一种桥梁预应力管道压浆密实度的智能检测方法

摘要

本发明公开了一种桥梁预应力管道压浆密实度的智能检测方法，属于桥梁施工领域，包括：计算管道内所需的压浆量、在预应力管道的压浆口、排气口和出浆口安装流量计、通过智能压浆机将浆液压入管道中、实时计算管道内压浆密实度等步骤，通过智能化的手段，对密实度进行实时监测，使检测频率和合格率均达100%。节约检测费用95%以上、节省检测时间90%以上，解决了长期困扰管道压浆密实度检测结果的可信度问题；解决了预应力管道密实度检测难度大、费用高、检测频率低的问题；解决了因预应力管道密实度的质量隐患，影响桥梁结构的耐久性和运行安全问题。

说明书

技术领域

本发明涉及桥梁预应力钢筋混凝土施工领域，尤其是涉及一种桥梁预应力管道压浆密实度的智能检测方法。

背景技术

预应力钢筋混凝土构筑物具有强度高、刚度大、稳定性好和耐久性优的特点。在桥梁工程中预应力钢筋混凝土梁体的预应力筋(钢绞线张拉压浆后)承担桥梁运行时的80%左右的荷载。为了保证预应力钢筋混凝土构筑物的结构使用安全，防止预应力筋在使用过程中因有害物质的腐蚀引起钢绞线的锈蚀、破损、断裂，使预应力局部或完全丧失，导致预应力钢筋混凝土的早期损坏，影响桥梁结构的强度、刚度、稳定性和耐久性，严重时造成桥梁梁体的破裂坍塌、车毁人亡的重大安全事故发生，一般设计施工图及相关的质量验收规范都把管道压浆密实度作为主控项目和施工管理中的关键工序和主要质量控制点；也是桥梁运行中的重要安全危险源。

由于预应力管道设置在钢筋混凝土层的中间，十分隐蔽。预应力筋串置后的管道内，孔道弯曲狭长。压浆施工时的摩阻力很大，浆液的流动性和渗透力变差。所以预应力管道压浆的施工难度很大，管道的压浆密实度达标和检测难度更大。

现有的检测方法，包括事后的超声波检测和雷达扫描检测法，其操作难度大、耗时长、费用高，检测结果倍受争议，导致长期以来地方、行业和国家的相关验收规范中，对桥梁工程的预应力钢筋混凝土梁体管道压浆密实度的质量检测情况的评述均为：压浆密实饱满，合格，其检测的有效性和真实性难以评估。

因此本方案提供一种快捷方便的来保证预应力管道密实度的智能检测方法。

例如，在中国专利文献上公开的“预应力管道压浆密实度检测系统”，其公告号为CN206161571U，包括加热单元、摄像单元和图像处理单元，其检测方法为，通过对预应力管道及其周边进行加热，摄像单元用于获取加热后的预应力管道红外图像谱并输出至图像处理单元，图像处理单元通过分析红外图像谱中有无热斑以及热斑的大小来判断预应力管道压浆密实度是否合格，这种方法操作复杂，必须待管道内浆液稳定后才能进行测量，具有延时性，若检测出密实度不合格，还需要重新压浆，增加了作业时间；并且该方法容易受到环境温度等因素的影响，并且对结果的判断存在主观性，对于具体有多少热斑、各处热斑大小分别为多少才算合格难以定下标准，从而导致在质量评估时存在含糊不清的问题。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中，桥梁工程的预应力钢筋混凝土梁体管道压浆密实度的质量检测操作难度大、耗时长、费用高的问题，提供一种桥梁预应力管道压浆密实度的智能检测方法，可以通过智能化的手段，对密实度进行实时监测，降低检测成本、并且节省检测时间。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明，一种桥梁预应力管道压浆密实度的智能检测方法，包括以下步骤：

