CN112229907A - 一种钢管混凝土灌注质量检测换能器安装装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种钢管混凝土灌注质量检测换能器安装装置，包括支架，所述支架用于适配设置在待测钢管外侧，所述支架上连接有两个相对设置的径向伸缩装置，所述径向伸缩装置用于使换能器靠近或远离待测钢管，所述支架上设有能够将其支撑于所述待测钢管上的支撑装置。其操作便捷，作业人员易掌握，培训工作量小；且对工程环境适应性好，各种场地和气候条件均适用；且与传统方案比，不需要搭设脚手架、移动登高设备或制作检测平台，测量效率高，能够节约工期；且结构简单，便于加工，能够节约成本；且与操作平台方案比较，其能够避免对拱肋结构造成损伤，避免增加桥梁自重和载荷，减少了对桥梁造成的影响。

Description

一种钢管混凝土灌注质量检测换能器安装装置

技术领域

本发明涉及桥梁工程技术领域，特别是一种钢管混凝土灌注质量检测换能器安装装置。

背景技术

目前，拱桥拱肋钢管混凝土灌注质量检测方法主要包括人工敲击法、钻芯取样法和超声波检测法等。其中超声波检测费的检测准确性高于人工敲击法，且与钻芯取样法比较不会造成实体结构破坏，成为了拱桥拱肋钢管混凝土灌注质量检测的首选方案。其原理是在拱肋钢管的径向两端分别设置发射换能器和接收换能器，即在采用超声波检测换能器来检测钢管混凝土灌注质量时，需要将两个换能器关于钢管中心相对设置，由发射换能器发生脉冲超声波，超声波到达接受换能器后转变为电信号，通过微机进行电信号差异分析，根据不同差异情况对钢管混凝土灌注质量进行判定。

在进行拱肋混凝土灌注质量检测时需要在拱肋钢管的外表面四周设置多组相对设置的换能器，每组换能器包括发射换能器和接收换能器，相对设置是指发射换能器和接收换能器关于拱肋钢管的中心对称设置；且一对换能器测量该处钢管混凝土灌注质量时，其它的换能器不能工作，避免产生信号干扰，造成测量不准确。但一般拱桥只在拱肋钢管背部设置人行通道，用于桥梁运营过程的检查，所以除拱背位置的换能器可以直接安装外，其它位置都必须采取措施才能安装。目前其它位置的换能器安装主要通过脚手架法、登高设备法或专门设计的检测平台法三种方式来实现，但上述三种方式存在以下不足：

1.脚手架法，其存在工程环境要求高，适用范围窄；性价比低；耗时长和施工风险较大等缺点。

2.登高设备法是指通过登高车、吊车+吊笼或浮吊+吊笼方式，将操作人员托举或提升至检测位置，手持换能器进行超声波检测。其存在工程环境要求高，适用范围窄；以及性价比低，成本高等缺点。

3.检测平台法一般采用型钢通过栓接或焊接方式与拱肋连接，附着在拱肋外部，沿拱肋通长布置。检测平台须事先安装在钢管拱上，钢管拱安装好后，平台自然形成。检测平台需要进行专项设计，其存在影响桥梁美观；增加桥梁自重和风阻，提高了桥梁承载要求；成本高；以及容易对拱肋结构造成损伤等缺点。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术存在：采用脚手架法和登高设备法来辅助换能器测量拱桥拱肋钢管混凝土灌注质量时，受限较多、成本高、效率低，且采用检测平台法来辅助换能器测量拱桥拱肋钢管混凝土灌注质量时，容易对拱桥造成影响的问题，提供一种桥拱肋钢管混凝土灌注质量超声波检测换能器安装装置。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种钢管混凝土灌注质量检测换能器安装装置，包括支架，所述支架用于适配设置在待测钢管外侧，所述支架上连接有两个相对设置的径向伸缩装置，所述径向伸缩装置用于使换能器靠近或远离待测钢管，所述支架上设有能够将其支撑于所述待测钢管上的支撑装置。

