一种基于超声波原理的大桥混凝土探伤设备的制作方法

1.本发明属于桥梁工程技术领域，具体涉及一种基于超声波原理的大桥混凝土探伤设备。


背景技术：

2.桥梁，一般指架设在江河湖海上，使车辆行人等能顺利通行的构筑物。为适应现代高速发展的交通行业，桥梁亦引申为跨越山涧、不良地质或满足其他交通需要而架设的使通行更加便捷的建筑物。桥梁一般由上部构造、下部结构、支座和附属构造物组成，上部结构又称桥跨结构，是跨越障碍的主要结构，下部结构包括桥台、桥墩和基础，支座为桥跨结构与桥墩或桥台的支承处所设置的传力装置，附属构造物则指桥头搭板、锥形护坡、护岸、导流工程等；当前我国道路桥梁多采用现浇钢筋混凝土结构，混凝土具有原料丰富，价格低廉，生产工艺简单的特点，因而使其用量越来越大，同时混凝土还具有抗压强度高，耐久性好，强度等级范围宽等特点，目前的道路桥梁在长期的使用中，受到外界流水，过往车辆等，会对桥体造成压力，长期作用下，难免结构会产生变形，从而影响桥体的稳定性，使混泥土结构发生变化的部位进行维护，发生断面或者坍塌状况，所以需要定期对混凝土结构进行检测。
3.公开号为cn209841322u的中国专利公开了一种道路桥梁混凝土结构实时检测装置，包括桥面和桥梁，所述桥面底面设有桥梁。本实用新型中，通过检测机构内部设置的数据采集模块对桥梁迎水面表面镶嵌的静力水准仪，实时进行数据采集，再将采集的数据传输给采集数据处理器进行数据分析处理，并通过无线传输模块传输给监控室，同时数据采集模块通过单点位移计对桥台坡面的垂直角度数据进行实时检测，通过表面应变计对桥面的平整度进行实时检测，通过钢筋计对桥台内部的钢筋的应力进行实时检测，通过混凝土应变计对混泥土桥台进行实时检测，检测的数据传输给数据采集模块，数据采集模块将这些采集的信息传递给采集数据处理器对采集的数据进行分析处理。
4.但是，仍然存在以下问题：
5.现有的探伤装置大多只能用于桥面的横向检测，如果需要进行纵向检测需要用到无人机搭载探头来检测，但是如此检测所需成本大幅度上升，并且高度过高的桥墩，无人机在飞行的时候续航会成为巨大的问题。


技术实现要素：

6.针对现有技术中存在的上述不足之处，本发明提供了一种基于超声波原理的大桥混凝土探伤设备，用以解决现有技术装配、维修时费时费力，效率低，且连接不稳定、结构强度低；现有的探伤装置大多只能用于桥面的横向检测，如果需要进行纵向检测需要用到无人机搭载探头来检测，但是如此检测所需成本大幅度上升，并且高度过高的桥墩，无人机在飞行的时候续航会成为巨大的难题等问题。
7.为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：
8.一种基于超声波原理的大桥混凝土探伤设备，包括上固定结构、下固定结构、超声波发射器和水管，所述上固定结构和下固定结构分别固定与桥面底部和桥底，所述水管用于连接上固定结构和下固定结构，所述超声波发射器与下固定结构活动连接。
9.优选的，所述下固定结构的上表面设有锁定凹槽和水管连接头，所述水管连接头位于锁定凹槽右侧，所述下固定结构内设有伸缩气缸和浮漂结构，所述伸缩气缸和浮漂结构之间设有一块伸缩板，所述伸缩板把下固定结构内部空间分成两个部分，所述伸缩气缸和浮漂结构分别位于两个不同的空间内，所述右侧的空间右侧面设有排水口。排水口处还可以设置压力阀，当超声波发射器上升至上固定结构上时，水的压力达到压力阀的数值，阀门自动打开进行排水，此时超声波发射器自动下落，并进行第二次检测，此类设计可以实现超声波发射器的上下两次检测，增加检测的精准性。