①计算管道内所需的压浆量；

②在预应力管道的压浆口、排气口和出浆口安装流量计；

③通过智能压浆机将浆液压入管道中；

④待预应力管道的排气口中连续不间断外泄出浆液时，关闭排气口，待预应力管道的出浆口中连续不间断外泄出浆液时，关闭出浆口；

⑤实时计算管道内压浆密实度；

⑥若管道内的压浆密实度大于等于指标值，则停止压浆，若管道内的压浆密实度小于指标值，提高压浆的压力值，继续压浆直到达到指标值。

本方案通过对预应力管道各处开口的浆液的流入流出量的检测，可以实现对预应力管道内的浆液总量的实时监控，根据密实度数据达标情况，可以及时对智能压浆设备的参数进行调整，然后继续进行压浆工作，直至压浆密实度达标后终止管道的压浆工作，从而使压浆和密实度检测可以同步进行，大大节省了检测的时间，并且无需用到例如外红设备、电磁设备，只需通过简单的流量检测即可实现，降低了检测成本；由于压浆检测需要待排气口和出浆口中连续不间断外泄出浆液后才开始，因此也极大地避免了出现管道内浆液不均匀的问题。

进一步的，步骤①中，计算管道内所需的压浆量的公式为：

Vm³=（V1-V2×n）×L；

其中，Vm³：预应力管道压浆量m³；

V1：管道内孔截面积m²；

V2：每束钢绞线截面积m²；

n：管道内纲绞线束数；

L：管道长度m；

通过该公式可以对所需压浆量进行较为准确的计算。

进一步的，步骤⑤中，实时计算管道内压浆密实度的公式为：

Q=[V3-(V4+V5)]/Vm³×100%；

其中，Q：管道压浆密实度%；

V3：管道进浆口的压浆量；

V4：排气口的浆液的外泄量；

V5：出浆口的浆液的外泄量；

Vm³：预应力管道的压浆量；

通过上述的两个公式，使所述密实度检测的结果量化，从而使密实度的评估更加清晰准确，避免了现有的检测方法得出的检测结果不清楚的问题。

作为优选，所述智能压浆机包括搅拌箱，所述搅拌箱的底部设有用于为浆液提供压力的压浆泵和用于测量浆液压力的压力表，搅拌箱的底部与所述的压浆口相连，所述压浆泵为浆液提供压力，所述压力表可以反应浆液压入的压力，当压浆密实度合格后，可以根据压力表的度数为后续的压浆压力提供参考。

作为优选，所述搅拌箱内设有水平方向的固定轴，所述固定轴的外侧周向均布连接有若干个搅拌轴，所述搅拌轴的外侧周向均布连接有若干个搅拌叶片；由于本方案中需要通过流量计来记录数据，只能反映浆液通过的体积而不能反映其质量，因此对于搅拌箱内搅拌后浆液的均匀度要求更高，现有的搅拌箱内的搅拌叶片的转动轴方向一般相同，浆液容易产生分层，不同层之间的浆液密度会有所差别，导致搅拌效果较差，搅拌后均匀度不够高；而本方案中的各个搅拌轴的方向不同，可以对浆液进行不同方向的搅拌，从而大大提高了搅拌的效果。

作为优选，所述固定轴的外侧套有转动座，所述固定轴与所述转动座通过轴承转动连接，所述搅拌轴穿过所述转动座，并且与所述转动座也通过轴承转动连接，所述固定轴上设有固定锥齿轮，而所述搅拌轴上设有与所述固定锥齿轮适配啮合的转动锥齿轮；当所述转动座相对固定轴转动时，带动各个搅拌轴一同绕固定轴转动，从而使转动锥齿轮在固定锥齿轮上啮合转动，由于搅拌轴转动连接在转动座上，因此其在绕固定轴公转的同时也会发生自转；通过本方案只需对转动座进行驱动，即可实现搅拌轴的公转和自转，从而使搅拌叶片的转动轴不断变化，从而使搅拌更加均匀，并且，由于搅拌轴在公转时不断上下翻动，可以避免浆液中的颗粒物在搅拌箱下部沉积，导致下部浆液密度较大的问题。