所述支架用于适配所述待测钢管，其可以为弧形结构，弧形的所述支架为优弧或者半圆弧结构；也可以为其它结构，只需能够将两个所述径向伸缩装置相对设置在所述支架上，并使相对设置的两个所述径向伸缩装置的连线能够通过待测钢管的圆心以便检测即可。所述径向伸缩装置是指的能够在待测钢管的径向进行伸缩的装置，其用于调整所述换能器和所述待测钢管之间的间距，使所述换能器能够抵接在所述待测钢管的外表面上；且将所述换能器调节至抵接待测钢管外表面时，换能器能够配合所述支撑装置一起支撑支架，能够提升支架的稳定性；相对设置的两个所述径向伸缩装置用于安装相对设置的两个换能器，使所述换能器能够关于待测钢管中心对称，且使对称的两个换能器的轴线穿过待测钢管的中心，进而满足超声波检测要求。所述支撑装置是用于将所述支架平稳的支撑在待测钢管外表面上，将所述支撑装置抵接待测钢管外表面，进而使所述换能器稳定设置于所述待测钢管外壁，进而保证测量的准确性。通过所述钢管混凝土灌注质量检测换能器安装装置来安装换能器测量钢管混凝土灌注质量时，通过将换能器安装在对应的径向伸缩装置上，然后通过将所述换能器对应于预设测量点并将所述支撑装置抵接在待测钢管的外表面，再调节所述径向伸缩装置使所述换能器抵接于待测钢管外表面，就可以在当前预设测量点进行测量；在当前预设测量点测量完成后，调节径向伸缩装置使所述换能器离开待测钢管的表面，能够避免转动支架时对所述换能器造成损伤，同时能够方便转动支架；再将所述支架绕待测钢管旋转至下一预设测量点，即可进行下一预设测量点的测量作业。当然，所述径向伸缩装置可以为手动调节的装置，也可以为电动调节的装置，用于带动径向伸缩装置的径向移动，使所述换能器能够抵接于待测钢管上预设的测量点。

本发明所述钢管混凝土灌注质量检测换能器安装装置，不需要同时安装很多对换能器，其操作便捷，安装工作量小，不同测量点切换简便，作业人员易掌握，培训工作量小；且对工程环境适应性好，各种场地和气候条件均适用；且与传统方案比，不需要搭设脚手架、移动登高设备或制作检测平台，测量效率高，能够节约工期；且结构简单，便于加工，能够节约成本；且与操作平台方案比较，其能够避免对拱肋结构造成损伤，避免增加桥梁自重和载荷，大大减少了对桥梁造成的影响。且本发明所述安装装置还适用于其它采用超声波检测换能器来测量钢管混凝土灌注质量的情况，不仅局限于拱桥拱肋钢管混凝土灌注质量超声波检测。

优选的，所述支架为弧形结构，所述支撑装置为至少三个沿所述支架环向分布的支撑螺杆，所述支撑螺杆沿所述支架径向设置，所述支撑螺杆能够沿所述支架径向移动并固定，所述支撑螺杆位于所述支架内侧的一端端部用于抵接于所述待测钢管的外表面。

采用弧形结构的支架，其能够更好的适应待测钢管的圆形结构，即沿待测钢管的周向设置，且有利于支撑装置的加工和设置。采用多个支撑螺杆来作为支撑装置来稳定支撑所述支架，能够减少所述支撑装置的结构大小和重量，避免所述支撑装置结构过大影响所述支架的安装，避免所述支撑装置过重而影响整个安装装置的自重，进而使所述安装装置能够更加方便的使用。所述支架至少需要在多个点进行支撑，如：至少需要对所述支架分别靠近于两个所述径向伸缩装置的位置进行支撑，以及对沿所述支架环向且位于两个所述径向伸缩装置的中部的位置进行支撑，即是至少需要三个所述支撑螺杆对上述三个位置进行支撑才能够满足将所述支架稳定支撑在待测钢管上。且所述支撑螺杆能够沿所述支架径向移动并固定，便于根据待测钢管的直径和支架的直径来调整所述支撑螺杆位于所述支架内侧的长度，使所述安装装置能够适用于不同直径的待测钢管，能够用于测量不同直径待测钢管的混凝土灌注质量，其适用性更好。

优选的，所述支撑螺杆上设有刻度。

通过读取刻度上的尺寸数值，能够明确所述支撑螺杆调节了多少，同时便于根据刻度来调节相同的数值，进而将所述支撑螺杆抵接于所述待测钢管的一端调平。因支撑螺杆拧出长度与检测待测钢管的直径一一对应，在支撑螺杆上标注刻度，显示螺杆拧出长度，在检测的待测钢管的直径D已知情况下，可以计算支撑螺杆需要拧出的长度L，计算公式为：L＝(D₀-D)/2，其中D₀表示支架的圆弧直径。使用时，将支撑螺杆拧出至计算长度L，使各支撑螺杆顶端支顶在检测的待测钢管外壁上，来保证所述支架稳定的支撑在所述待测钢管外壁。

