CN114703746A - 一种预应力混凝土桥梁体裂缝预处理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于桥梁裂缝处理技术领域，具体的说是一种预应力混凝土桥梁体裂缝预处理系统及方法，包括移动车、全景摄像头、底部摄像头和预处理单元，所述移动车用以携带桥梁裂缝预处理设备移动，预处理单元包括伸缩杆、电机和钻头，所述钻头与所述电机的主轴固连；本发明通过人员遥控电机启动，使得电机驱动钻头转动，从而钻头表面的磨刀对裂缝两侧进行修整，同时因为钻头远离电机的一侧横截面为锥形，所以钻头上的磨刀能够将裂缝修整为V型槽，使得人员在后续的完整修补时，不需要再进行凿槽，减少了人员的操作步骤，减少了人员修补裂缝的所需的时间，从而无需分配大量人员分别进行凿槽和裂缝修补，降低了人工成本。

Description

一种预应力混凝土桥梁体裂缝预处理系统及方法

技术领域

本发明属于桥梁裂缝处理技术领域，具体的说是一种预应力混凝土桥梁体裂缝预处理系统及方法。

背景技术

桥梁是目前交通运输的重要载体，主要为混凝土材质建造而成，一般架设在江河湖海上，使车辆行人等能顺利通行的构筑物，其中预应力混凝土桥利用钢筋或钢丝(索)预张力的反力，可使混凝土在受载前预先受压，有节省钢材、降低桥梁的材料费用的优点等；

目前预应力混凝土桥梁在使用过程中，环境中的硫酸盐侵蚀持续进行将在混凝土中不同的部位生成了不同的产物:在界面处生成了石膏，石膏随硫酸盐物理侵蚀形成十水硫酸钠，其固相体积增大315％；在混凝土其他薄弱部位(如微裂缝和孔隙)发生化学侵蚀形成钙矾石，其固相体积增大94％；累积生成的十水硫酸钠和钙矾石在界面处和微裂缝等部位产生膨胀压力，从而引起混凝土膨胀、强度损失，直至开裂、解体，在混凝土构筑物表面形成较大的裂缝，而产生裂缝的混凝土会对桥梁的安全性产生重大影响，若没有及时发现进行补救，则容易出现桥梁塌陷造成人员伤亡的事故；

目前桥梁体裂缝的检测主要通过多名人员定期沿着桥面以及桥身进行地毯式排查，一般桥梁裂缝的修补方法主要为凿缝嵌补，凿缝嵌补是沿着桥梁混凝土裂缝凿一条深槽，一般来说缝槽形状多为V形槽，然后在槽内嵌补各类粘结材料；目前人员主要采用便边排查裂缝数量，边对裂缝进行凿缝修补，导致人员无法第一时间清楚的了解到裂缝具体数量，导致人员在调配混凝土修补砂浆份量时，容易出现调配过多最终浪费的情况；同时需要组织一部分人排查裂缝，一部分人在裂缝上凿V型槽，且桥梁面积一般都很大，使得桥梁体裂缝预处理前需要使用大量的人力，增加了人工成本，间接导致桥梁体维护成本增加。

有鉴于此，本发明通过提出一种预应力混凝土桥梁体裂缝预处理系统及方法，以解决上述技术问题。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，解决了现有桥梁裂缝修补时无法提前知晓裂缝的具体数量，导致混凝土修补砂浆容易调配过多造成浪费，以及裂缝修补前需要采用大量的人力对裂缝进行排查和预处理，导致人工成本较高等技术问题，本发明提出了一种预应力混凝土桥梁体裂缝预处理系统及方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明所述的一种预应力混凝土桥梁体裂缝预处理系统，包括：