10.优选的，所述锁定凹槽的内壁两侧设有方型穿孔，所述两个方型穿孔大小和长短均一致。方型穿孔是倾斜向下的朝向，此类设计方便锁定杆在脱离的时候存在一个倾斜向上的拉力，使得锁定杆能够脱离出来，如果此处是水平设置的话，拉力加弹力不能够拉动锁定杆，使得锁定结构打不开，导致超声波发射器不能移动。
11.优选的，所述伸缩气缸包括气缸固定座、气缸套和气缸伸缩杆，所述气缸固定座与气缸套固定连接，所述气缸套与气缸伸缩杆滑动连接，所述气缸固定座与下固定结构的左侧内壁固定连接。气缸固定座与下固定结构的左侧内壁固定，使得伸缩气缸在运动的时候，气缸套和气缸伸缩杆在相对运动时，气缸套不动，运动的是气缸伸缩杆，以此才能使得气缸伸缩杆能够推动浮漂结构，才能能使得浮漂结构向上漂浮。
12.优选的，所述浮漂结构包括强浮力机构和动滑轮，所述强浮力机构地面与动滑轮上侧固定连接。强浮力机构的材料主要是泡塑材料或者海绵材料等浮力较强的材料，这样能够保证浮力能够拉动超声波发射器，动滑轮本身也是一个普通的滑轮，通过动滑轮的原理，减少了拉动超声波发射器所需要的力，保证了浮力能够拉动超声波发射器。
13.优选的，所述上固定结构内设有定滑轮、挡板和进水灌注口，所述定滑轮设有两个，两个所述定滑轮固定于挡板内壁，所述进水灌注口设于上固定结构左侧上，所述挡板呈l型，所述上固定结构底面设有与下固定结构相对应的锁定凹槽和水管连接头。l型的挡板再此主要是起到一个防水和隔层的作用，第一，防止进水渗漏至定滑轮定滑轮的腔室，第二，对水起到一个导流作用，挡板的长边相随与水平而言是存在一个向上的角度的。
14.优选的，所述超声波发射器包括发射器和锁定结构，所述锁定结构设有两个，两个所述锁定结构分别设于发射器的上下两个面且与发射器上下两个面固定连接。发射器只设有发射头、接收头和数据收集器，并未设有数据分析等结构，发射器只是在上升的过程中通过超声波的回弹来确定桥墩的混凝土是否存在缺陷，并且还可以在超声波发射器上设置做标记的结构，当接受的声波频率出现多端频率时，标记结构在此处位置做出标记，方便后面的工作人员进行修补。
15.优选的，所述锁定结构内设有伸缩块、伸缩弹簧、旋转板、旋转板势能弹簧、弹簧固定板、固定轴、拉伸杆、弹簧限位板、限定板滑槽、锁定杆和锁定弹簧,所述伸缩块上侧与伸缩弹簧下侧固定连接，所述伸缩弹簧上侧固定在锁定结构上内壁，所述旋转板上半部分与旋转板势能弹簧固定连接，所述旋转板势能弹簧与弹簧固定板固定连接，所述旋转板下端与拉伸杆左端通过固定轴活动连接，所述固定轴设有两个，两个所述固定轴设于旋转板中
间和旋转板与拉伸杆的连接处，所述弹簧限位板、限定板滑槽滑动连接，所述弹簧限位板与旋转板通过钢片连接，所述锁定杆与锁定弹簧一端固定连接，所述锁定弹簧另一端与弹簧固定板固定连接。此设计就是通过伸缩块的上下伸缩来改变旋转板的纵向方向，进而通过钢片来控制弹簧限位板上下位置关系，并控制锁定弹簧来进一步控制锁定杆的伸缩，当锁定杆缩回的时候锁定结构打开，超声波发射器可以上下移动，当锁定杆伸长的时候锁定结构锁定固定超声波发射器。
16.优选的，所述水管的管径为400mm的软管，所述强浮力机构、定滑轮、动滑轮和发射器通过绳索连接。水管采用软管时因为软管便于收纳，并且在安装的时候软管更容易携带和安装，400mm管径时根据强浮力机构的大小来确定的，管径与强浮力机构大小差不多的软管在强浮力机构上浮的过程中可能造成卡设的情况导致拉力不够不足以把超声波发射器拉升起来，管径太大的管材会导致强浮力机构在上浮的过程中左右晃动同样会导致拉力不够的情况，强浮力机构、定滑轮、动滑轮和发射器通过绳索连接时因为绳索的空间占用率低，不影响各个零部件之间的运行，并且绳索的成本低，比便于携带和收纳。
17.上述的一种基于超声波原理的大桥混凝土探伤设备的使用方法，包括以下步骤：