优选的，所述支架上固定连接有多个螺母，所述螺母与对应的所述支撑螺杆螺纹连接。

采用螺母匹配支撑螺杆的方式，方便所述支撑螺杆在所述支架径向的移动和固定。且螺母和支撑螺杆通过旋转调节相对位置，采用细螺纹的螺母和支撑螺杆，能够实现精细的调节。且螺母的数量可以选择，能够满足所述支撑装置对所述支架的支撑强度即可，如：在所述支架内外两侧对称设置两个螺母，能够增强所述支撑装置和所述支架的固定强度。

优选的，所述螺母与所述支架粘接或焊接。

所述螺母采用焊接或粘接的安装方式固定于所述支架用于穿设所述支撑螺杆的开口处，用于满足所述支撑螺杆对所述支架的支撑强度，其加工更加方便。当然，也可以其它方式，如：将所述螺母嵌入所述支架，实现卡接。

优选的，所述支架上沿环向均匀设置3-5个所述支撑螺杆，所述径向伸缩装置与最近的所述支撑螺杆之间的偏移量为5-10cm。

所述偏移量是指两个所述支撑螺杆与所述支架接触的位置的直线距离。因在所述支架上设置支撑螺杆需要开孔，当设置过多的支撑螺杆，就需要对应的多开孔，容易影响所述支架自身的强度，影响施工。沿所述支架环向均匀分布3-5个支撑螺杆，能够满足所述支架所需要的支撑力，同时能够保证所述支架自身的强度，避免施工受影响。且将靠近所述径向伸缩装置的所述支撑螺杆与所述径向伸缩装置分开5-10cm，能够避免两者相互干扰的同时，能够更好的满足所述支撑装置对支架的支撑强度。

优选的，所述支架的内侧面与所述待测钢管的外表面之间的间距为5-10cm，使支架与待测钢管间有合适缝隙，方便操作时手持支架；同时需要避免所述支架和所述待测钢管之间的间距过大，导致所述支撑装置难以将所述支架稳定的支撑在所述待测钢管的外表面。

优选的，所述径向伸缩装置包含直线驱动装置，所述直线驱动装置具有伸出杆，所述伸出杆用于连接所述换能器，所述伸出杆用于与所述换能器共轴设置。

所述直线驱动装置其内的所述伸出杆能够直线伸缩，通过将所述伸出杆连接所述换能器，并使所述伸出杆和所述换能器同轴设置，能够保证所述伸出杆带动所述换能器在所述待测钢管的径向移动。且所述直线驱动装置为电动控制装置，通过将所述直线驱动装置连接至控制器后，能够快速便捷的控制所述伸出杆相对于所述待测钢管做径向移动，更加方便所述安装装置的使用。其中，所述伸出杆和所述换能器可采用粘接或卡接等固定方式，但应该避免焊接等会破坏换能器的方式。

优选的，所述直线驱动装置为微型电动推杆或微型液压顶杆，也可以为其它能够电动控制自身内部伸出杆的直线驱动装置，直线驱动装置的选取需满足将换能器顶紧待测钢管后自动停止并保持的功能。当然，更优的是选择所述微型电动推杆，其结构更小更轻，有利于安装在所述支架上，并有利于在所述支架上使用。

优选的，所述支架为矩形管，矩形管的稳定性更高，且便于安装所述径向伸缩装置和支撑装置，同时矩形管的表面与待测钢管的表面适配，能够更好的确定所述支架的内侧面与所述待测钢管外表面之间的间距，使所述支撑装置能够更好的支撑所述支架。当然也可以采用其它形状，如圆形管和正多边形管等，只要所述支架的材料能够满足实际施工强度要求即可，但以轻型材料为最佳选择。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明所述钢管混凝土灌注质量检测换能器安装装置，只需将换能器安装至径向伸缩装置上，再将所述支架通过支撑装置支撑在待测钢管外表面上，再通过所述径向伸缩装置调节所述换能器的径向位置，即可让两个所述换能器关于待测钢管的中心相对设置，满足换能器检测所述拱桥拱肋钢管混凝土灌注质量的条件，其不需要同时安装很多对换能器，操作便捷，安装工作量小，不同测量点切换简便，作业人员易掌握，培训工作量小；且对工程环境适应性好，各种场地和气候条件均适用；且与传统方案比，不需要搭设脚手架、移动登高设备或制作检测平台，测量效率高，能够节约工期；且结构简单，便于加工，能够节约成本；且与操作平台方案比较，其能够避免对拱肋结构造成损伤，避免增加桥梁自重和载荷，避免对桥梁造成影响。