移动车，所述移动车用以携带桥梁裂缝预处理设备移动；

全景摄像头，所述全景摄像头转动连接在所述移动车的顶部；

底部摄像头，所述底部摄像头固连在所述移动车的底部；

预处理单元，所述预处理单元固连在所述移动车的底部，且位于所述底部摄像头的侧边，所述预处理单元能够对裂缝进行预处理；

所述底部摄像头能够拍摄到预处理单元中的部件运动位置。

优选的，所述全景摄像头和底部摄像头通过现有遥控设备进行远程遥控控制。

优选的，所述预处理单元上端固连有调节单元，所述调节单元与所述移动车的内部固连。

优选的，所述预处理单元包括：

伸缩杆，所述伸缩杆与所述调节单元活动连接；

电机，所述电机固连在所述伸缩杆的下端；

钻头，所述钻头与所述电机的主轴固连；

所述钻头远离所述电机的一侧横截面为锥形，所述钻头的锥形平面上固连有磨刀。

优选的，所述钻头底部固连有磨石，且所述磨石位于所述磨刀的下方。

优选的，所述钻头的内部轴心处开设有通槽，所述伸缩杆的顶端开设有入料槽，所述通槽与所述入料槽连通。

优选的，所述底部摄像头的外侧固连有防护罩，所述防护罩为透明材料，且高度高于底部摄像头最下端的平面。

优选的，所述调节单元包括：

固定环，所述固定环与所述移动车的内部固连；

固定筒，所述固定筒固连在所述固定环的环形内侧；

滑动杆，所述滑动杆的一端与所述固定筒的内部滑动连接，所述滑动杆的另一端且远离所述固定筒与所述伸缩杆固连。

优选的，所述滑动杆与所述固定筒的内部滑动连接处固连有复位弹簧。

一种预应力混凝土桥梁体裂缝预处理方法，其特征在于：该方法适用于上述任一项所述的桥梁体预处理系统，该方法流程如下：

S1：首先将移动车放置在检修的桥面上，然后工作人员通过遥控设备遥控移动车前行，全景摄像头对地面进行拍摄扫描，使得人员通过遥控设备上的显示屏便能观察的地面裂缝；

S2：然后人员根据全景摄像头反馈的信息，能够统计出地面裂缝的位置和数量，然后确定合适份量的混凝土砂浆；

S3：同时人员看到裂缝时，能够通过遥控设备控制预处理单元中的电机和伸缩杆通电运行，从而电机和伸缩杆分别带动钻头旋转并下移伸入到裂缝中；

S4：其中底部摄像头能够拍摄到钻头，从而人员通过遥控设备上显示屏能够观察到钻头落下的位置，然后根据钻头的落点调整移动车的位置，使得钻头落到裂缝中；

S5：然后钻头旋转对裂缝进行修整，使得裂缝形成V型槽，方便后续人员对裂缝进行修补。

本发明的有益效果如下：

1.本发明所述的一种预应力混凝土桥梁体裂缝预处理系统及方法，通过人员远程遥控移动车前行对其他位置的桥面进行排查，使得其他人员在修补当前裂缝时，移动车能够将前方桥面上的裂缝位置及数量进行提前统计，然后人员根据全景摄像头中拍摄的裂缝数量以及裂缝的大小，合理的调配混凝土砂浆的份量，避免人员调配混凝土砂浆过多，容易导致材料浪费的情况。

2.本发明所述的一种预应力混凝土桥梁体裂缝预处理系统及方法，通过人员遥控电机启动，使得电机驱动钻头转动，从而钻头表面的磨刀对裂缝两侧进行修整，同时因为钻头远离电机的一侧横截面为锥形，所以钻头上的磨刀能够将裂缝修整为V型槽，使得人员在后续的完整修补时，不需要再进行凿槽，减少了人员的操作步骤，大大减少了人员修补裂缝的所需的时间，从而无需分配大量人员分别进行凿槽和裂缝修补，从而节省了人力，降低了人工成本。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明方法流程图；

图2是本发明系统装置立体图；

图3是本发明系统装置底部立体图；

图4是本发明预处理单元倾斜状态立体图；

图5是本发明预处理单元竖直状态立体图；

图6是图5所示A处局部放大图。

图中：1、移动车；2、全景摄像头；3、底部摄像头；31、防护罩；4、预处理单元；41、钻头；411、释放孔；42、磨石；43、磨刀；44、电机；45、伸缩杆；46、通槽；47、入料槽；5、调节单元；51、固定环；52、固定筒；53、滑动杆。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

本发明实施例通过提供一种预应力混凝土桥梁体裂缝预处理系统及方法，解决了现有桥梁裂缝修补时无法提前知晓裂缝的具体数量，导致混凝土修补砂浆容易调配过多造成浪费，以及裂缝修补前需要采用大量的人力对裂缝进行排查和预处理，导致人工成本较高等技术问题；

本发明实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：通过全景摄像头2确定桥面裂缝的数量和位置，然后利用预处理单元4中的钻头41对裂缝进行开凿，实现对裂缝的预处理，使得人员在修补裂缝时，直接在开凿后的槽中直接填充调配好的混凝土砂浆，即可完成裂缝修补；