18.s1,安装，把水管的上端连接至上固定结构，再把上固定结构安装至桥墩的上面，再放开水管让水管自由落体，在安装下固定结构后再连接水管的下端，最后在上固定结构的进水灌注口处安装进水的水管；
19.s2,在安装完成后，关闭排水口，此时伸缩板缩回，伸缩气缸工作，气缸伸缩杆伸长，把浮漂结构推动至水管连接头的下方，气缸伸缩杆收回，伸缩板伸长，此时通过进水灌注口加水，根据强浮力机构的结构特性，强浮力机构会随着水位的升高而升高，与此同时，在绳索以及滑轮的作用下，超声波发射器会随之升高，在强浮力机构刚开始有浮力的时候，会拉动超声波发射器，在伸缩弹簧的弹性势能的作用和拉力的作用下，锁定杆会不断的回缩，锁定弹簧也会不断的被压缩，与此同时伸缩块逐渐外弹，直至锁定结构完全脱离锁定凹槽，随着水位的不断升高，超声波发射器不断的上升，在上升到上固定结构时，锁定结构反向内的结构反向运动，直至超声波发射器锁定在上固定结构的锁定凹槽内；
20.s3,在检测完后，停止加水，松开绳索，排水口打开，浮漂结构会随着水位不断下降，最后拆卸各个部件，完成工作。
21.本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
22.本发明的一种基于超声波原理的大桥混凝土探伤设备，通过泡塑或者海绵的强浮力效果，用水和滑轮来实现浮力转换成拉力，来实现超声波发射器的移动，并通过上下两个锁定结构来实现超声波发射器在完成后的固定作用，并且还可以设置控制压力阀来控制流出的水的流速，进而控制超声波发射器下落的速度，通过进水和排水实现超声波发射器的上下移动，实现双向检测，增加了装置的适用性。
附图说明
23.图1为本发明一种基于超声波原理的大桥混凝土探伤设备实施例的立体结构示意图；
24.图2为本发明一种基于超声波原理的大桥混凝土探伤设备实施例的侧视结构示意图；
25.图3为图2a-a的剖视图；
26.图4为图3a处的放大示意图；
27.图5为图4c处的放大示意图；
28.图6为图3b处的放大示意图；
29.图7为本发明一种基于超声波原理的大桥混凝土探伤设备实施例中伸缩气缸的结构示意图；
30.附图中涉及到的附图标记有：
31.上固定结构1、定滑轮101、挡板102、进水灌注口103；
32.下固定结构2、锁定凹槽201、方型穿孔2011、水管连接头202、伸缩气缸203、气缸固定座2031、气缸套2032、气缸伸缩杆2033、浮漂结构204、强浮力机构2041、动滑轮2042、伸缩板205、排水口206；
33.超声波发射器3、发射器301、锁定结构302、伸缩块3021、伸缩弹簧3022、旋转板3023、旋转板势能弹簧3024、弹簧固定板3025、固定轴3026、拉伸杆3027、弹簧限位板3028、限定板滑槽3029、锁定杆3030、锁定弹簧30300；
34.水管4。
具体实施方式
35.为了使本领域的技术人员可以更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明技术方案进一步说明。需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
36.另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
37.实施例一
38.如图1-7所示，一种基于超声波原理的大桥混凝土探伤设备，包括上固定结构1、下固定结构2、超声波发射器3和水管4，上固定结构1和下固定结构2分别固定与桥面底部和桥底，水管4用于连接上固定结构1和下固定结构2，超声波发射器3与下固定结构2活动连接。