2、本发明能够采用弧形的支架，其能够更好的适应待测钢管的圆形结构，且有利于支撑装置的加工和设置。且采用多个支撑螺杆来作为支撑装置来稳定支撑所述支架，能够减少所述支撑装置的结构大小和重量，避免所述支撑装置结构过大影响所述支架的安装，避免所述支撑装置过重而影响整个安装装置的自重，进而使所述安装装置能够更加方便的使用。且所述支撑螺杆能够沿所述支架径向移动并固定，便于根据待测钢管的直径和支架的直径来调整所述支撑螺杆位于所述支架内侧的长度，使所述安装装置能够适用于不同直径的待测钢管，能够用于测量不同直径待测钢管的混凝土灌注质量，其适用性更好。

附图说明

图1是实施例中所述钢管混凝土灌注质量检测换能器安装装置的使用状态局部剖视图。

图标：1-径向伸缩装置；2-换能器；3-支架；4-支撑螺杆；5-待测钢管；6-待检测混凝土；11-伸出杆。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

本实施例提供一种钢管混凝土灌注质量检测换能器安装装置，参见图1，包括支架3，所述支架3用于适配设置在待测钢管5外侧，所述支架3上设有两个相对设置的径向伸缩装置1，所述径向伸缩装置1用于使换能器2靠近或远离待测钢管5，所述支架3上设有能够将其支撑于所述待测钢管5上的支撑装置。

本实施例中，所述支架3为弧形结构，所述支撑装置为至少三个沿所述支架3环向分布的支撑螺杆4，所述支撑螺杆4沿所述支架3径向设置，所述支撑螺杆4能够沿所述支架3径向移动并固定，所述支撑螺杆4位于所述支架3内侧的一端端部用于抵接所述待测钢管5的外端面。所述径向伸缩装置1为直线驱动装置，所述直线驱动装置具有伸出杆11，所述伸出杆11用于连接所述换能器2，所述伸出杆11的轴向与所述换能器2共轴设置。

具体的，如图1所示，所述支架3为矩形管，通过将矩形管弯曲形成弧形结构，且弧形为优弧，为1/2圆弧形状的两端分别延长5cm作为富余量，且所述支架3的圆弧直径比带测量待测钢管5中最大的直径大5～10cm，一是能够适应于不同直径的待测钢管5混凝土灌注质量测量，同时能够使支架3与检测待测钢管5间有合适缝隙，方便操作时手持支架3。但所述支架3的圆弧直径需要匹配其要测量的待测钢管5的直径，不能采用过大尺寸支架3来匹配过小尺寸的待测钢管5。

所述支架3沿径向开有安装孔，其中包括用于设置所述伸出杆11的孔，还包括用于设置所述支撑螺杆4的孔。具体的，如图1所示，两个所述直线驱动装置相对的设置在所述支架3的顶部和底部，所述直线驱动装置可以为微型电动推杆或微型液压顶杆，本实施例采用微型电动推杆，其结构更小更轻，有利于安装在所述支架3上，并有利于在所述支架3上使用。所述微型电动推杆焊接或粘接在所述支架3的外侧面，其内部能够沿径向伸缩的伸出杆11通过所述安装孔穿过所述支架3，并在所述支架3内侧连接所述换能器2，所述换能器2和所述伸出杆11的轴向相同，且所述换能器2能够跟随所述伸出杆11做径向移动。

所述支撑螺杆4直径宜采用3mm左右，且支撑螺杆4的长度需保证调节范围满足检测最小直径的待测钢管5，支撑螺杆4的数量不能小于3个，不宜多于5个。具体的，所述支架3左侧的弧面上均匀的设有4个所述支撑螺杆4，其中，靠近所述径向伸缩装置1的所述支撑螺杆4与对应的所述径向伸缩装置1之间的偏移量为5-10cm。且每个所述支撑螺杆4设于所述支架3的位置内外两侧各焊接有一个螺母，所述支撑螺杆4螺纹穿设于所述螺母中并抵接于待检测的所述待测钢管5的外表面上。

使用上述钢管混凝土灌注质量检测换能器安装装置，包括以下步骤：

A：确定需要对待测钢管5进行检测的预设测量点；

B：将两个换能器2分别对应安装至两个所述直线驱动装置的伸出杆11上；

C：根据被待测钢管5的直径与所述支架3的弧形直径计算所述支撑螺杆4的调节量，并将所有支撑螺杆4按所述调节量调节完毕；

D：在拱桥拱肋待测钢管5背部先粗略的将一个所述换能器2与待测钢管5上的其中一个预设测量点对位，然后将所述支架3通过支撑螺杆4支撑在待测钢管5外表面上，再通过调节所述支架3将所述换能器2和当前预设测量点准确定位；

