遭受火灾后的混凝土桥梁结构检测装置的制作方法

1.本发明涉及桥梁检测设备技术领域。更具体地说，本发明涉及一种遭受火灾后的混凝土桥梁结构检测装置。


背景技术：

2.近年来，随着公路建设的迅速发展，公路网络化、规模化、功能用途多样化程度加剧，不可预见的偶发事件对桥梁结构安全性影响越来越大，其中，火灾的发生因素也随之增加，规模日益扩大。一场火灾不仅会造成桥梁结构构件承载力和变形能力的损害，还会使结构物的耐久性、抗震性能等受到损害，缩短使用寿命，给公路运营管理单位带来了巨大的经济损失和社会压力。
3.目前很多工程人员对火灾后的桥梁开展了相关的检测评估工作，其中，桥梁的检测评估工作常规包括外观质量损伤评估、材料状况与状态参数损伤评估等，其中，外观质量损伤评估通过观察获得，包括构件混凝土剥落深度和面积、露筋情况、构件过火面积、混凝土桥梁构件裂缝等，依据火灾后混凝土构件的外观特征结合桥梁基础资料，可对桥梁的损伤等级进行宏观的划分，以确定是否需要进一步的检测评估。例如，申请号为201710216585.4，名称为耦合数值模拟技术的火灾混凝土桥梁安全状况评定方法的专利中公开了在收集桥梁基础资料的基础上通过以外观调查为主的方式，对桥梁受火损伤进行检测，根据现场检测和调查结果，对照宏观评估标准，判断桥梁的损伤类别，依据损伤类别确认桥梁是否进行下一步的检测。
4.目前，桥梁检测车是一种常用的桥梁检测装置，主要有折叠式、衍架式两种，两种均是通过车辆配合导向机构将检测臂深入桥梁底部，作为安装数据采集设备的支撑点，即将所述数据采集设备输送至指定位置，采集相关的外观数据，实现对桥底外观状态的评估，其中，导向机构一般包括设于所述车辆上且可水平朝向车辆右侧伸出的水平导向柱、与所述水平导向柱自由端通过旋转连接器连接的竖直导向杆。例如，申请号为201010554980.1，名称为智能化与人工两用桥梁检测车，公开了一种桥梁检测车，包括车体、衍架式工作装置等，其中，衍架式工作装置包括安装座、主衍架、旋转机构、两节伸缩臂式的工作平台，即其检测臂为两节伸缩式结构。
5.混凝土桥梁均是由桥墩支撑，对遭受火灾后的混凝土桥梁的结构检测包括对桥梁底面以及桥墩面的检测，如何设计一种桥梁检测装置，其检测臂在桥梁底面行走时，能够有效避让桥墩，同时实现对桥墩面的有效检测，是目前急需解决的问题。


技术实现要素：

6.本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
7.本发明还有一个目的是提供一种遭受火灾后的混凝土桥梁结构检测装置，能够有效避让桥墩，同时实现对桥墩面的有效检测。
8.为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种遭受火灾后的混凝土桥
梁结构检测装置，包括车辆、设于所述车辆上且可水平朝向车辆右侧伸出的水平导向柱、与所述水平导向柱自由端连接的可伸缩竖直导向杆、检测臂、设于所述检测臂上的数据采集设备，所述检测臂包括四个支臂，四个支臂沿远离所述竖直导向杆的方向包括依次设置的可伸缩的第一臂、第二臂、可伸缩的第三臂及第四臂，所述竖直导向杆、第一臂、第二臂、第三臂及第四臂间均通过收展组件连接，所述收展组件包括：
9.安装座，其为长方形板体；
10.一对固定件，其设于所述安装座一侧面的一端，且沿所述安装座宽度方向间隔设置，每个固定件包括耳板、设于所述耳板内侧面的旋转轴承、固设于旋转轴承内侧面的安装板、一端与旋转轴承的外周固接的连杆、与所述连杆另一端铰接的第一伸缩气缸，其中，第一伸缩气缸的另一端均铰接于所述安装座对应侧面的另一端；
11.其中，对于所述竖直导向杆与第一臂间的收展组件，其安装座竖直设置，安装座的另一侧面与所述竖直导向杆固接，所述第一臂的一端固定夹设于一对安装板间，第一伸缩气缸带动第一臂相对于所述竖直导向杆在0-90
°
间旋转；
12.剩余收展组件的安装座均水平设置，安装座的另一侧面与位于其右侧的支臂固接，位于安装座左侧的支臂固定夹设于一对安装板间，其中，与对一臂对应的第一伸缩气缸位于其后侧，用于带动第二臂相对于对应安装座在0-90