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

如图1至图6所示，本发明实施例提供所述的一种预应力混凝土桥梁体裂缝预处理系统，包括：

移动车1，所述移动车1用以携带桥梁裂缝预处理设备移动；

全景摄像头2，所述全景摄像头2转动连接在所述移动车1的顶部；

底部摄像头3，所述底部摄像头3固连在所述移动车1的底部；

预处理单元4，所述预处理单元4固连在所述移动车1的底部，且位于所述底部摄像头3的侧边，所述预处理单元4能够对裂缝进行预处理；

所述底部摄像头3能够拍摄到预处理单元4中的部件运动位置；

所述全景摄像头2和底部摄像头3通过现有遥控设备进行远程遥控控制。

本实施例中，首先人员将移动车1放置在需要检修的桥面上，然后通过现有遥控设备遥控移动车1进行移动，然后提前对桥面上的裂缝进行排查，移动车1通过电池进行供电，电池可进行充电，保证移动车1具有稳定驱动源，因为桥面一般均较为平整，所以移动车1能够在桥面上稳定移动；然后移动车1顶部的全景摄像头2对移动车1周围的桥面进行拍摄，并将画面通过网络传输至遥控设备上的显示屏中，使得人员在原地便能观察到远处的桥面情况，当人员观察到画面中出现裂缝时，人员能够控制遥控设备操控全景摄像头2对当前场景进行拍照留存，然后其他人员根据拍摄照片上的特征确定桥面裂缝的位置，紧接着人员赶到相应位置对裂缝进行修补；

同时其他人员还没有赶到裂缝位置时，人员能够通过遥控设备遥控预处理单元4运行，使得预处理单元4中的部件对裂缝进行提前预处理，从而其他人员赶到裂缝时，不需要对裂缝进行预处理便可以对直接对裂缝进行完整的修补，使得其他人员修补裂缝的步骤减少，从而提高了裂缝的修补效率；同时人员能够继续遥控移动车1前行对其他位置的桥面进行排查，使得其他人员在修补当前裂缝时，移动车1能够将前方桥面上的裂缝位置及数量进行提前统计，然后人员根据全景摄像头2中拍摄的裂缝数量以及裂缝的大小，合理的调配混凝土砂浆的份量，避免人员调配混凝土砂浆过多，容易导致材料浪费的情况；同时移动车1在前行过程中只需要一个人操作即可，全景摄像头2能够准确有效的将周围的场景进行记录，无需现有桥面裂缝排查过程中需要较多的人员同时进行排查，从而减少了人员数量，降低了人工成本。

裂缝修整完成后，人员通过在混凝土中添加防腐型聚羧酸高性能减水剂，防腐型聚羧酸高性能减水剂选用精氨酸作为甲基烯丙醇聚氧乙烯醚大单体的修饰剂，以及选用对甲苯磺酸作为精氨酸结构羧酸释放剂，与有机硅材料、硫酸铝盐、有机醇胺、羟基羧酸盐制备的抗硫酸盐侵蚀功能的防腐型聚羧酸高性能减水剂，能有效提高混凝土抗化学侵蚀、抗硫酸盐、抗渗等耐久性能，然后人员通过在裂缝中填补制备好的混凝土砂浆，完成对桥梁桥面上的裂缝修补。

如图3-4所示，所述预处理单元4包括：

伸缩杆45，所述伸缩杆45与所述调节单元5活动连接；

电机44，所述电机44固连在所述伸缩杆45的下端；

钻头41，所述钻头41与所述电机44的主轴固连；

所述钻头41远离所述电机44的一侧横截面为锥形，所述钻头41的锥形平面上固连有磨刀43。

进一步的，当人员从遥控设备中的显示屏观察到地面裂缝，并通过遥控设备对当前画面进行拍摄留存后，人员通过遥控设备远程控制预处理单元4中的部件运行，首先预处理单元4中的伸缩杆45通电驱动电机44和钻头41下移，然后人员通过底部摄像头3观察钻头41的落点，当钻头41的落点与裂缝的位置不一致时，人员能够遥控移动车1小范围移动，使得钻头41的落点能够大致落到裂缝处，然后人员遥控电机44启动，使得电机44驱动钻头41转动，从而钻头41表面的磨刀43对裂缝两侧进行修整，同时因为钻头41远离电机44的一侧横截面为锥形，所以钻头41上的磨刀43能够将裂缝修整为V型槽，使得人员在后续的完整修补时，不需要再进行凿槽，减少了人员的操作步骤；

