CN109298073A - 地震波法水泥路面板底脱空检测仪及检测方法 - Google Patents

Abstract

地震波法水泥路面板底脱空检测仪及检测方法，主要包括电源开关、启动按钮、上行到位指示灯、夹紧指示灯、电脑等。地震波法水泥路面板底脱空检测仪的检测方法，包括如下步骤：步骤(1)产生振动；步骤(2)采集信号；步骤(3)启动落锤要求；步骤(4)存储采集数据；步骤(5)选择检测点；步骤(6)判断是否脱空。本发明运用加速度传感器采集路面板的微地震动，利用地震波的原理，从源头上检测脱空问题，结果更贴合实际，更加真实有效；操作简便；检测快速、准确；造价低。

Description

地震波法水泥路面板底脱空检测仪及检测方法

技术领域

本发明涉及检测领域，尤其是水泥路面板脱空检测领域。

背景技术

水泥路面板底脱空是指水泥混凝土路面的不连续，如果处理不及时会引起断角、断板等病害，影响道路的使用寿命。在该种病害的位置可能出现道路承载力下降，如不及时处理路面会出现唧浆、龟裂等病害。由于脱空发生在路面下，表面没有明显破坏特征，属于水泥路面病害中较难处治的病害之一。由于脱空病害对路面的使用性能的重要影响，国内外道路工作者对脱空检测与处治做了大量研究。目前，水泥路面脱空的判别方法主要有以下几类：外观判别法，包括人工观测车辆经过时板的震动状况,下雨天时接缝的唧水、唧泥现象等，板缝边缘有无泥浆沉积物等；撞击法，用铁钎敲击板边，根据不同的声音判断是否脱空，此方法需要经验丰富者才能进行判断，而且只能判断出有明显脱空的板块；弯沉判别法，采用贝克曼梁测量相邻两块板的弯沉，根据承载板的弯沉值及承载板与未承载板的弯沉差进行综合判断；多级荷载回归法，该方法采用FWD进行多级荷载加载，绘制不同荷载弯沉回归线，进行脱空判断；反演分析法通过FWD测定路面弯沉值，反算路面结构各层模量，采用板边理论弯沉值与实测弯沉值对比进行脱空判断；声振法该方法利用声音传感器采集通过标准锤敲击水泥路面的声音信号，分析声音信号的特征，通过声音的特征信息来判断水泥板是否脱空。上述方法中，外观判别法和人工撞击法操作简单，人为因素多准确性差，而且无法定量化，弯沉判别法计算简单但是精度不高，不能精确定量，其确定的脱空标准还与结构有关，针对不同结构需对脱空标准进行校正，不具有广泛的适用性；反演分析法由不同的反算程序得到的结果也不相同；多级荷载回归法由于依赖于检测设备FWD决定了检测费用要比其他检测方法高很多，此外，需要加铺改造的路段多为正在通车的路段，为了不影响交通加铺时通常只封闭一个车道的一段路，FWD由于体积庞大不便于检测靠近通车一侧的板角，不便于掉头(高速公路出入控制，双向分向行驶)；声振法由于对声音操作简单，所以外界声音对声音传感器的影响很大，导致检测结果不准确，因此，在检测和注浆验收时会有很多不便。故实际生产急需一种检测方法具有操作方便、灵活、快速、准确、造价低的特性。

发明内容

本发明的目的是提供一种操作方便、灵活、快速、准确、造价低的地震波法水泥路面板底脱空检测仪及检测方法。

本发明的地震波法水泥路面板底脱空检测仪，包括有电源开关、启动按钮、上行到位指示灯、夹紧指示灯、电脑、定滑轮、提升锁链、棒体、卡块、加速度传感器、信号采集仪、抓锤爪B、电机、齿轮、蓄电池、定位环、电荷放大器、信号转换器、螺栓、锤体、车体、前轮、支座、后轮、轮轴、支撑板、车那手、转轴、支撑棒、抓锤爪A和细绳。

