一种用于古建筑木构件现场检测的木材微钻阻力仪固定支架装置

摘要

一种用于古建筑木构件现场检测的木材微钻阻力仪固定支架装置，属于古建保护技术领域。该装置由前端柔性固定束带(1)、支座弹簧卡槽(2)、中部柔性固定束带(3)、水准器(4)、液压伸缩斜撑杆(5)、后端可伸缩式刚性固定支架(6)、量角器(7)、铰接支撑垫(8)组成。本发明可使在古建筑无损现场检测过程中，针对不同检测现场情况，有效固定和支撑检测设备，并定量确定测量角度，提高检测精度，降低人为抖动造成的数据采集误差和仪器损坏的风险，减小人力工作强度和操作危险性，辅助微钻阻力仪进行现场数据收集工作。该装置可根据古建筑中水平构件和垂直构件、弦向进针和径向进针等不同的现场情况，进行不同形状的调节组合。

说明书

技术领域

本发明涉及一种利于木材微钻阻力现场检测试验，结合现有仪器 设备进行数据采集的辅助试验装置。本发明属于木材内部缺陷及力学 性能测试和古建筑保护技术领域。

背景技术

微钻阻力仪是目前应用于古建筑木构件无(微)损现场检测领域 的常用仪器设备。其原理是通过微型钻针在电动机驱动以恒定速率钻 入木材内部产生相对阻力的大小反映出其密度的变化，通过计算机系 统采集钻针在木材中产生的阻力参数并计算后，显示出阻力曲线图 像。使用者根据显示的阻力曲线并结合木材学知识，判断出木材内部 腐朽、裂缝、虫蛀、白蚁危害等具体状况。

目前的微钻阻力仪现场检测方法是：人力手持检测设备，并固定 检测设备与被测构件间的相对位置，通过目测调节检测位置与角度。 该传统操作方法的弊端是检测仪器与被测物体之间缺乏精确的测量 相对入针角度，造成检测数据缺乏相对准确性。

在古建筑的现场检测中，由于古建筑承重木构件尺寸皆较大，且 一些检测点位置较高，尤其是横梁等水平构件，超出正常人体尺度。 且目前常用的微钻阻力仪长度70～80cm左右，质量10～15kg左右，故 这些检测位置单纯依靠人力手持，在检测过程中，需要长时间保持仪 器的稳定平衡和相对位置固定，不但会极大增加人力工作强度，且由 于人为的抖动和挪动，可能会造成试验数据的采集误差，甚至造成仪 器设备的损坏。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种可稳定固定微钻阻力仪设备的支架 装置。该设备不但可以承载设备自身的质量荷载，还可以精确度量检 测设备与地面相对水平度(或与被测物体间相对入针角度)，并针对 古建筑检测现场不同构件形状和检测位置，调节出特定的形状组合， 从而提高其在不同现场条件下的使用适宜性。

本发明的目的通过以下技术措施来实现：构造一种木材微钻阻力 仪的固定支架装置。其特征在于通过柔性束带、刚性支架和弹簧卡槽， 多点固定仪器设备与支架装置之间的相对位置，及仪器设备与被测物 体之间的相对位置；通过可调节式三角支架并配以紧固螺栓，承载支 撑检测设备的自身质量荷载，降低人力工作强度；通过安装在支架上 的水准器和量角器，精确定位检测设备与地面的相对水平位置，或与 被测物体之间的相对角度。

本发明采用如下技术方案：

一种用于古建筑木构件现场检测的木材微钻阻力仪固定支架装 置，该装置包括前端柔性固定束带1、支座弹簧卡槽2、中部柔性固 定束带3、水准器4、液压伸缩斜撑杆5、后端可伸缩式刚性固定支 架6、量角器7、铰接支撑垫8、支撑垫板24；所述前端柔性固定束 带1有两根，水平对称布置于支座弹簧卡槽2的外侧，通过螺栓连接； 所述中部柔性固定束带3有两根，水平对称布置，分别锚固连接于支 撑垫板24中部两侧；所述支撑垫板24前后端分别与支座弹簧卡槽2 焊接；所述后端可伸缩式刚性固定支架6与支座弹簧卡槽2为同轴螺 栓连接；所述水准器4和量角器7均粘接固定于支座弹簧卡槽2外表 面；所述柔性构件材质为锦纶织物；所述刚性构件材质为高强度铝合 金；液压伸缩斜撑杆5为预制成品件，两端分别与支撑垫板24的下 表面、高强度铝合金支架17阻尼铰接；

前端柔性固定束带1包括可调节式卡扣9、锦纶织带10、铝合金 连片11、可调节紧固螺栓A12；所述锦纶织带10与铝合金连片11 采用锚固连接；所述铝合金连片11通过可调节紧固螺栓A12连接于 支座弹簧卡槽2外侧；当所述可调节紧固螺栓A12旋松时，铝合金连 片11可沿支座弹簧卡槽2的竖直面360°旋转，当可调节紧固螺栓 12旋紧时，铝合金连片11和支座弹簧卡槽2相对位置与夹角固定； 前端柔性固定束带1起到固定木材微钻阻力仪与被测古建筑构件之 间相对位置的作用。