°
间旋转；与对二臂对应的第一伸缩气缸位于其前侧，用于带动第三臂相对于对应安装座在0-90
°
间旋转；与对三臂对应的第一伸缩气缸位于其前侧，用于带动第四臂相对于对应安装座在0-90
°
间旋转。
13.优选的是，所述水平导向柱、竖直导向杆均为可伸缩杆，其中，所述水平导向柱的底端右侧与所述车辆顶面铰接，所述车辆顶面位于所述水平导向柱的前后两侧均铰接设置第二伸缩气缸，第二伸缩气缸的自由端均分别与对应的水平导向柱铰接，以伸缩带动所述水平导向柱相对于所述车辆顶面竖直/水平设置，所述竖直导向杆通过旋转连接器与所述水平导向柱连接。
14.优选的是，所述第一臂和第三臂均包括矩形外杆、可滑动设于所述外杆内的矩形内杆、设于所述矩形外观内用于调控矩形内杆和矩形外杆间距离的伸缩电机，所述矩形内杆与所述矩形外杆的顶面均水平设置，其中，所述矩形内杆的顶面沿宽度方向间隔设置两个滑条，所述滑条沿矩形内杆的长度方向设置；
15.所述数据采集设备包括沿长度方向间隔设于所述第一臂、第二臂、第三臂及第四臂上的多个摄像头，其中，设于矩形内杆上的摄像头位于对应矩形内杆的两个滑条间，且滑条的顶面高度高于对应的摄像头的顶面高度。
16.优选的是，所述安装座沿长度方向的另一端设置支撑托，所述支撑托包括沿所述安装座宽度方向间隔设置的两个承接块，其中：
17.对于用于连接所述竖直导向杆与第一臂的收展组件，两个承接块间的距离设置当第一臂与所述竖直导向杆间的夹角为0
°
时，所述第一臂位于两承接块间；
18.对于用于连接所述第一臂与第二臂、所述第二臂与第三臂、所述第三臂与第四臂的收展组件，当相邻两臂之间的夹角呈90
°
时，其中一臂压设于位于其下方的承接块上。
19.优选的是，对于用于连接所述竖直导向杆与第一臂的收展组件，两个承接块中的至少一个延伸形成与所述第一臂前后两侧间滑动连接第一弧形滑动杆；
20.对于用于连接所述第一臂与第二臂、所述第二臂与第三臂、所述第三臂与第四臂
的收展组件，当相邻两臂之间的夹角呈90
°
时，其中至少一个承接块延伸形成与对应臂滑动连接的第二弧形滑动杆。
21.优选的是，对于用于连接所述第一臂与第二臂、所述第二臂与第三臂、所述第三臂与第四臂的收展组件，当相邻两臂之间的夹角呈90
°
时，位于下方的承接块延伸形成第二弧形滑动杆。
22.优选的是，对于用于连接所述第一臂与第二臂、所述第二臂与第三臂、所述第三臂与第四臂的收展组件，位于上方的承接块底面弹性连接压块，所述压块远离对应安装座的一端呈弧形向上弯曲设置，其中，所述压块远离对应安装座的一端高度高于对应臂的顶面高度，所述压块靠近对应安装座的一端高度低于对应臂的顶面高度。
23.本发明至少包括以下有益效果：
24.设计一种桥梁检测装置，其检测臂包括在桥梁底面行走时，能够有效避让桥墩，同时实现对桥墩面的有效检测；
25.其中，检测过程中，第二臂、第三臂、第四臂依次旋转形成朝向桥墩一侧开口设置的u形包围框，通过第一臂、第三臂的伸缩，使检测臂与桥墩适配，实现对桥墩的检测；
26.同时通过u形包围框的形成有效的消除第二臂、第四臂沿桥梁纵向方向的长度，然后通过第一臂、第三臂的伸缩，在同等检测条件下有效缩短检测臂的最短长度，使其能够实现对大部分桥梁适应的避让桥墩功能
27.进一步，收展装置的安装座配合支撑托、第一弧形滑动杆、第二弧形滑动杆等的设置能够有效增加整个装置的稳固性。
28.本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
29.图1为本发明的其中一种技术方案所述遭受火灾后的混凝土桥梁结构检测装置的结构示意图；
30.图2为本发明的其中一种技术方案所述检测臂的结构示意图；
31.图3为本发明的其中一种技术方案所述检测臂的结构示意图；
32.图4为本发明的其中一种技术方案所述检测臂的结构示意图。