其中，车体为中空壳体，在车体的下表面固定连接两组支座。在每组支座之间分别通过转轴连接一个前轮。在车体的下部插接轮轴，轮轴的两端延伸至车体的外部，轮轴的两端分别与后轮相连。在车体内固定支撑板，在支撑板上设有信号采集仪，在车体内壁上固定信号转换器、电荷放大器和蓄电池，在电荷放大器的下部连接加速度传感器。在车体的下表面设有通孔，加速度传感器可通过通孔，延伸放置在车体的下部，加速度传感器放置在被检测路面上。车体的上部设有电脑，电脑的PC端内设有平均加速度采集软件、最大加速度采集软件和脱空判别程序，电脑PC端与信号采集仪相连接，信号采集仪与蓄电池相连接。信号采集仪、信号转换器、电荷放大器、加速度传感器依次相连接。电脑用来处理计算试验结果；加速度传感器，用来接收落锤锤击路面板的振动信号；信号采集仪，用来采集加速度传感器接收的震动信号；蓄电池，为整个装置供电；电荷放大器，用来电荷放大器将所采集的加速度信号放大；信号转换器，将放大的加速度信号进行模/数转换。在车体内壁固定电机，电机的输出端与齿轮相连接，在齿轮上设有钢丝绳，钢丝绳的一端与齿轮相连接，钢丝绳的另一端延伸至车体的外壁，固定在棒体的外壁上。在车体的前部固定支撑棒，在支撑棒的上端设有落锤提升机构。在落锤提升机构上套接提升锁链，提升锁链的一端固定在支撑棒上，提升锁链的另一端与棒体的上端相连。在支撑板与车体前部之间固定若干定位环，棒体从上至下依次穿过定位环。在车体前部固定若干抓锤爪A，在棒体外部固定若干抓锤爪B，抓锤爪A和抓锤爪B位置相对应。抓锤爪A和抓锤爪B之间的距离大于棒体的外径。棒体上设有卡块，卡块的外径大于抓锤爪A和抓锤爪B之间的距离。棒体的下端呈棒体下端呈双凸状，且下端有一圆锥形内凹；锤体由一个梯形圆锥体和一个半球形体结合而成，结合的部位有凸块，凸块内有3个以上通孔，棒体和锤体的圆锥形部位的角度相同，棒体有与锤体的通孔相应的通孔，棒体和锤体由螺栓固定在一起，形成落锤。在车体的外壁上设有电源开关、上行到位指示灯、夹紧指示灯和启动按钮。蓄电池、电源开关、启动按钮、上行到位指示灯、夹紧指示灯、电机串联在同一电路中。

进一步地，凹槽之间通过固定轴相连，在固定轴上插接定滑轮，凹槽、固定轴和定滑轮组成落锤提升机构。

进一步地，棒体和锤体之间垫有相应通孔的塑胶垫圈。

进一步地，落锤的棒体上的凸块与棒体上端之间有塑胶包层。

进一步地，每个定位环内壁固定着细绳，细绳数量大于等于三根，细绳使落锤的棒体不会碰到定位环而产生振动。

进一步地，抓锤爪A和抓锤爪B外部套接塑胶包层。

进一步地，在车体上固定车把手。

地震波法水泥路面板底脱空检测仪的检测方法，包括如下步骤：

步骤(1)产生振动：将检测仪合理安置到检测点路面后，打开落锤开关，使落锤敲击水泥路面，路面板产生振动；

步骤(2)采集信号：加速度传感器获得水泥路面的微地震波振动后，通过信号采集仪，最终传递到PC端，由电脑的PC端进行后续处理；

步骤(3)启动落锤要求：在每个检测点启动落锤锤击路面板三次，力锤高度为10cm～20cm，每次锤击力锤高度均保持一致；对于不同检测点力锤高度均保持一致；

步骤(4)存储采集数据：用力锤锤击路面板时，用加速度传感器采集路面板所产生的加速度信号，经电荷放大器将所采集的加速度信号放大，再用信号转换器将放大的加速度信号进行模/数转换，经多通道集成器集成后储存在计算机中；存储三次锤击所采集的数据；

步骤(5)选择检测点：选择下一个检测点，重复步骤1～步骤3；选择检测点数量不小于三个，直到完成所有检测点的锤击采集数据为止；

步骤(6)判断是否脱空：完成所有检测点的锤击检测数据后，将每个检测点的检测结果，通过加速度传感器采集，得出加速度时程曲线，由加速度时程曲线获得各检测点的最大加速度，对比所有检测点的最大加速度值，取最小的三个最大加速度值进行平均获得均值；若检测点最大加速度值/均值大于3，则认为此路面板下地基脱空；若检测点最大加速度值/均值≤3，则认为此路面板下地基非脱空。