所述支座弹簧卡槽2包括支座A13、支座B14、拉伸弹簧15、海 绵防滑垫片16；所述支座A13和支座B14之间为嵌套榫卯关系，起 到固定两者相对位置的作用；所述支座A 13和支座B14之间通过拉 伸弹簧15连接，拉伸弹簧15与支座A13和支座B14为锚固焊接；所 述海绵防滑垫片16粘接于支座A13和支座B 14纵向内表面；支座弹 簧卡槽2主要起到木材微钻阻力仪与本固定支架装置相对位置，并减 小震动的作用。

所后端可伸缩式刚性固定支架6，包括高强度铝合金支架17、可 伸缩套管18、旋钮式锁紧装置19、金属脚部垫片20、橡胶防滑垫片 21、可调节紧固螺栓B 22、连接支架23；所述高强度铝合金支架17 通过可调节紧固螺栓22连接于支座弹簧卡槽2外侧，当所述可调节 紧固螺栓22旋松时，高强度铝合金支架17可沿支座弹簧卡槽2的竖 直面270°旋转，当可调节紧固螺栓22旋紧时，高强度铝合金支架 17和支座弹簧卡槽2相对位置与夹角固定，其具体夹角值可通过量 角器7读取；所述可伸缩套管18上端部与高强度铝合金支架17锚固 焊接，为双节同轴套筒式构造，其中上端套管为大套管，下端套管为 小套管；所述旋钮式锁紧装置19位于大套管底部，当旋钮式锁紧装 置19旋松时，两节套管可沿管径轴线相对滑动，当旋钮式锁紧装置 19旋紧时，两节套管相对固定；可伸缩套管18的最大长度为大套管 和小套管长度之和，最小长度为大套管长度；所述金属脚部垫片20 上表面与连接支架23锚固焊接，下表面与橡胶防滑垫片21粘接；所 述连接支架23为两根成90°的金属杆件，与可伸缩套管18的下端 阻尼铰接，两组对称布置；所述后端可伸缩式刚性固定支架6主要起 到固定木材微钻阻力仪与被测古建筑木构件相对位置，且承载微钻阻 力仪设备质量荷载的作用。

所述中部柔性固定束带3由锦纶织带和可调节式卡扣组成，与支 撑垫板24锚固连接，起到固定木材微钻阻力仪设备与支架装置相对 位置的作用；所述水准器4为预制成品件，粘接于支座弹簧卡槽2 外表面；所述量角器7为预制成品件，粘接于支座弹簧卡槽2底部， 可调节紧固螺栓B 22的正下方，零刻度线位于水平位置，起到精确 量化定位设备水平度或检测角度的作用；所述液压伸缩斜撑杆5为预 制成品件，两端分别与支座弹簧卡槽2的下表面、高强度铝合金支架 17阻尼铰接，起到加强装置稳定刚性的作用。

本发明设计构造了一种支架装置，在古建筑木构件现场检测中， 固定木材微钻阻力仪与被测木构件之间的相对位置，并通过不同的形 状组合，适用于木结构古建筑中不同位置和不同尺寸构件的现场测量 工作。本发明可以获得如下有益效果：

(1)承载支撑检测设备的自身质量荷载，降低人力工作强度。

(2)固定检测设备和被检测构件间的相对位置，有效降低人为抖动 和挪动造成的实验数据采集误差。

(3)精确度量测量角度和检测设备的水平度，提高检测精度。

(4)适用于古建筑现场检测中不同位置、不同尺寸的木构件。

附图说明：

图1：木材微钻阻力仪固定支架装置正视图

图2：木材微钻阻力仪固定支架装置侧视图

图3：木材微钻阻力仪固定支架装置顶视图

图4：前端柔性固定束带细部构造图

图5：支座弹簧卡槽细部构造图

图6：后端可伸缩式刚性固定支架细部构造图

图7：对立柱构件较低位置进行径向水平微钻阻力检测时的支架 形状搭配图

图8：对立柱构件较高位置进行径向水平微钻阻力检测时的支架 形状搭配图

图9：对横梁构件梁头位置进行竖直径向微钻阻力检测时的支架 形状搭配图

图10：对横梁构件梁中位置进行竖直径向微钻阻力检测时的支架 形状搭配图

图11：对立柱或横梁构件进行非垂直角度径向微钻阻力检测时的 支架形状搭配图

图中：1、前端柔性固定束带，2、支座弹簧卡槽，3、中部柔性固 定束带，4、水准器，5、液压伸缩斜撑杆，6、后端可伸缩式刚性固 定支架，7、量角器，8、铰接支撑垫，9、可调节式卡扣，10、锦纶 织带，11、铝合金连片，12、可调节紧固螺栓A，13、支座A，14、 支座B，15、拉伸弹簧，16、海绵防滑垫片，17、高强度铝合金支架， 18、可伸缩套管，19、旋钮式锁紧装置，20、金属脚部垫片，21、橡 胶防滑垫片，22、可调节紧固螺栓B，23、连接支架，24、支撑垫板。