33.附图标记具体为：车辆1；水平导向柱2；第二伸缩气缸20；竖直导向杆3；旋转连接器30；检测臂4；第一臂40；第二臂41；第三臂42；第四臂43；数据采集设备5；摄像头50；收展组件6；安装座60；耳板61；旋转轴承62；安装板63；连杆64；第一伸缩气缸65；矩形外杆7；矩形内杆70；伸缩电机71；滑条72；承接块8；第一弧形滑动杆80；第二弧形滑动杆81；压块9。
具体实施方式
34.下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
35.应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
36.如图1-4所示，本发明提供一种遭受火灾后的混凝土桥梁结构检测装置，包括车辆
1、设于所述车辆1上且可水平朝向车辆1右侧伸出的水平导向柱2、与所述水平导向柱2自由端连接的竖直导向杆3、铰接于所述竖直导向杆3底端的检测臂4、设于所述检测臂4上的数据采集设备5，其中，所述竖直导向杆3的底端高度可调，其特征在于，在检测装置工作状态下，所述检测臂4沿远离所述竖直导向杆3的方向包括依次通过收展组件6连接的第一臂40、第二臂41、第三臂42及第四臂43，所述第一臂40和第三臂42为可伸缩结构，其中，所述收展组件6包括安装座60(长方形板体)、设于所述安装座60沿长度方向的一端且沿所述安装座60宽度方向间隔设置的一对固定件，固定件位于所述安装座60的一侧面，每个固定件包括垂直于所述安装座60设置的耳板61、旋转设于所述耳板61内侧面的旋转轴承62、固设于旋转轴承62内侧面的安装板63、一端与旋转轴承62的外周固接的连杆64、一端与所述连杆64另一端铰接的第一伸缩气缸65，其中，一对固定件的安装板63相对设置，一对第一伸缩气缸65的另一端均铰接于所述安装座60沿长度方向的另一端；
37.如图3所示，其中，对于用于连接所述竖直导向杆3与所述第一臂40的收展组件6，其安装座60竖直设置(沿长度方向)，安装座60远离固定件的一侧面(未设置固定件的一侧面)与所述竖直导向杆3面向桥梁的一侧底端固接，所述第一臂40(水平设置)靠近所述竖直导向杆3的一端固定夹设于一对安装板63间，第一伸缩气缸65带动第一臂40相对于所述竖直导向杆3在0-90
°
间旋转；
38.对于用于连接所述第一臂40与第二臂41的收展组件6，其安装座60水平设置(沿长度方向)，安装座60远离固定件的一侧面与所述第一臂40的自由端固接，所述第二臂41靠近所述第一臂40的一端固定夹设于一对安装板63间，第一伸缩气缸65位于所述第一臂40的后侧，第一伸缩气缸65带动第二臂41相对于对应安装座60在0-90
°
间旋转，当为0
°
时，所述第一臂40和第二臂41共直线，当为90
°
时，所述第一臂40和第二臂41间垂直设置；
39.对于用于连接所述第二臂41与第三臂42的收展组件6，其安装座60水平设置(沿长度方向)，安装座60远离固定件的一侧面与所述第二臂41的自由端固接，所述第三臂42靠近所述第二臂41的一端固定夹设于一对安装板63间，第一伸缩气缸65位于所述第二臂41的前侧，第一伸缩气缸65带动第三臂42相对于对应安装座60在0-90
°
间旋转，当为0
°
时，所述第二臂41和第三臂42共直线，当为90
°
时，所述第二臂41和第三臂42间垂直设置；
40.对于用于连接所述第三臂42与第四臂43的收展组件6，其安装座60水平设置(沿长度方向)，安装座60远离固定件的一侧面与所述第三臂42的自由端固接，所述第四臂43靠近所述第三臂42的一端固定夹设于一对安装板63间，第一伸缩气缸65位于所述第三臂42的前侧，第一伸缩气缸65带动第四臂43相对于对应安装座60在0-90
°
间旋转，当为0
°
时，所述第三臂42和第四臂43共直线，当为90
°
时，所述第三臂42和第四臂43间垂直设置。在上述技术方案中，需要说明的是，本技术记载的“前”、“后”、“左”、“右”为车辆1驾驶员驾驶车辆1而言形成的方位，车辆1用于在桥面上沿桥梁纵向延伸方向行驶，以带动检测臂4沿桥梁纵向方向延伸，使用状态时，水平导向柱2水平朝向车辆1右侧伸出，目的在于带动竖直导向杆3伸出于桥梁外侧，竖直导向柱竖直设置目的在于将检测臂4下放至桥梁底面下方，根据需求，所述第二臂41及第四臂43也可优选设置为伸缩结构，即沿自身长度方向可以伸长，使用过程中，对于遭受火灾后的桥梁：