进一步地，在步骤(1)中，加速度传感器距力锤敲击点的距离为1cm-3cm；在每个检测点该距离均保持一致。

本发明的地震波法水泥路面板底脱空检测仪在使用时，开启总电源开关获得电源，按下启动按钮后，抓锤机构夹紧落锤，夹紧指示灯亮，提升锁链带动抓锤机构上升，落锤上升到一定的高度停止，同时降落加速度传感器至紧贴路面，上行到位指示灯亮；按下启动按钮后，抓锤机构松开，夹紧指示灯灭，上行到位指示灯灭，落锤自由下落，落锤锤击路面板上表面，锤击点处会发生竖向振动，并向四周传递，布置在锤击点附近的加速度传感器会识别该位置处路面的竖向加速度信号。加速度传感器再将信号传给电荷放大器，经由电荷放大器将信号放大传给信号转换器，将振动信号转化为电信号传给信号采集仪，最终由电脑PC端接收处理由信号采集仪采集的信息，并生成试验结果。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

(1)运用加速度传感器采集路面板的微地震动，利用地震波的原理，从源头上检测脱空问题，结果更贴合实际，更加真实有效；

(2)操作简便；

(3)检测快速、准确；

(4)造价低。

附图说明

图1是本发明的地震波法水泥路面板底脱空检测仪的工作过程示意简图；

图2是本发明的内部结构示意图；

图3是本发明的主视示意图；

图4是本发明的落锤的结构示意图；

图5是本发明的落锤的俯视示意图；

图6是本发明的定位环的俯视图；

图7是本发明的蓄电池、电源开关、启动按钮、上行到位指示灯、夹紧指示灯、电机连接电路简图。

图8是本发明的地震波法水泥路面板底脱空检测仪检测方法的工作过程示意简图；

图中：1-电源开关，2-启动按钮，3-上行到位指示灯，4-夹紧指示灯，5-电脑，6-定滑轮，7-提升锁链，8-棒体，9-卡块，10-加速度传感器，11-信号采集仪，12-抓锤爪B，13-电机，14-齿轮，15-蓄电池，16-定位环，17-电荷放大器，18-信号转换器，19-螺栓，20-锤体，21-车体，22-前轮，23-支座、24-后轮，25-轮轴，26-支撑板，27-车那手，28-转轴，29-支撑棒，30-抓锤爪A，31-细绳。

具体实施方式

在图1至图8所示的示意简图中，车体21为中空壳体，在车体上固定车把手27。在车体的下表面固定连接两组支座23。在每组支座之间分别通过转轴28连接一个前轮22。在车体的下部插接轮轴25，轮轴的两端延伸至车体的外部，轮轴的两端分别与后轮24相连。在车体内固定支撑板26，在支撑板上设有信号采集仪11，在车体内壁上固定信号转换器18、电荷放大器18和蓄电池15，在电荷放大器的下部连接加速度传感器10。在车体的下表面设有通孔，加速度传感器可通过通孔，延伸放置在车体的下部，加速度传感器放置在被检测路面上。车体的上部设有电脑5，电脑的PC端内设有平均加速度采集软件、最大加速度采集软件和脱空判别程序，电脑PC端与信号采集仪相连接，信号采集仪与蓄电池相连接。信号采集仪、信号转换器、电荷放大器、加速度传感器依次相连接。电脑用来处理计算试验结果；加速度传感器，用来接收落锤锤击路面板的振动信号；信号采集仪，用来采集加速度传感器接收的震动信号；蓄电池，为整个装置供电；电荷放大器，用来电荷放大器将所采集的加速度信号放大；信号转换器，将放大的加速度信号进行模/数转换。在车体内壁固定电机13，电机的输出端与齿轮14相连接，在齿轮上设有钢丝绳，钢丝绳的一端与齿轮相连接，钢丝绳的另一端延伸至车体的外壁，固定在棒体8的外壁上。在车体的前部固定支撑棒29，在支撑棒的上端设有凹槽，凹槽之间通过固定轴相连，在固定轴上插接定滑轮6。在定滑轮上套接提升锁链7，提升锁链的一端固定在支撑棒上，提升锁链的另一端与棒体的上端相连。在支撑板与车体前部之间固定三定位环16，棒体从上至下依次穿过定位环。定位环上固定着细绳31，每个定位环内壁固定着细绳，细绳使落锤的棒体不会碰到定位环而产生振动。在车体前部固定三抓锤爪A30，在棒体外部固定三抓锤爪B12，抓锤爪A和抓锤爪B位置相对应，抓锤爪A和抓锤爪B外部套接塑胶包层。抓锤爪A和抓锤爪B之间的距离大于棒体的外径。棒体上设有卡块9，卡块的外径大于抓锤爪A和抓锤爪B之间的距离。棒体的下端呈棒体下端呈双凸状，且下端有一圆锥形内凹；锤体20由一个梯形圆锥体和一个半球形体结合而成，结合的部位有凸块，凸块内有3个通孔，棒体和锤体的圆锥形部位的角度相同，棒体有与锤体的通孔相应的通孔，棒体和锤体由螺栓19固定在一起，形成落锤，落锤的棒体上的凸块与棒体上端之间有塑胶包层，棒体和锤体之间垫有相应通孔的塑胶垫圈。在车体的外壁上设有电源开关1、上行到位指示灯3、夹紧指示灯4和启动按钮2。蓄电池、电源开关、启动按钮、上行到位指示灯、夹紧指示灯、电机串联在同一电路中。