作为优选，所述转动座外侧固定连接有搅拌架，所述搅拌轴朝向固定轴外侧的一端与搅拌架之间通过轴承转动连接；所述搅拌架可以对搅拌轴的外端进行固定，从而提高结构整体的强度和稳定性，并且，在转动座转动的同时也带动所述搅拌架转动，从而使搅拌架也起到对浆液的搅拌和翻动的作用，进一步提高搅拌效果。

作为优选，所述搅拌叶片的形状为三角形，由于本装置中只使用一个电机进行多个方向的驱动，因此对电机的载荷要求较高，而所述搅拌叶片的形状为三角形，可以在保证搅拌效果的前提下减小搅拌时电机的载荷，尤其是搅拌轴在公转时，可以使搅拌叶片的端部拨开浆液，从而使搅拌叶片整体受力更均匀。

作为优选，所述搅拌箱的外侧安装有驱动电机，所述转动座的外侧安装有传动齿轮，所述驱动电机通过驱动齿轮带动所述传动齿轮转动；由于所述转动座内设有固定轴，因此无法通过电机直接对转动座进行驱动，而通过本方案的结构可以有效驱动转动座，尽量减少能量损耗。

所述智能压浆机外侧设有显示屏，所述显示屏上显示有所述各处的流量计的度数、管道内所需的压浆量、实时计算的管道内压浆密实度；通过所述显示屏可以直观地向操作人员反映各项参数，从而便于操作人员实时了解压浆密实度，并对压浆泵的压力做出适应性调整。

因此，本发明具有如下有益效果：（1）可以实时对预应力管道压浆的密实度进行检测，节省成本和时间；（2）使检测的结果通过百分比量化表示，更加清晰明确，便于设立标准；（3）通过搅拌箱内更加均匀的搅拌，保证浆液的密度均匀；（4）可以使操作人员更加直观的观察浆液密实度，从而及时对压浆压力做出适应性调整。

附图说明

图1是本发明中的智能压浆机的一种剖视结构示意图。

图2是本发明中的智能压浆机在图1的A-A处的剖视图。

图中：1、搅拌箱 2、控制面板 3、控制箱 4、压浆泵 5、压力表 6、驱动电机7、驱动齿轮 8、传动齿轮 9、固定轴 10、转动座 11、搅拌轴支座 12、搅拌轴 13、转动锥齿轮 14、固定锥齿轮 15、搅拌架 16、搅拌叶片。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。

如图1、图2所示的实施例中，一种桥梁预应力管道压浆密实度的智能检测方法，包括以下步骤：

①计算管道内所需的压浆量，其计算公式为：Vm³=（V1-V2×n）×L；其中，Vm³：预应力管道压浆量m³；V1：管道内孔截面积m²；V2：每束钢绞线截面积m²；n：管道内纲绞线束数；L：管道长度m；

②在预应力管道的压浆口、排气口和出浆口安装流量计，所述压浆口安装在管道的转角处以及其他浆液不容易填充到的位置；

③通过智能压浆机将浆液压入管道中；所述智能压浆机智能压浆机包括搅拌箱1、安装在搅拌箱外侧的控制面板2和与所述控制面板电连接的控制箱3，所述控制面板上设有显示屏，所述显示屏上显示有所述各处的流量计的度数、管道内所需的压浆量、实时计算的管道内压浆密实度，通过所述控制面板输入管道内所需的压浆量等参数；

④待预应力管道的排气口中连续不间断外泄出浆液时，关闭排气口，待预应力管道的出浆口中连续不间断外泄出浆液时，关闭出浆口；

⑤待所有排气口和出浆口关闭后，通过智能压浆机的控制箱实时计算管道内压浆密实度，其计算公式为Q=[V3-(V4+V5)]/Vm³×100%；其中，Q：管道压浆密实度%；V3：管道进浆口的压浆量；V4：排气口的浆液的外泄量；V5：出浆口的浆液的外泄量；Vm³：预应力管道的压浆量；

