一种检测在役电杆混凝土抗压强度的仪器及其方法

摘要

本发明公开了一种检测在役电杆混凝土抗压强度的仪器及其方法，仪器包括固定装置、控制装置和施力装置，固定装置包括螺杆、杆头、螺帽和固定台；控制装置包括位移传感器、压力传感器、操作板，施力装置包括液压缸和球体压头，固定台为两台，放置于电杆两侧，螺杆为两根，且顶端固定杆头，两根螺杆分别贯穿两个固定台两侧，通过螺帽固定于固定台上，液压缸贯穿于一台固定台中心线上，球体压头连接液压缸的内侧，与电杆接触，位移传感器、压力传感器固定于液压缸和球体压头之间，操作板连接液压缸的输出端。本发明测量精度高、误差小、节省人力和时间，提高工作效率。

说明书

技术领域

本发明涉及在役输电线路钢筋混凝土电杆损伤评估和修复技术研究技术领域，尤其涉及 一种检测在役电杆混凝土抗压强度的仪器及其方法。

背景技术

在服役过程中，钢筋混凝土电杆经受着各种物理和化学作用，使得电杆的安全性和耐久 性降低，如果不及时进行修复，导致电杆的使用寿命缩短，甚至导致电杆断裂从而影响电力 运行，危及人民生命和财产安全。因此，及时对在役钢筋混凝土电杆进行安全性和耐久性评 估可以为做出电杆修补、加固或更换等决策提供重要依据。

钢筋混凝土电杆主要由钢筋和混凝土两大部分组成，混凝土强度是表征电杆承载力的一 个重要因素。钢筋混凝土电杆虽然属于钢筋混凝土结构，但由于其结构、荷载类型和使用环 境的特殊性，其损伤形式、损伤检测评估及修复技术具有一定的特性。现阶段，还没有特定 的电杆混凝土强度检测方法，实际检测中，应用普通混凝土结构的检测方法对电杆混凝土进 行检测，主要包括钻孔取芯法、回弹法、超声法及超声回弹综合法。其中，钻孔取芯样法是 一种有损检测方法，且试验结果受芯样直径和骨料粒径的影响，现场取样对在役电杆的损伤 很大，并不适用于在役电杆混凝土强度检测。回弹法、超声法及超声回弹综合法是在役电杆 混凝土强度检测常用的方法。

回弹法是测量混凝土表面硬度的一种方法，操作简便，测试迅速，是最常用的混凝土强 度检测方法。但电杆表面裂缝、集料外露、干湿状态等都会对回弹结果造成影响，且混凝土 在碳化作用下表面硬度会改变，需要测量碳化深度并以《回弹法检测混凝土抗压强度技术规 程》JGJ/T23-2011为依据对回弹结果进行修正，修正结果受碳化深度测量精度及修正值选取 的影响。

超声法也是一种无损检测方法，该方法的原理是根据超声波传播速度与混凝土的弹性性 质的关系推求混凝土缺陷。由于混凝土是一种混合材料，原材料、配合比及密度等因子对检 测结果存在影响，另外，实际检测中，钢筋锈蚀及钢筋密集分布等也可能对超声波传播速度 测定结果产生一定影响，从而影响混凝土强度的推定结果。

超声回弹综合法是回弹法和超声法两种方法的结合，该方法是根据回弹值、超声波传播 速度以及混凝土强度的关系曲线推求电杆混凝土强度值，检测过程变得复杂，且回弹法和超 声法中存在的不利影响因素在该方法中依然体现。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种检测在役电杆混凝土抗压强度的仪器及 其方法，该仪器打破应用普通混凝土结构检测方法来检测电杆混凝土强度的固有模式，克服 回弹法、超声法等现有电杆混凝土检测方法的局限性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种检测在役电杆混凝土抗压强度的仪器，包括固定装置、控制装置和施力装置，固定 装置包括螺杆、杆头、螺帽和固定台；控制装置包括位移传感器、压力传感器、操作板，施 力装置包括液压缸和球体压头；其中，固定台为两台，放置于电杆两侧，螺杆为两根，且顶 端固定杆头，两根螺杆分别贯穿两个固定台两侧，通过螺帽固定于固定台上，液压缸贯穿于 一台固定台中心线上，球体压头连接液压缸的内侧，与电杆接触，位移传感器、压力传感器 固定于液压缸和球体压头之间，操作板连接液压缸的输出端。