41.s1、结构历史及火灾、灭火情况调查
42.基础资料收集：包括结构资料、建成时间(例如：2005年12月建成通车)、最近养护
情况(例如：在最近的养护检查中，未发现本次受火灾影响的梁板存在开裂、混凝土剥落、露筋等现象)等；
43.火灾及灭火情况调查：包括确定燃烧物种类、确定火灾发生部位、确定灭火方式、确定火灾持续时间等，例如：车上起火物为“硬脂酸”(化工原料，袋装粉状物，具体货物质量交警部门正在进一步调查)。12时58分，消防部门到达起火现场进行灭火，13时50分大火被扑灭。据了解，现场灭火方式为喷射消防用水灭火。喷水后，即出现了盖梁、箱梁表面部分区域的混凝土剥落、露筋等现象。经查阅气象资料，火情发生时当地气温约35℃。
44.s2、外观检测
45.在遭受火灾后的混凝土桥梁现场，控制车辆1行进至预定位置，控制水平导向柱2水平朝向车辆1右侧伸出，控制竖直导向杆3竖直设置，调控第一臂40与竖直导向柱间的夹角为90
°
，第一臂40、第二臂41、第三臂42、第四臂43共直线设置，通过竖直导向杆3调控检测臂4相对于桥梁底面的高度，车辆1行进，通过检测臂4上的数据采集设备5采集桥梁底面，通过车辆1行走，带动检测臂4沿桥梁纵向方向行走，实现对桥梁底面的检测；
46.当行进至桥墩时，调控第一臂40与第二臂41间、第二臂41与第三臂42间、第三臂42与第四臂43间呈90度夹角设置，此时第二臂41、第三臂42、第四臂43共同构成朝向桥墩为开口状的u形，通过调控第一臂40、第三臂42长度，使检测臂4对桥墩实现半包围结构，通过竖直导向杆3的伸缩带动检测臂4沿桥墩竖向方向移动，实现对桥墩的外观检测；
47.当对桥墩进行检测完全后，判断当第一臂40、第三臂42收缩至最短时，检测臂4是否能够越过桥墩，若是，调节第一臂40、第三臂42收缩，控制使检测臂4越过，若否，如果水平导向杆设置为伸缩，配合水平导向杆的伸缩实现进一步使检测臂4避让桥墩；若还是不能避让，调节第一臂40、第三臂42收缩，进而调控使检测臂4相对于竖直导向杆3夹角呈0
°
设置，进而控制使检测臂4越过；
48.越过后，调控第一臂40与竖直导向柱间的夹角为90
°
，第一臂40、第二臂41、第三臂42、第四臂43共直线设置，实现对桥墩另一侧面的数据采集；
49.通过以外观调查为主的方式，结合收集的基础资料、火灾及灭火情况调查对桥梁受损状况进行检测，评估桥梁的损伤类别，其中，外观检测包括：构件火筋灾后混凝土剥落深度和面积、露筋情况；构件过火面积；混凝土桥梁构件裂缝等；外观调查过程中，通过控制器控制各部件活动指令传输和接收所述数据采集设备5采集的数据。采用这种技术方案，设计一种桥梁检测装置，其检测臂4在桥梁底面行走时，能够有效避让桥墩，同时实现对桥墩面的有效检测。
50.在另一种技术方案中，所述水平导向柱2、竖直导向杆3均为可伸缩杆，其中，如图1所示，所述水平导向柱2的底端右侧与所述车辆1顶面铰接，所述车辆1顶面位于所述水平导向柱2的前后两侧均铰接设置第二伸缩气缸20，第二伸缩气缸20的自由端均分别与对应的水平导向柱2铰接，以伸缩带动所述水平导向柱2相对于所述车辆1顶面竖直/水平设置，具体的，当所述第二伸缩气缸20收缩时，拉动所述水平导向柱2使其由水平逐渐朝向竖直方向设置，当所述水平导向柱2竖直设置时，实现对水平导向柱2的收纳，所述竖直导向杆3通过旋转连接器30与所述水平导向柱2连接，即当整个装置处于工作状态时，所述水平导向柱2通过旋转连接器30使竖直导向杆3竖直向下设置，当整个装置处理收纳状态时，所述竖直导向柱可以通过旋转连接器30设置为沿车辆1长度方向，便于对整体检测装置的收纳。采用这
种方案，所述水平导向柱2的伸缩设置的目的在于收缩时便于收纳、伸长时满足将竖直导向柱导向至桥梁外侧，所述竖直导向杆3设置为可伸缩杆，首先，伸长以将所述检测臂4导入至桥梁底面，其次，当对桥墩进行检测时，可通过竖直导向杆3的伸缩带动检测臂4沿桥墩竖向方向移动，实现对桥墩的外观检测。