⑥若管道内的压浆密实度大于等于指标值，则停止压浆，若管道内的压浆密实度小于指标值，提高压浆的压力值，继续压浆直到达到指标值。

所述搅拌箱的底部设有用于为浆液提供压力的压浆泵4和用于测量浆液压力的压力表5，搅拌箱的底部与所述的压浆口相连；所述搅拌箱外侧安装有驱动电机6，所述驱动电机的输出轴上安装有驱动齿轮7，所述驱动齿轮上适配啮合有传动齿轮8；所述搅拌箱内设有水平方向的固定轴9，所述传动齿轮安装在所述固定轴上，所述固定轴的外侧套有转动座10，所述转动座的中间位置设有搅拌轴支座11，搅拌轴支座中安装有搅拌轴12，所述搅拌轴的一端位于所述搅拌轴支座内，并且位于搅拌轴支座内的一端上设有转动锥齿轮13，所述固定轴上设有与所述转动锥齿轮适配啮合的固定锥齿轮14，所述搅拌轴的数量为4个，并且垂直于固定轴，周向均布在固定轴的外侧；所述转动座外侧固定连接有搅拌架15，所述搅拌轴朝向固定轴外侧的一端与搅拌架之间通过轴承转动连接，所述搅拌轴外侧周向均布有若干搅拌叶片16，所述搅拌叶片为三角形，搅拌叶片的顶角朝向所述固定轴所在的方向，周向均布的一圈搅拌叶片为一组，在每个搅拌轴的轴向上设置有若干组搅拌叶片。

在搅拌箱进行搅拌时，通过所述电机带动转动座转动，当所述转动座相对固定轴转动时，带动各个搅拌轴一同绕固定轴转动，从而使转动锥齿轮在固定锥齿轮上啮合转动，由于搅拌轴转动连接在转动座上，因此其在绕固定轴公转的同时也会发生自转；从而使搅拌叶片在转动搅拌时，其转动轴的方向不断变化，从而保证搅拌箱内各处的浆液都能得到充分搅拌，同时，搅拌轴的公转可以将浆液上下翻动，避免浆液中颗粒物在搅拌箱下部沉积，而搅拌架也可以通过转动搅拌和翻动浆液，从而提高搅拌效果。

本实施例中的智能检测方法通过智能监控和数据显示技术，及时真实精准显示压浆过程中各时间节点的各项技术数据，为测算预应力管道压浆密实度的指标值提供了数据支撑。

管道压浆密实度智能检测法，技术领先、方法简便，变事后检测为过程检测，变检测结果的文字测评确认为数据值确认。管道压浆密实度的检测频率和质量合格率均达100%。填补了预应力管道压浆密实度指标数据测评的空白。显著提高施工质量管理水平和经济效益；可以实时对管道压浆密实度进行检测，节省检测费用95%和检测时间90%以上，解决了管道二次补浆的难度及节省二次补浆费用；使检测的结果通过百分比的数据量化表示，更加清晰精准，便于设立标准；通过搅拌箱内浆液均匀的搅拌，保证浆液的稠度均匀强度一致；可以使操作人员更加直观的得知浆液的流动性、渗透力及压浆工作的顺畅情况，得知各时间节点的管道压浆密实度达标情况，从而及时对压浆压力做出适应性调整；检测频率和压浆密实度合格率均达100%，国内领先；防止因桥梁预应力管道压浆密实度错判漏检的质量隐患，影向桥梁工程的耐久性和引发使用过程中车毁人亡的重大安全事故发生；各种预应力钢筋混凝土构筑物的管道压浆密实度检测均可使用；可避免一些压浆密实度不达标的管道被错判漏检对预应力构筑物的使用安全埋下不可预测令人担忧的质量隐患。