具体实施方式

针对古建筑检测现场不同构件尺寸、形状、位置等的微钻阻力检 测需求，本固定支架装置可根据需要及现场条件进行形状搭配调节， 以满足现场工作的适宜性需求。常见如下几种现场情况：

(1)对立柱构件较低位置进行径向水平微钻阻力检测时，支架 形状搭配见图7。将微钻阻力仪放置于支座弹簧卡槽2内，并将中部 柔性固定束带3环绕绑固微钻阻力仪，调节可调节式卡扣9控制束带 长度，使微钻阻力仪在弹簧卡槽2内可靠固定不至于产生相对滑动。 将前端柔性固定束带1环绕绑固于被测木柱截面，调节可调节式卡扣 9控制锦纶织带10的长度，使微钻阻力仪的检测针头有效接触并压 紧被测木柱。通过水准器4和量角器7精确校准支座弹簧卡槽2的水 平度和高强度铝合金支架17的垂直度，校准后，旋紧可调节紧固螺 栓12和可调节紧固螺栓22。调节可伸缩套管18的长度，使金属脚 部垫片20与地面保持相对平行，并使橡胶防滑垫片21与地面充分有 效接触。

(2)对立柱构件较高位置进行径向水平微钻阻力检测时，支架 形状搭配见图8。将微钻阻力仪放置于支座弹簧卡槽2内，并将中部 柔性固定束带3环绕绑固微钻阻力仪，调节可调节式卡扣9控制束带 长度，使微钻阻力仪在弹簧卡槽2内可靠固定不至于产生相对滑动。 将前端柔性固定束带1环绕绑固于被测木柱截面，调节可调节式卡扣 9控制锦纶织带10的长度，使微钻阻力仪的检测针头有效接触并压 紧被被测木柱。通过水准器4精确校准支座弹簧卡槽2的水平度，校 准后，旋紧可调节紧固螺栓12。调节可伸缩套管18的长度，使金属 脚部垫片20与被测木柱外表面保持相对平行，并使橡胶防滑垫片21 与被测木柱外表面充分有效接触。旋紧可调节紧固螺栓22。

(3)对横梁构件梁头位置进行竖直径向微钻阻力检测时，支架 形状搭配见图9。将微钻阻力仪放置于支座弹簧卡槽2内，并将中部 柔性固定束带3环绕绑固微钻阻力仪，调节可调节式卡扣9控制束带 长度，使微钻阻力仪在弹簧卡槽2内可靠固定不至于产生相对滑动。 将前端柔性固定束带1环绕绑固于被测木梁截面，调节可调节式卡扣 9控制锦纶织带10的长度，使微钻阻力仪的检测针头有效接触并压 紧被被测木梁，旋紧可调节紧固螺栓12。调节可伸缩套管18的长度， 使金属脚部垫片20与支撑木梁的木柱外表面保持相对平行，并使橡 胶防滑垫片21与木柱外表面充分有效接触。旋紧可调节紧固螺栓22。

(4)对横梁构件梁中位置进行竖直径向微钻阻力检测时，支架 形状搭配见图10。将微钻阻力仪放置于支座弹簧卡槽2内，并将中 部柔性固定束带3环绕绑固微钻阻力仪，调节可调节式卡扣9控制束 带长度，使微钻阻力仪在弹簧卡槽2内可靠固定不至于产生相对滑 动。将前端柔性固定束带1环绕绑固于被测木梁截面，调节可调节式 卡扣9控制锦纶织带10的长度，使微钻阻力仪的检测针头有效接触 并压紧被被测木梁，旋紧可调节紧固螺栓12。调节可伸缩套管18的 长度，使金属脚部垫片20与木梁外表面保持相对平行，并使橡胶防 滑垫片21与木梁外表面充分有效接触。旋紧可调节紧固螺栓22。

(5)对立柱或横梁构件进行非垂直角度径向微钻阻力检测时， 支架形状搭配见图11。将微钻阻力仪放置于支座弹簧卡槽2内，并 将中部柔性固定束带3环绕绑固微钻阻力仪，调节可调节式卡扣9 控制束带长度，使微钻阻力仪在弹簧卡槽2内可靠固定不至于产生相 对滑动。调整支座弹簧卡槽2的检测角度，并通过量角器7读取数据。 确定角度后，将前端柔性固定束带1以相对水平位置环绕绑固于被测 木梁截面，调节可调节式卡扣9控制锦纶织带10的长度，使微钻阻 力仪的检测针头有效接触并压紧被被测木梁，旋紧可调节紧固螺栓 12。调节可伸缩套管18的长度，使金属脚部垫片20与木柱外表面保 持相对平行，并使橡胶防滑垫片21与木柱外表面充分有效接触。旋 紧可调节紧固螺栓22。