化成数字信号发送给中央信号处理器，中央信号处理器将数据发送给计算机终端进行处理反馈，信号处理器获得反馈指令后再通过信号转化器发送控制指令给电控比例调速阀和信号发生器，电控比例调速阀调节各个载荷模拟装置压力、信号发生器控制电机的转速控制输出流量。

所述一号换向阀16、二号换向阀17为三位四通电磁换向阀，常态为开启状态，当液压系统的压力和流量变化值达到系统设定值时，三位四通电磁换向阀为闭合状态。

监测传感器由上层的迭层薄膜、中间的电阻片、下表面的塑料薄膜组成，电阻片通过导线和测量模块连接，测量模块和数据采集模块连接，数据采集模块通过通讯模块和计算机终端连接。

本发明还公开了一种钢混凝土组合梁检测装置的使用方法，所述使用方法包括以下步骤；

步骤1、确定钢混凝土组合梁6的结构设计；根据钢混凝土组合梁6的结构设计，建立装配式钢混凝土组合梁6三维模型，对三维模型进行各相载荷的施加，计算钢混凝土组合梁6在实际应用过程中能够承受的形变极限载荷大小和容易发生断裂的薄弱点，优化钢混凝土组合梁6的结构设计，再确定监测传感器器数量和位置同时根据钢混凝土组合梁6需要施加的载荷大小，确定静载荷模拟装置4、动载荷模拟装置5的型号及配套液压系统部件的型号；

步骤2、制作钢混凝土组合梁6；横向钢梁66采用工字型钢梁，通过栓钉与混凝土板65连接,贯入主筋64的直径为20mm和横向钢梁66的表面焊接固定,混凝土板65的厚度35mm；混凝土板由C40混凝土浇筑形成，监测传感器采用耐高温的AB胶安装在横向钢梁66和混凝土立柱61的表面且布置间距为200mm；为防止混泥土浇筑成型过程中破坏监测传感器中断线路，监测传感器安装完毕后采用万用表检测线路是否连接，再采用环氧树脂和低分子聚酰胺树脂1：2的混合物涂抹在监测传感器四周；

步骤3、测试阶段；根据步骤一计算所得到的钢混凝土组合梁6的每个部位的形变极限载荷，通过静载荷模拟装置4、动载荷模拟装置5的不同方向施加载荷及冲击器产生不同频率的振动波形进行验算；

步骤4、数据处理；监测传感器产生的监测数据通过数据采集模块进行采集，数据采集模块通过通讯模块和数据监测数据库连接，数据监测数据库存储在计算机终端，按照钢混凝土组合梁6的横向截面和位移值估算。数据采集模块采用DATA LOGGER 7V13数据采集器和终端计算机内的7Vlog软件共同完成；钢混凝土组合梁6的动载荷模拟装置产生的动态应变和动态挠度采用INV306U 信号采集处理分析仪、动态应变议及终端计算机内CoinvDASP.E.T软件共同完成。计算机终端发出自动可调的激励信号给控制系统的信号处理器，实现电控比例调速阀的自动调节，由压力传感器的监测反馈和监测传感器反馈补偿构成了系统双闭环反馈结构系统，在负载突然发生变化时，该系统可有效的进行避免，确保系统的稳定性能，提高不同负载情况的监测精度。

还可以钢混凝土组合梁6的表面安装百分表量和位移传感器测量挠度，由TDS-303采集记录数据。位移传感器安装在组合梁的受力处，利用位移传感器的监测数据和数据采集模块采集模块采集的数据进行比对，可以更加精准的反应出监测数据是否存在准确。

本发明使用时一号换向阀16从中间位置换向到左右两侧时可以加载钢混凝土组合梁6现实使用的负载，二号换向阀17换向可实现动载荷模拟装置5纵向剪切力和纵向载荷的加载，实现静力载荷和动力载荷试验研究，高频换向阀19可是模拟不同频率的振动输出，可模拟如地震、生产厂房等特殊极端振动情况下的组合梁的受力情况分析。

通过二号换向阀17不停换向使得动载荷模拟装置5重复加载模拟疲劳荷载输出,可检测梁的组合梁刚度退化与荷载循环次数的关系。

二号换向阀17不换向，通过激励信号给控制系统让动载荷模拟装置5输出不同载荷可检测不同载荷下钢混凝土组合梁6的受力情况，抗屈服极限载荷的大小。

本发明可以实现钢混凝土组合梁6在不同的构件组成和载荷加载条件下出现的不同的情况模拟，三维模型数值建模形，并结合位移传感器、百分表量等验证变极限载荷大小和容易发生变形的薄弱点，预先优化加载模型中可能存在的问题，可以实现疲劳荷载输出、极限载荷加载、嵌固深度振动频率等参数进行试验分析，可以有效还原现实可能出现的施工复杂情况，使检测更加精准。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种钢混凝土组合梁检测装置，其特征是，所述检测装置包括钢混凝土组合梁、控制系统、液压系统和检测系统；