地震波法水泥路面板底脱空检测仪的检测方法，包括如下步骤：

步骤(1)产生振动：将检测仪合理安置到检测点路面后，打开落锤开关，使落锤敲击水泥路面，路面板产生振动；加速度传感器距力锤敲击点的距离为1cm-3cm；在每个检测点，该距离均保持一致；

步骤(2)采集信号：加速度传感器获得水泥路面的微地震波振动后，通过信号采集仪，最终传递到PC端，由电脑的PC端进行后续处理；

步骤(3)启动落锤要求：在每个检测点启动落锤锤击路面板三次，力锤高度为10cm～20cm，每次锤击力锤高度均保持一致；对于不同检测点力锤高度均保持一致；

步骤(4)存储采集数据：用力锤锤击路面板时，用加速度传感器采集路面板所产生的加速度信号，经电荷放大器将所采集的加速度信号放大，再用信号转换器将放大的加速度信号进行模/数转换，经多通道集成器集成后储存在计算机中；存储三次锤击所采集的数据；

步骤(5)选择检测点：选择下一个检测点，重复步骤1～步骤3；选择检测点数量不小于三个，直到完成所有检测点的锤击采集数据为止；

步骤(6)判断是否脱空：完成所有检测点的锤击检测数据后，将每个检测点的检测结果，通过加速度传感器采集，得出加速度时程曲线，由加速度时程曲线获得各检测点的最大加速度，对比所有检测点的最大加速度值，取最小的三个最大加速度值进行平均获得均值；若检测点最大加速度值/均值大于3，则认为此路面板下地基脱空；若检测点最大加速度值/均值≤3，则认为此路面板下地基非脱空。

Claims (9)