39.下固定结构2的上表面设有锁定凹槽201和水管连接头202，水管连接头202位于锁定凹槽201右侧，下固定结构2内设有伸缩气缸203和浮漂结构204，伸缩气缸203和浮漂结构204之间设有一块伸缩板205，伸缩板205把下固定结构2内部空间分成两个部分，伸缩气缸203和浮漂结构204分别位于两个不同的空间内，右侧的空间右侧面设有排水口206。进一步说明，排水口206处还可以设置压力阀，当超声波发射器3上升至上固定结构1上时，水的压力达到压力阀的数值，阀门自动打开进行排水，此时超声波发射器3自动下落，并进行第二次检测，此类设计可以实现超声波发射器3的上下两次检测，增加检测的精准性。
40.锁定凹槽201的内壁两侧设有方型穿孔2011，两个方型穿孔2011大小和长短均一
致。进一步说明，方型穿孔2011是倾斜向下的朝向，此类设计方便锁定杆3030在脱离的时候存在一个倾斜向上的拉力，使得锁定杆3030能够脱离出来，如果此处是水平设置的话，拉力加弹力不能够拉动锁定杆3030，使得锁定结构打不开，导致超声波发射器3不能移动。
41.伸缩气缸203包括气缸固定座2031、气缸套2032和气缸伸缩杆2033，气缸固定座2031与气缸套2032固定连接，气缸套2032与气缸伸缩杆2033滑动连接，气缸固定座2031与下固定结构2的左侧内壁固定连接。进一步说明，气缸固定座2031与下固定结构2的左侧内壁固定，使得伸缩气缸203在运动的时候，气缸套2032和气缸伸缩杆2033在相对运动时，气缸套2032不动，运动的是气缸伸缩杆2033，以此才能使得气缸伸缩杆2033能够推动浮漂结构204，才能能使得浮漂结构204向上漂浮。
42.浮漂结构204包括强浮力机构2041和动滑轮2042，强浮力机构2041地面与动滑轮2042上侧固定连接。进一步说明，强浮力机构2041的材料主要是泡塑材料或者海绵材料等浮力较强的材料，这样能够保证浮力能够拉动超声波发射器3，动滑轮2042本身也是一个普通的滑轮，通过动滑轮的原理，减少了拉动超声波发射器3所需要的力，保证了浮力能够拉动超声波发射器3。
43.实施例二
44.本实施例作为上一实施例的进一步改进，如图1-7所示，一种基于超声波原理的大桥混凝土探伤设备，包括上固定结构1、下固定结构2、超声波发射器3和水管4，上固定结构1和下固定结构2分别固定与桥面底部和桥底，水管4用于连接上固定结构1和下固定结构2，超声波发射器3与下固定结构2活动连接。
45.下固定结构2的上表面设有锁定凹槽201和水管连接头202，水管连接头202位于锁定凹槽201右侧，下固定结构2内设有伸缩气缸203和浮漂结构204，伸缩气缸203和浮漂结构204之间设有伸缩板205，伸缩板205把下固定结构2内部空间分成两个部分，伸缩气缸203和浮漂结构204分别位于两个不同的空间内，右侧的空间右侧面设有排水口206。进一步说明，排水口206处还可以设置压力阀，当超声波发射器3上升至上固定结构1上时，水的压力达到压力阀的数值，阀门自动打开进行排水，此时超声波发射器3自动下落，并进行第二次检测，此类设计可以实现超声波发射器3的上下两次检测，增加检测的精准性。
46.锁定凹槽201的内壁两侧设有方型穿孔2011，两个方型穿孔2011大小和长短均一致。进一步说明，方型穿孔2011是倾斜向下的朝向，此类设计方便锁定杆3030在脱离的时候存在一个倾斜向上的拉力，使得锁定杆3030能够脱离出来，如果此处是水平设置的话，拉力加弹力不能够拉动锁定杆3030，使得锁定结构打不开，导致超声波发射器3不能移动。