所述螺杆为圆柱状，外表面设有螺旋槽。

所述杆头为正六棱柱型，通过焊接固定于螺杆上。

所述固定台为“凹”型，且中间凹陷部分为圆心角为120°的圆弧形，且其直径长度与电 杆直径长度相同。

所述操作板包括主控制器、显示屏和键盘。

所述球体压头为钢球。

一种采用上述检测仪器的使用方法，包括以下步骤：

（1）前期准备工作；

（2）在役电杆混凝土抗压强度的现场检测；

（3）处理检测结果。

所述步骤（1）具体包括：

A）了解检测区域电杆的情况，确定检测区域及检测电杆；

B）制定检测工作的技术方案，准备基础资料；

C）调试仪器，进行仪器率定，保证仪器能准确使用。

所述步骤（2），具体包括以下步骤：

I）确定好待检测电杆后，先用肉眼检查电杆表面情况，选定强度检测区域，选定N个测 区，每个测区选定M个测点，其中N、M为自然数，选择测点时尽量避开裂缝及集料外露明 显的地方；

II）装配仪器；

III）测量一个测点，调整固定台，测量下一个测点，重复操作，直到所有测点全部测量 完毕。

所述步骤（3）具体包括：

（a）推算各个测区的混凝土抗压强度值：以每根电杆为单位进行数据处理，根据导出 的检测数据，每个测区的数据去掉最大值和最小值，求剩余检测值的平均数，根据压力、压 痕直径与强度的关系，推定该测区混凝土强度，依次推出该根电杆各个测区的混凝土抗压强 度值；

（b）判断该在役电杆的强度状态：若各测区强度值的差值在允许可变范围内，求各测 区强度的平均值作为该在役电杆混凝土抗压强度值，并与其设计值对比，确定该电杆混凝土 的抗压强度状态；若各测区强度值的差值超过了允许可变范围，按照测区所处该电杆的位置， 分段记录该在役电杆抗压强度值，并与其设计值对比，确定该电杆混凝土的抗压强度状态；

（c）制定修复方案。

本发明的工作原理为：液压缸提供压力源，球体压头挤压电杆的测点，压力传感器检测 此时施加的压力，位移传感器检测电杆测量的变形值，通过对数据的分析，得到在役电杆混 凝土抗压强度。

本发明的有益效果为：

1、本发明提出的仪器针对在役电杆特殊结构和现场检测的特殊条件设计，作为检测 在役电杆抗压强度的专用装置。

2、本发明为可拆卸结构，方便拆卸和组装、便于携带；

3、测量精度高、误差小、节省人力和时间，提高工作效率；

4、操作简单，检测迅速，提高了工作效率，且检测结果受混凝土表面状况影响较小， 具有很大的应用和推广价值。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

其中，1、螺杆I；2、螺杆II；3、杆头；4、固定台I；5、固定台II；6、压力传感器； 7、位移传感器；8、操作板；9、液压缸；10、球体压头；11、电杆；12、螺帽I；13、螺 帽II；14、螺帽III；15、螺帽IV；16、螺帽V；17、螺帽VI；18、螺帽VII；19、螺帽VIII。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种检测在役电杆混凝土抗压强度的仪器，包括固定装置、控制装置和施 力装置，固定装置包括螺杆、杆头3、螺帽和固定台；控制装置包括位移传感器7、压力传感 器6、操作板8，施力装置包括液压缸9和球体压头10，其中，固定台为两个，相对放置于 电杆两侧，螺杆为两根，且顶端固定杆头3，两根螺杆分别贯穿两个固定台两侧，通过螺帽 固定于固定台上，液压缸9贯穿于固定台I4的中心线上，球体压头10连接液压缸9的内侧， 与电杆11接触，位移传感器7、压力传感器6固定于液压缸9和球体压头10之间，操作板 8连接液压缸9的输出端。