1.地震波法水泥路面板底脱空检测仪，主要包括电源开关、启动按钮、上行到位指示灯、夹紧指示灯、电脑、定滑轮、提升锁链、棒体、卡块、加速度传感器、信号采集仪、抓锤爪B、电机、齿轮、蓄电池、定位环、电荷放大器、信号转换器、螺栓、锤体、车体、前轮、支座、后轮、轮轴、支撑板、车那手、转轴、支撑棒、抓锤爪A和细绳，其特征在于：车体为中空壳体，在车体的下表面固定连接两组支座，在每组支座之间分别通过转轴连接一个前轮，在车体的下部插接轮轴，轮轴的两端延伸至车体的外部，轮轴的两端分别与后轮相连，在车体内固定支撑板，在支撑板上设有信号采集仪，在车体内壁上固定信号转换器、电荷放大器和蓄电池，在电荷放大器的下部连接加速度传感器，在车体的下表面设有通孔，加速度传感器可通过通孔，延伸放置在车体的下部，加速度传感器放置在被检测路面上，车体的上部设有电脑，电脑的PC端内设有平均加速度采集软件、最大加速度采集软件和脱空判别程序，电脑PC端与信号采集仪相连接，信号采集仪与蓄电池相连接，信号采集仪、信号转换器、电荷放大器、加速度传感器依次相连接，电脑用来处理计算试验结果；加速度传感器，用来接收落锤锤击路面板的振动信号；信号采集仪，用来采集加速度传感器接收的震动信号；蓄电池，为整个装置供电；电荷放大器，用来电荷放大器将所采集的加速度信号放大；信号转换器，将放大的加速度信号进行模/数转换，在车体内壁固定电机，电机的输出端与齿轮相连接，在齿轮上设有钢丝绳，钢丝绳的一端与齿轮相连接，钢丝绳的另一端延伸至车体的外壁，固定在棒体的外壁上，在车体的前部固定支撑棒，在支撑棒的上端设有落锤提升机构，在落锤提升机构上套接提升锁链，提升锁链的一端固定在支撑棒上，提升锁链的另一端与棒体的上端相连，在支撑板与车体前部之间固定定位环，棒体从上至下依次穿过定位环，在车体前部固定抓锤爪A，在棒体外部固定抓锤爪B，抓锤爪A和抓锤爪B位置相对应，抓锤爪A和抓锤爪B之间的距离大于棒体的外径，棒体上设有卡块，卡块的外径大于抓锤爪A和抓锤爪B之间的距离，棒体的下端呈棒体下端呈双凸状，且下端有一圆锥形内凹；锤体由一个梯形圆锥体和一个半球形体结合而成，结合的部位有凸块，凸块内有3个以上通孔，棒体和锤体的圆锥形部位的角度相同，棒体有与锤体的通孔相应的通孔，棒体和锤体由螺栓固定在一起，形成落锤，在车体的外壁上设有电源开关、上行到位指示灯、夹紧指示灯和启动按钮，蓄电池、电源开关、启动按钮、上行到位指示灯、夹紧指示灯、电机串联在同一电路中。

2.根据权利要求1所述的地震波法水泥路面板底脱空检测仪，其特征在于：凹槽之间通过固定轴相连，在固定轴上插接定滑轮，凹槽、固定轴和定滑轮组成落锤提升机构。

3.根据权利要求1所述的地震波法水泥路面板底脱空检测仪，其特征在于：棒体和锤体之间垫有相应通孔的塑胶垫圈。

4.根据权利要求1所述的地震波法水泥路面板底脱空检测仪，其特征在于：落锤的棒体上的凸块与棒体上端之间有塑胶包层。

5.根据权利要求1所述的地震波法水泥路面板底脱空检测仪，其特征在于：每个定位环内壁固定着细绳，细绳数量大于等于三根。

6.根据权利要求1所述的地震波法水泥路面板底脱空检测仪，其特征在于：抓锤爪A和抓锤爪B外部套接塑胶包层。

7.根据权利要求1所述的地震波法水泥路面板底脱空检测仪，其特征在于：在车体上固定车把手。

8.根据权利要求1所述的地震波法水泥路面板底脱空检测仪的检测方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤(1)产生振动：将检测仪合理安置到检测点路面后，打开落锤开关，使落锤敲击水泥路面，路面板产生振动；步骤(2)采集信号：加速度传感器获得水泥路面的微地震波振动后，通过信号采集仪，最终传递到PC端，由电脑的PC端进行后续处理；步骤(3)启动落锤要求：在每个检测点启动落锤锤击路面板三次，力锤高度为10cm～20cm，每次锤击力锤高度均保持一致；对于不同检测点力锤高度均保持一致；步骤(4)存储采集数据：用力锤锤击路面板时，用加速度传感器采集路面板所产生的加速度信号，经电荷放大器将所采集的加速度信号放大，再用信号转换器将放大的加速度信号进行模/数转换，经多通道集成器集成后储存在计算机中；存储三次锤击所采集的数据；步骤(5)选择检测点：选择下一个检测点，重复步骤1～步骤3；选择检测点数量不小于三个，直到完成所有检测点的锤击采集数据为止；步骤(6)判断是否脱空：完成所有检测点的锤击检测数据后，将每个检测点的检测结果，通过加速度传感器采集，得出加速度时程曲线，由加速度时程曲线获得各检测点的最大加速度，对比所有检测点的最大加速度值，取最小的三个最大加速度值进行平均获得均值；若检测点最大加速度值/均值大于3，则认为此路面板下地基脱空；若检测点最大加速度值/均值≤3，则认为此路面板下地基非脱空。

9.根据权利要求1或8所述的地震波法水泥路面板底脱空检测仪的检测方法，其特征在于：在步骤(1)中，加速度传感器距力锤敲击点的距离为1cm-3cm；在每个检测点该距离均保持一致。