47.伸缩气缸203包括气缸固定座2031、气缸套2032和气缸伸缩杆2033，气缸固定座2031与气缸套2032固定连接，气缸套2032与气缸伸缩杆2033滑动连接，气缸固定座2031与下固定结构2的左侧内壁固定连接。进一步说明，气缸固定座2031与下固定结构2的左侧内壁固定，使得伸缩气缸203在运动的时候，气缸套2032和气缸伸缩杆2033在相对运动时，气缸套2032不动，运动的是气缸伸缩杆2033，以此才能使得气缸伸缩杆2033能够推动浮漂结构204，才能能使得浮漂结构204向上漂浮。
48.浮漂结构204包括强浮力机构2041和动滑轮2042，强浮力机构2041地面与动滑轮2042上侧固定连接。进一步说明，强浮力机构2041的材料主要是泡塑材料或者海绵材料等浮力较强的材料，这样能够保证浮力能够拉动超声波发射器3，动滑轮2042本身也是一个普
通的滑轮，通过动滑轮的原理，减少了拉动超声波发射器3所需要的力，保证了浮力能够拉动超声波发射器3。
49.上固定结构1内设有定滑轮101、挡板102和进水灌注口103，定滑轮101设有两个，两个定滑轮101固定于挡板102内壁，进水灌注口103设于上固定结构1左侧上，挡板102呈l型，上固定结构1底面设有与下固定结构2相对应的锁定凹槽201和水管连接头202。进一步说明，l型的挡板102再此主要是起到一个防水和隔层的作用，第一，防止进水渗漏至定滑轮定滑轮101的腔室，第二，对水起到一个导流作用，挡板102的长边相随与水平而言是存在一个向上的角度的。
50.超声波发射器3包括发射器301和锁定结构302，锁定结构302设有两个，两个锁定结构302分别设于发射器301的上下两个面且与发射器301上下两个面固定连接。进一步说明，发射器301只设有发射头、接收头和数据收集器，并未设有数据分析等结构，发射器301只是在上升的过程中通过超声波的回弹来确定桥墩的混凝土是否存在缺陷，并且还可以在超声波发射器3上设置做标记的结构，当接受的声波频率出现多端频率时，标记结构在此处位置做出标记，方便后面的工作人员进行修补。
51.锁定结构302内设有伸缩块3021、伸缩弹簧3022、旋转板3023、旋转板势能弹簧3024、弹簧固定板3025、固定轴3026、拉伸杆3027、弹簧限位板3028、限定板滑槽3029、锁定杆3030和锁定弹簧30300,伸缩块3021上侧与伸缩弹簧3022下侧固定连接，伸缩弹簧3022上侧固定在锁定结构302上内壁，旋转板3023上半部分与旋转板势能弹簧3024固定连接，旋转板势能弹簧3024与弹簧固定板3025固定连接，旋转板3023下端与拉伸杆3027左端通过固定轴3026活动连接，固定轴3026设有两个，两个固定轴3026设于旋转板3023中间和旋转板3023与拉伸杆3027的连接处，弹簧限位板3028、限定板滑槽3029滑动连接，弹簧限位板3028与旋转板3023通过钢片连接，锁定杆3030与锁定弹簧30300一端固定连接，锁定弹簧30300另一端与弹簧固定板3025固定连接。进一步说明，此设计就是通过伸缩块3021的上下伸缩来改变旋转板3023的纵向方向，进而通过钢片来控制弹簧限位板3028上下位置关系，并控制锁定弹簧30300来进一步控制锁定杆3030的伸缩，当锁定杆3030缩回的时候锁定结构打开，超声波发射器3可以上下移动，当锁定杆3030伸长的时候锁定结构锁定固定超声波发射器3。
52.水管4的管径为400mm的软管，强浮力机构2041、定滑轮101、动滑轮2042和发射器301通过绳索连接。进一步说明，水管4采用软管时因为软管便于收纳，并且在安装的时候软管更容易携带和安装，400mm管径时根据强浮力机构2041的大小来确定的，管径与强浮力机构2041大小差不多的软管在强浮力机构2041上浮的过程中可能造成卡设的情况导致拉力不够不足以把超声波发射器3拉升起来，管径太大的管材会导致强浮力机构2041在上浮的过程中左右晃动同样会导致拉力不够的情况，强浮力机构2041、定滑轮101、动滑轮2042和发射器301通过绳索连接时因为绳索的空间占用率低，不影响各个零部件之间的运行，并且绳索的成本低，比便于携带和收纳。