同时当人员在全景摄像头2中观察到裂缝间隙较大时，人员能够遥控伸缩杆45加大伸长距离，使得钻头41能够完整的进入到裂缝中，保证裂缝能够形成完整的V型槽；从而人员对裂缝进行修补时不需要开凿V型槽，便能对裂缝进行修补，减少了人员的操作步骤，大大减少了人员修补裂缝的所需的时间，从而无需分配大量人员分别进行凿槽和裂缝修补，从而节省了人力，降低了人工成本。

如图5-6所示，所述钻头41底部固连有磨石42，且所述磨石42位于所述磨刀43的下方。

进一步的，当旋转的钻头41完全进入到裂缝之前，钻头41的下端且在磨刀43的下方固连有磨石42，磨石42会首先与裂缝边缘接触，同时磨石42为圆形，从而钻头41进入到裂缝时，圆形的磨石42会吸收绝大多数钻头41与裂缝之间的产生的瞬时冲击力，并能将裂缝边缘最坚硬的混凝土敲碎，使得磨刀43与裂缝接触后，混凝土不会对磨刀43产生很大的冲击力，从而延长了磨刀43的使用寿命。

如图4-5所示，钻头41的内部轴心处开设有通槽46，所述伸缩杆45的顶端开设有入料槽47，所述通槽46与所述入料槽47通过软管连通。

进一步的，移动车1中设有水箱，人员可以在移动车1内部水箱中提前装满水，同时水箱通过管道与入料槽47连通，管道上设有电磁阀，并且入料槽47连通，所以当钻头41对裂缝进行凿槽时，人员能够远程遥控电磁阀通电，使得水箱中的水通过电磁阀进入到入料槽47中，然后通过软管进入到通槽46中，然后流到裂缝中对裂缝进行润湿，使得钻头41对裂缝修整时，修整区域不容易产生大量的粉尘，降低了对周围环境的污染。

如图3所示，所述底部摄像头3的外侧固连有防护罩31，所述防护罩31为透明材料，且高度高于底部摄像头3最下端的平面。

进一步的，底部摄像头3的外侧固连有防护罩31，且防护罩31的高度高于底部摄像头3最下端的平面，能够防止钻头41凿槽时产生混凝土碎屑对底部摄像头3造成破坏，防护罩31为透明材料，例如可选用树脂玻璃，使得防护罩31能够具有良好的防护效果，且能保证底部摄像头3拍摄到钻头41的位置，使得钻头41落到裂缝中的准确度更高。

如图5所示，所述预处理单元4上端固连有调节单元5，所述调节单元5与所述移动车1的内部固连；

所述调节单元5包括：

固定环51，所述固定环51与所述移动车1的内部固连；

固定筒52，所述固定筒52固连在所述固定环51的环形内侧；

滑动杆53，所述滑动杆53的一端与所述固定筒52的内部滑动连接，所述滑动杆53的另一端且远离所述固定筒52与所述伸缩杆45固连；

所述滑动杆53与所述固定筒52的内部滑动连接处固连有复位弹簧。

本实施例中，因为桥梁上的裂缝总是以不规则的线条形式呈现，所以移动车1带动钻头41在裂缝中移动时，当钻头41移动至裂缝弯曲位置时，弯曲位置的裂缝边缘会对钻头41产生一定大小的阻力，并且阻力大于复位弹簧的支撑力时，从而钻头41能够带动上端的伸缩杆45挤压滑动杆53，使得滑动杆53在固定筒52中滑动，从而让钻头41的位置能够适当偏移，使得钻头41能够更好的适应不规则的裂缝，然后再经过人员调整移动车1的位置，保证钻头41能够沿着裂缝的曲线开凿出V型槽，提高了钻头41的适应范围。

一种预应力混凝土桥梁体裂缝预处理方法，其特征在于：该方法适用于上述任一项所述的桥梁体预处理系统，该方法流程如下：

S1：首先将移动车1放置在检修的桥面上，然后工作人员通过遥控设备遥控移动车1前行，全景摄像头2对地面进行拍摄扫描，使得人员通过遥控设备上的显示屏便能观察的地面裂缝；

S2：然后人员根据全景摄像头2反馈的信息，能够统计出地面裂缝的位置和数量，然后确定合适份量的混凝土砂浆；

S3：同时人员看到裂缝时，能够通过遥控设备控制预处理单元4中的电机44和伸缩杆45通电运行，从而电机44和伸缩杆45分别带动钻头41旋转并下移伸入到裂缝中；

S4：其中底部摄像头3能够拍摄到钻头41，从而人员通过遥控设备上显示屏能够观察到钻头41落下的位置，然后根据钻头41的落点调整移动车1的位置，使得钻头41落到裂缝中；