51.在另一种技术方案中，所述第一臂40和第三臂42均包括矩形外杆7、可滑动设于所述外杆内的矩形内杆70、设于所述矩形外观内用于调控矩形内杆70和矩形外杆7间距离的伸缩电机71，所述矩形内杆70与所述矩形外杆7的顶面均水平设置，其中，所述矩形内杆70的顶面沿宽度方向间隔设置两个滑条72，所述滑条72沿矩形内杆70的长度方向设置；
52.所述数据采集设备5包括沿长度方向间隔设于所述第一臂40、第二臂41、第三臂42及第四臂43上的多个摄像头50，其中，设于矩形内杆70上的摄像头50位于对应矩形内杆70的两个滑条72间，且滑条72的顶面高度高于对应的摄像头50的顶面高度。采用这种方案，通过滑条72的设置提供矩形内杆70上摄像头50的安装空间，摄像头50根据实际需求可设置为万向调节可控的，通过多个摄像头50设置的目的在于满足当第一臂40、第二臂41、第三臂42及第四臂43共直线设置时，其拍摄范围满足对行走路径方向的桥梁底面全覆盖，当用于检测桥墩时，对于检测面全覆盖，其中，对于桥墩沿桥梁宽度方向的两侧的全覆盖可通过如下方式配合实现(1)摄像头50的角度调控；(2)第二臂41、第四臂43设置为长度可调。
53.在另一种技术方案中，所述安装座60沿长度方向的另一端设置支撑托，所述支撑托包括沿所述安装座60宽度方向间隔设置的两个承接块8，其中：
54.对于用于连接所述竖直导向杆3与第一臂40的收展组件6，两个承接块8间的距离设置为档当第一臂40与所述竖直导向杆3间的夹角为0
°
时，所述第一臂40位于两承接块8间；
55.对于用于连接所述第一臂40与第二臂41、所述第二臂41与第三臂42、所述第三臂42与第四臂43的收展组件6，当相邻两臂之间的夹角呈90
°
时，其中一臂压设于位于其下方的承接块8上。采用这种方案，对于第二臂41、第三臂42、第四臂43提供角度变化后的支撑，提高整个装置的稳定性。
56.在另一种技术方案中，对于用于连接所述竖直导向杆3与第一臂40的收展组件6，两个承接块8中的至少一个延伸形成与所述第一臂40前后两侧间滑动连接第一弧形滑动杆80；
57.对于用于连接所述第一臂40与第二臂41、所述第二臂41与第三臂42、所述第三臂42与第四臂43的收展组件6，当相邻两臂之间的夹角呈90
°
时，其中至少一个承接块8延伸形成与对应臂滑动连接的第二弧形滑动杆81。采用这种方案，对于第一臂40、第二臂41、第三臂42、第四臂43提供全调控角度范围内的支撑，提高整个装置的稳定性，其中，弧形滑动杆(第一弧形滑动杆80、第二弧形滑动杆81)与对应的臂(第一臂40、第二臂41、第三臂42、第四臂43)间的连接通过滑动实现0
°
、90
°
的定位。
58.在另一种技术方案中，对于用于连接所述第一臂40与第二臂41、所述第二臂41与第三臂42、所述第三臂42与第四臂43的收展组件6，当相邻两臂之间的夹角呈90
°
时，位于下方的承接块8延伸形成第二弧形滑动杆81。采用这种方案，提高整个装置的稳定性。
59.在另一种技术方案中，对于用于连接所述第一臂40与第二臂41、所述第二臂41与第三臂42、所述第三臂42与第四臂43的收展组件6，位于上方的承接块8底面弹性连接压块
9，所述压块9远离对应安装座60的一端呈弧形向上弯曲设置，其中，所述压块9远离对应安装座60的一端高度高于对应臂的顶面高度，所述压块9靠近对应安装座60的一端高度低于对应臂的顶面高度。采用这种方案，提高整个装置的稳定性。
60.这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明遭受火灾后的混凝土桥梁结构检测装置的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。
61.尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。