E：通过控制器控制微型电动推杆来调节所述换能器2的径向位置，使换能器2紧贴待测钢管5的外壁；即可让两个所述换能器2关于被测量待测钢管5的中心对称，满足换能器2检测所述拱桥拱肋待测钢管5混凝土灌注质量的条件；

F：启动换能器2来检测当前预设测量点混凝土灌注质量；如图1，通过所述钢管混凝土灌注质量超声波检测换能器安装装置能够直接在拱桥拱肋的背部从竖直方向测量所述待测钢管5内部的待检测混凝土6；

G：在当前预设测量点测量完成后，调节所述直线伸缩装置使所述换能器2离开待测钢管5的表面，将所述支架3绕待测钢管5旋转至下一预设测量点，再调节所述直线伸缩装置使所述换能器2抵接于所述待测钢管5的表面，即可进行下一预设测量点的测量作业；当所述待测钢管5上该处的所有预设测量点检测完成后，所述钢管混凝土灌注质量检测换能器安装装置使用完成。

上述钢管混凝土灌注质量检测换能器安装装置，不需要同时安装很多对换能器2，其操作便捷，安装工作量小，不同测量点切换简便，作业人员易掌握，培训工作量小；且对工程环境适应性好，各种场地和气候条件均适用；且与传统方案比，不需要搭设脚手架、移动登高设备或制作检测平台，测量效率高，能够节约工期；且结构简单，便于加工，能够节约成本；且与操作平台方案比较，其能够避免对拱肋结构造成损伤，避免增加桥梁自重和载荷，大大减小了对桥梁造成的影响。且所述支撑螺杆4能够沿所述支架3径向移动并固定，便于根据待测钢管5的直径和支架3的直径来调整所述支撑螺杆4位于所述支架3内侧的长度，使所述安装装置能够适用于不同直径的待测钢管5，能够用于测量不同直径待测钢管5的混凝土灌注质量，其适用性更好。

本发明所述钢管混凝土灌注质量检测换能器安装装置还适用于其它采用超声波检测换能器来测量钢管混凝土灌注质量的情况，不仅局限于拱桥拱肋钢管混凝土灌注质量超声波检测。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种钢管混凝土灌注质量检测换能器安装装置，其特征在于，包括支架(3)，所述支架(3)用于适配设置在待测钢管(5)外侧，所述支架(3)上连接有两个径向伸缩装置(1)，所述径向伸缩装置(1)用于使换能器(2)靠近或远离待测钢管(5)，所述支架(3)上设有能够将其支撑于所述待测钢管(5)上的支撑装置。

2.根据权利要求1所述的钢管混凝土灌注质量检测换能器安装装置，其特征在于，所述支架(3)为弧形结构，所述支撑装置为至少三个沿所述支架(3)环向分布的支撑螺杆(4)，所述支撑螺杆(4)沿所述支架(3)径向设置，所述支撑螺杆(4)能够沿所述支架(3)径向移动并固定，所述支撑螺杆(4)位于所述支架(3)内侧的一端端部用于抵接于所述待测钢管(5)的外表面。

3.根据权利要求2所述的钢管混凝土灌注质量检测换能器安装装置，其特征在于，所述支撑螺杆(4)上设有刻度。

4.根据权利要求2所述的钢管混凝土灌注质量检测换能器安装装置，其特征在于，所述支架(3)上固定连接有多个螺母，所述螺母与对应的所述支撑螺杆(4)螺纹连接。

5.根据权利要求4所述的钢管混凝土灌注质量检测换能器安装装置，其特征在于，所述螺母与所述支架(3)粘接或焊接。

6.根据权利要求4所述的钢管混凝土灌注质量检测换能器安装装置，其特征在于，所述支架(3)上沿环向均匀设置3-5个所述支撑螺杆(4)，所述径向伸缩装置(1)与最近的所述支撑螺杆(4)之间的偏移量为5-10cm。

7.根据权利要求2所述的钢管混凝土灌注质量检测换能器安装装置，其特征在于，所述支架(3)的内侧面与所述待测钢管(5)的外表面之间的间距为5-10cm。

8.根据权利要求1-7任一所述的钢管混凝土灌注质量检测换能器安装装置，其特征在于，所述径向伸缩装置(1)包含直线驱动装置，所述直线驱动装置具有伸出杆(11)，所述伸出杆(11)用于连接所述换能器(2)，所述伸出杆(11)用于与所述换能器(2)共轴设置。

9.根据权利要求8所述的钢管混凝土灌注质量检测换能器安装装置，其特征在于，所述直线驱动装置为微型电动推杆或微型液压顶杆。

10.根据权利要求1-7任一所述的钢管混凝土灌注质量检测换能器安装装置，其特征在于，所述支架(3)为矩形管。

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