53.实施例二相对于实施例一的优点在于：
54.1)l型的挡板102再此主要是起到一个防水和隔层的作用，第一，防止进水渗漏至定滑轮定滑轮101的腔室，第二，对水起到一个导流作用，挡板102的长边相随与水平而言是存在一个向上的角度的；
55.2)发射器301只设有发射头、接收头和数据收集器，并未设有数据分析等结构，发射器301只是在上升的过程中通过超声波的回弹来确定桥墩的混凝土是否存在缺陷，并且还可以在超声波发射器3上设置做标记的结构，当接受的声波频率出现多端频率时，标记结构在此处位置做出标记，方便后面的工作人员进行修补；
56.3)通过伸缩块3021的上下伸缩来改变旋转板3023的纵向方向，进而通过钢片来控制弹簧限位板3028上下位置关系，并控制锁定弹簧30300来进一步控制锁定杆3030的伸缩，当锁定杆3030缩回的时候锁定结构打开，超声波发射器3可以上下移动，当锁定杆3030伸长的时候锁定结构锁定固定超声波发射器3；
57.4)水管4采用软管时因为软管便于收纳，并且在安装的时候软管更容易携带和安装，400mm管径时根据强浮力机构2041的大小来确定的，管径与强浮力机构2041大小差不多的软管在强浮力机构2041上浮的过程中可能造成卡设的情况导致拉力不够不足以把超声波发射器3拉升起来，管径太大的管材会导致强浮力机构2041在上浮的过程中左右晃动同样会导致拉力不够的情况，强浮力机构2041、定滑轮101、动滑轮2042和发射器301通过绳索连接时因为绳索的空间占用率低，不影响各个零部件之间的运行，并且绳索的成本低，比便于携带和收纳。
58.上述的一种基于超声波原理的大桥混凝土探伤设备的使用方法，包括以下步骤：
59.s1,安装，把水管4的上端连接至上固定结构1，再把上固定结构1安装至桥墩的上面，再放开水管让水管自由落体，在安装下固定结构2后再连接水管4的下端，最后在上固定结构1的进水灌注口103处安装进水的水管；
60.s2,在安装完成后，关闭排水口206，此时伸缩板205缩回，伸缩气缸203工作，气缸伸缩杆2033伸长，把浮漂结构204推动至水管连接头202的下方，气缸伸缩杆2033收回，伸缩板205伸长，此时通过进水灌注口103加水，根据强浮力机构2041的结构特性，强浮力机构2041会随着水位的升高而升高，与此同时，在绳索以及滑轮的作用下，超声波发射器3会随之升高，在强浮力机构2041刚开始有浮力的时候，会拉动超声波发射器3，在伸缩弹簧3022的弹性势能的作用和拉力的作用下，锁定杆3030会不断的回缩，锁定弹簧30300也会不断的被压缩，与此同时伸缩块3021逐渐外弹，直至锁定结构302完全脱离锁定凹槽201，随着水位的不断升高，超声波发射器3不断的上升，在上升到上固定结构1时，锁定结构302反向内的结构反向运动，直至超声波发射器3锁定在上固定结构1的锁定凹槽201内；
61.s3,在检测完后，停止加水，松开绳索，排水口206打开，浮漂结构204会随着水位不断下降，最后拆卸各个部件，完成工作。
62.以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本技术给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本技术的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。