S5：然后钻头41旋转对裂缝进行修整，使得裂缝形成V型槽，方便后续人员对裂缝进行修补。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种预应力混凝土桥梁体裂缝预处理系统，其特征在于，包括：

移动车(1)，所述移动车(1)用以携带桥梁裂缝预处理设备移动；

全景摄像头(2)，所述全景摄像头(2)转动连接在所述移动车(1)的顶部；

底部摄像头(3)，所述底部摄像头(3)固连在所述移动车(1)的底部；

预处理单元(4)，所述预处理单元(4)固连在所述移动车(1)的底部，且位于所述底部摄像头(3)的侧边，所述预处理单元(4)能够对裂缝进行预处理；

所述底部摄像头(3)能够拍摄到预处理单元(4)中的部件运动位置。

2.根据权利要求1所述的一种预应力混凝土桥梁体裂缝预处理系统，其特征在于：所述全景摄像头(2)和底部摄像头(3)通过现有遥控设备进行远程遥控控制。

3.根据权利要求1所述的一种预应力混凝土桥梁体裂缝预处理系统，其特征在于：所述预处理单元(4)上端固连有调节单元(5)，所述调节单元(5)与所述移动车(1)的内部固连。

4.根据权利要求1所述的一种预应力混凝土桥梁体裂缝预处理系统，其特征在于：所述预处理单元(4)包括：

伸缩杆(45)，所述伸缩杆(45)与所述调节单元(5)活动连接；

电机(44)，所述电机(44)固连在所述伸缩杆(45)的下端；

钻头(41)，所述钻头(41)与所述电机(44)的主轴固连；

所述钻头(41)远离所述电机(44)的一侧横截面为锥形，所述钻头(41)的锥形平面上固连有磨刀(43)。

5.根据权利要求4所述的一种预应力混凝土桥梁体裂缝预处理系统，其特征在于：所述钻头(41)底部固连有磨石(42)，且所述磨石(42)位于所述磨刀(43)的下方。

6.根据权利要求4所述的一种预应力混凝土桥梁体裂缝预处理系统，其特征在于：所述钻头(41)的内部轴心处开设有通槽(46)，所述伸缩杆(45)的顶端开设有入料槽(47)，所述通槽(46)与所述入料槽(47)通过软管连通。

7.根据权利要求1所述的一种预应力混凝土桥梁体裂缝预处理系统，其特征在于：所述底部摄像头(3)的外侧固连有防护罩(31)，所述防护罩(31)为透明材料，且高度高于底部摄像头(3)最下端的平面。

8.根据权利要求2所述的一种预应力混凝土桥梁体裂缝预处理系统，其特征在于：所述调节单元(5)包括：

固定环(51)，所述固定环(51)与所述移动车(1)的内部固连；

固定筒(52)，所述固定筒(52)固连在所述固定环(51)的环形内侧；

滑动杆(53)，所述滑动杆(53)的一端与所述固定筒(52)的内部滑动连接，所述滑动杆(53)的另一端且远离所述固定筒(52)与所述伸缩杆(45)固连。

9.根据权利要求8所述的一种预应力混凝土桥梁体裂缝预处理系统，其特征在于：所述滑动杆(53)与所述固定筒(52)的内部滑动连接处固连有复位弹簧。

10.一种预应力混凝土桥梁体裂缝预处理方法，其特征在于：该方法适用于权利要求1-9中任一项所述的桥梁体预处理系统，该方法流程如下：

S1：首先将移动车(1)放置在检修的桥面上，然后工作人员通过遥控设备遥控移动车(1)前行，全景摄像头(2)对地面进行拍摄扫描，使得人员通过遥控设备上的显示屏便能观察的地面裂缝；

S2：然后人员根据全景摄像头(2)反馈的信息，能够统计出地面裂缝的位置和数量，然后确定合适份量的混凝土砂浆；

S3：同时人员看到裂缝时，能够通过遥控设备控制预处理单元(4)中的电机(44)和伸缩杆(45)通电运行，从而电机(44)和伸缩杆(45)分别带动钻头(41)旋转并下移伸入到裂缝中；

S4：其中底部摄像头(3)能够拍摄到钻头(41)，从而人员通过遥控设备上显示屏能够观察到钻头(41)落下的位置，然后根据钻头(41)的落点调整移动车(1)的位置，使得钻头(41)落到裂缝中；

S5：然后钻头(41)旋转对裂缝进行修整，使得裂缝形成V型槽，方便后续人员对裂缝进行修补。

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