CN1808060A - 采用冲击弹性波测量护栏钢管立柱埋深的检测设备及检测方法 - Google Patents
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Abstract
采用冲击弹性波测量护栏钢管立柱埋深的检测设备及检测方法，属于公路交通安全设施领域。在护栏钢管立柱侧壁上的一端设置一个传感器，使发振锤发出的弹性波沿立柱轴方向传递到立柱另一端并由该端将弹性波反射回来，传感器检测到的弹性波信号通过电荷放大器放大，再通过频道台座和模数转换卡，变成数字信号传送到终端电脑进行计算显示。研发的检测方法为采用冲击弹性波在埋地钢管两端的反射，分析其反射波的特性来推定钢管的埋入深度，给出了具体的操作步骤。本发明解决了公路护栏钢管立柱的埋设深度的快速、简便和准确的测量，给出了检测设备及检测的方法。
Description
技术领域
本发明属于公路交通安全设施领域，特别涉及一种采用冲击弹性波测量护栏钢管立柱埋深的检测设备及检测方法。
背景技术
从已建成的高速公路项目来看，大部分项目质量达到了规范要求，但由于技术手段有限，部分项目隐蔽工程存在隐患，安全问题令人勘忧。例如高速公路护栏立柱埋深的深度严重不足的问题而引发的严重后果，更是引起了人们的高度关注。
高速公路的外侧护栏称为“驾驶员的最后一条安全带”，起着有效降低车辆冲击力、减缓车速、防止车辆冲出路基的作用，因此，护栏、立柱甚至使用的螺丝、螺栓都有严格的设计要求。其中高速公路波形梁护栏和缆索护栏是应用最广泛的安全防护设施，但是，调查发现，如山西祁临高速公路第六标段的护栏，就明显存在质量隐患。该高速公路经预验收后，已经通车近两年时间。按照施工要求，作为此例，道路外侧护栏立柱总长应为1.97米，埋入地下部分应达到1.25米。但抽查发现，地下埋入部分短的仅有30厘米，最长的也只有60厘米左右。整个路段都不同程度地存在埋入部分立柱长度不够的现象。
过去因为没有相应检测技术和设备，无法对埋入地下的护栏等隐蔽工程进行检测，才使得本来不符合施工质量要求的工程却通过了验收，带来了日后严重的行车安全隐患，由上例可以简单推知其他高速公路在验收时存在同样的问题，2004年底，我国高速公路通车里程已达3.52万公里，根据国家高速公路网建设规划，未来30年间，我国将迎来高速公路建设高潮，形成8.5万公里国家高速公路网，每一条高速公路都离不开护栏立柱的埋设与检测，因此研究开发出如何用最简便的方法检查、测试已设置好的护栏立柱钢管的埋入深度，同时又不破坏护栏的结构，就成为工程验收及安全检查急需解决的问题。
本发明是采用冲击弹性波在埋地护栏钢管两端的反射，分析其反射波的特性来推定钢管桩的埋入深度的检测设备和方法。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是，如何用最简便的方法检查、测试已设置好的护栏立柱钢管的埋入深度，同时又不破坏护栏的结构。
本发明目的在于提供及检测方法，为实现本发明目的，是采用以下技术方案来完成的，一种采用冲击弹性波测量护栏钢管立柱埋深的检测设备，采用电脑作为显示终端，其特征在于：在护栏钢管立柱侧壁上的一端设置一个传感器，使发振锤发出的弹性波沿立柱轴方向传递到立柱另一端并由该端将弹性波反射回来，传感器检测到的弹性波信号通过电荷放大器放大，再通过频道台座和模数转换卡，变成数字信号传送到终端电脑进行计算显示。在发明研究该检测设备的同时，首先也发明了该项检测技术方法，对冲击弹性波的发振、信号的采集处理、检测结果的计算上都有创新的突破。该方法为，一种采用冲击弹性波测量护栏钢管立柱埋深的检测方法，其特征在于：采用冲击弹性波在埋地钢管两端的反射，分析其反射波的特性来推定钢管的埋入深度，按以下步骤进行操作，a.用铁锤进行不同方法发振，改变发振块和发振锤的大小和材质，改变发振块和传感器的位置，采集一组测试数据；b.合成及修正所测试数据；c.根据不同测试对象，选择频谱分析或相关解析计算钢管长；d.进行统计处理，保存结果。