螺杆为圆柱状，外表面设有螺旋槽。

杆头3为正六棱柱型，通过焊接固定于螺杆上。

固定台为“凹”型，且中间凹陷部分为圆心角为120°的圆的弧形，且其直径长度与电杆 直径长度相同。

操作板8包括主控制器、显示屏和键盘。

球体压头10为钢球。

测量在役电杆混凝土抗压强度的方法如下：

（1）前期准备工作；

①了解检测区域电杆11的情况，确定检测区域及检测电杆；

②制定检测工作的技术方案，准备基础资料；

③调试仪器，进行仪器率定，保证仪器能准确使用。

（2）在役电杆11混凝土抗压强度的现场检测；

①确定好待检测电杆后，先用肉眼检查电杆表面情况，选定强度检测区域，选定N个 测区，每个测区选定M个测点，选择测点时尽量避开裂缝及集料外露明显的地方；

②从仪器盒中取出仪器，先将固定台I4（如图1所示，已安装好液压缸9、压力传感 器6、位移传感器及球体压头10）卡在电杆11一侧，即将内侧圆弧卡在电杆11上，将螺帽 I12、螺帽II13先分别安装到螺杆I1、螺杆II2的上部，距离螺杆杆头3大约2-3cm处， 然后将螺杆I1、螺杆II2分别穿过固定台I4左右两侧的孔，将螺帽III14、螺帽IV15分别 安装到螺杆I1上，将固定台固定在螺帽I12和螺帽III14、螺帽II13和螺帽IV15之间，然 后将螺帽V16、螺帽VI17相应地安装到螺帽III14、螺帽IV15的下部，将螺杆I1、螺杆 II2穿过固定台II5的孔，并将固定台II5卡在电杆11的另一侧，同样将固定台II5内侧的 圆弧卡在电杆上，这时候将螺帽V16、螺帽VI17拧紧在固定台II5上，然后将螺帽VII18、 螺帽VIII19分别安装在螺杆I1和螺杆II2上，从而将固定台II5卡紧在电杆11上；

③仪器安装完毕后，通过操作板8控制检测的进程，包括调试、开始检测、记录测点、 记录压力值和位移值、结束测量、仪器复原；

④测量完一个测点后，不用拆卸仪器，微动螺帽III14、IV15、V16、VI17，转动（上 下移动）固定台I4和固定台II5直到球体压头10中心对准下一个测点，然后拧紧螺帽III14、 IV15、V16、VI17，即可测量下一个测点，可实现一根电杆11的测量只需一次安装一次拆 卸仪器，节省了人力和时间，提高了工作效率；

⑤测完一根电杆11后，先关闭操作装置，然后拆卸螺帽VII18、螺帽VIII19，将固定 台II5取下，然后拆卸螺帽V16、VI17、VII18、VIII19，将剩下的部分从电杆11上取下， 将螺杆I1、螺杆II2从固定台I4上取出，将螺帽I12、螺帽II13卸下即可；

⑥导出现场检测数据，检查仪器，然后装回仪器盒中；

⑦若现场还有待检测电杆11，则重复步骤①-⑥，否则结束工作。

（3）检测结果处理：

①以一根电杆为单位进行数据处理，根据导出的检测数据，每个测区的数据去掉最大 值和最小值，求该测区剩余检测值的平均数，根据压力、压痕直径与强度的关系，推定该测 区混凝土强度，依次推出该根电杆各个测区的混凝土抗压强度值；若各测区强度值的差值在 允许可变范围内，求各测区强度的平均值作为该在役电杆混凝土抗压强度值，并与其设计值 对比，确定该电杆混凝土的抗压强度状态；若各测区强度值的差值超过了允许可变范围，可 按照测区所处电杆位置，分段记录该在役电杆抗压强度值，并与其设计值对比，确定该电杆 混凝土的抗压强度状态，同时，需要分析在役电杆不同高度或者不同侧面混凝土的抗压强度 值不同是否存在规律及其原因；

②根据检测结果，判断该在役电杆11的强度状态，制定下一步的检测方案，若需要， 及时制定相应的修复方案；

③按照步骤①、步骤②依次分析检测的每根电杆11。

（4）根据要求，编写相应的检测报告。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限 制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付 出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。