钢混凝土组合梁包括混凝土立柱、连接板、钢梁贯入部分、贯入主筋、混凝土板、横向钢梁；所述混凝土立柱上下端面设置有连接板，混凝土立柱中段位置设置有钢梁贯入部分，钢梁贯入部分和横向钢梁为一个整体，横向钢梁的表面通过栓钉与混凝土板连接成一个整体，在横向钢梁和混凝土板之间设置有贯入主筋；

所述检测系统包括左检测台立柱、右检测台立柱、水平横梁、静载荷模拟装置、动载荷模拟装置、监测安装座、高频冲击座，在混凝土立柱上间隔200cm安装监测传感器；监测传感器通过信号导线和数据采集模块连接，数据采集模块通过通讯模块和数据监测数据库连接，数据监测数据库存储在计算机终端，监测安装座通过地脚螺栓安装在检测装置的混凝土基础固定连接；

所述液压系统包括高频冲击座、冲击器、主泵、电机、主溢流阀、信号发生器、副泵、液压马达、一号换向阀、二号换向阀、蓄能缓冲器、高频换向阀；混凝土基础的中间部位设置有一个安装空间放置高频冲击座，高频冲击座和监测安装座接触连接，高频冲击座通过连接法兰和冲击器连接，冲击器通过液压管道和高频换向阀连接，高频换向阀的转轴和液压马达连接，液压马达通过液压管道和副泵、油箱连接，高频换向阀通过液压管道和主泵连接，主泵和电机连接，主泵和高频换向阀液压管道上安装有蓄能缓冲器及主溢流阀；

钢混凝土组合梁的上半段通过连接装置和动载荷模拟装置连接，动载荷模拟装置安装在左检测台立柱且通过液压管道和二号换向阀连接，钢混凝土组合梁的上表面和静载荷模拟装置接触连接，静载荷模拟装置通过连接法兰安装在水平横梁的下表面且通过液压管道和一号换向阀，水平横梁安装在左检测台立柱和右检测台立柱的上方；

所述控制系统包括计算机终端、压力传感器、中央信号处理器、信号转化器、电控比例调速阀，压力传感器安装在各个载荷模拟装置的输入管道上，用于监测载荷压力值，压力传感器通过导线和信号转化器连接，信号转化器见信号转化成数字信号发送给中央信号处理器，中央信号处理器将数据发送给计算机终端进行处理反馈，信号处理器获得反馈指令后再通过信号转化器发送控制指令给电控比例调速阀和信号发生器，电控比例调速阀调节各个载荷模拟装置压力、信号发生器控制电机的转速控制输出流量。

2.根据权利要求1所述的一种钢混凝土组合梁检测装置，其特征是，所述一号换向阀、二号换向阀为三位四通电磁换向阀，常态为开启状态，当液压系统的压力和流量变化值达到系统设定值时，三位四通电磁换向阀为闭合状态。

3.根据权利要求1所述的一种钢混凝土组合梁检测装置，其特征是，监测传感器由上层的迭层薄膜、中间的电阻片、下表面的塑料薄膜组成，电阻片通过导线和测量模块连接，测量模块和数据采集模块连接，数据采集模块通过通讯模块和计算机终端连接。

4.根据权利要求书1所述的一种钢混凝土组合梁检测装置的使用方法，其特征是，所述使用方法包括以下步骤；

步骤1、确定钢混凝土组合梁的结构设计；根据钢混凝土组合梁的结构设计，建立装配式钢混凝土组合梁三维模型，对三维模型进行各相载荷的施加，计算钢混凝土组合梁在实际应用过程中能够承受的形变极限载荷大小和容易发生断裂的薄弱点，优化钢混凝土组合梁的结构设计，再确定监测传感器器数量和位置同时根据钢混凝土组合梁需要施加的载荷大小，确定静载荷模拟装置、动载荷模拟装置的型号及配套液压系统部件的型号；

步骤2、制作钢混凝土组合梁；横向钢梁采用工字型钢梁，通过栓钉与混凝土板连接,贯入主筋的直径为20mm和横向钢梁的表面焊接固定,混凝土板的厚度35mm；混凝土板由C40混凝土浇筑形成，监测传感器采用耐高温的AB胶安装在横向钢梁和混凝土立柱的表面且布置间距为200mm；

步骤3、测试阶段；根据步骤一计算所得到的钢混凝土组合梁的每个部位的形变极限载荷，通过静载荷模拟装置、动载荷模拟装置的不同方向施加载荷及冲击器产生不同频率的振动波形进行验算；

步骤4、数据处理；监测传感器产生的监测数据通过数据采集模块进行采集，数据采集模块通过通讯模块和数据监测数据库连接，数据监测数据库存储在计算机终端，按照钢混凝土组合梁的横向截面和位移值估算。