本发明的有益效果是，解决了公路护栏钢管立柱的埋设深度的快速、简便和准确的测量，给出了检测设备及检测的技术方法步骤。本发明也适用于其它钢管立柱的埋设深度的测量。
附图说明
图1为立柱埋深检测设备示意图；
图2a为检测对象示意图；
图2b为检测过程中采用直接识别法示意图；
图2c为检测过程中采用重复反射法示意图；
图3检测方法流程示意图。
具体实施方式
参照图1，表示公路护栏钢管立柱埋深检测设备示意图，图中被测立柱1全长L，地表面的露出高度H，埋入地下部分为D，产生振动波的发振块为2，在立柱表面设置一个传感器3，通过电荷传输线4连接到放大器5及其供电电源6，放大器输出端通过同轴电缆7连接到频道台座8，经过A/D卡9，连接到电脑10，本实例中此处是采用便携式电脑。参照图2a-2c表示被侧对象及检测中用到的原理示意图。地表面的露出高度H很容易量出，因此只要能够精确地测出立柱的全长L，就可以很容易地推算出立柱的埋深D。因此，本研究的检测方法是通过测试立柱的全长，进而推算其埋深。
在本项目中，是采用冲击弹性波的反射特性来直接测试立柱长度，其测试系统的构成如图1所示的设备。
传感器粘附在柱上部的侧面壁上一端，发振弹性波沿柱子轴的方向传播，在柱另一端反射，分析其反射波的特性来推算柱长和埋入深度。
利用冲击弹性反射波的方法，有两种处理方式：
(1)直接识别反射波的方法
柱长比较长，埋深较深的时侯，可以直接识别反射波(图2b)。
柱顶到柱底端的距离L，可以由下式求得：
L＝V.T/2
其中，V为弹性波的传播速度。对于铁质材料，其弹性波(P波)速度为5.064km/s。柱子的壁较薄的情况，P波速度或多或少略有降低，使用中最好能够实际测试。
当发振固有振荡信号很强，反射波不易识别时，可以采用半波长移动发振的方法，改变发振块和传感器的相对位置进行测试，对所测波形进行移动，叠加处理，可以消除大部分固有振荡信号的影响，直接识别出反射波。
(2)利用弹性波的重复反射特性的方法
对于柱子埋入较浅的情况，发振波和反射波混在一起，反射波的识别非常困难。此外，由于噪声等的影响，在很多情况下无法识别反射波。这时，利用弹性波的重复反射特性也是非常有效的。
如果重复周期为Tc，则由(1)可以求得柱的全长L。Tc可以由频谱解析求得。
根据对国内外有关研究和产品的调查，目前有关高速公路钢管立柱埋深的研究并不多见。但对于混凝土立柱(电线杆、电灯杆等)的劣化，很多机构作了大量的研究。如混凝土立柱的裂缝检测。内部预应力的钢筋的断裂检测研究等。
参照图3，表示本发明所述检测方法流程示意图，图中表了解析流程的各个步骤。
Claims (2)
1.一种采用冲击弹性波测量护栏钢管立柱埋深的检测设备，包括采用电脑作为显示终端，其特征在于：在护栏钢管立柱侧壁上的一端设置一个传感器，使发振锤发出的弹性波沿立柱轴方向传递到立柱另一端并由该端将弹性波反射回来，传感器检测到的弹性波信号通过电荷放大器放大，再通过频道台座和模数转换卡，变成数字信号传送到终端电脑进行计算显示。
2.一种采用冲击弹性波测量护栏钢管立柱埋深的检测方法，其特征在于：采用冲击弹性波在埋地钢管两端的反射，分析其反射波的特性来推定钢管的埋入深度，按以下步骤进行操作，a.用铁锤进行不同方法发振，改变发振块和发振锤的大小和材质，改变发振块和传感器的位置，采集一组测试数据；b.合成及修正所测试数据；c.根据不同测试对象，选择频谱分析或相关解析计算钢管长；d.进行统计处理，保存结果。
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