桥梁建设用钢筋或钢绞绳预应力检测装置及检测方法与流程

1.本发明涉及桥梁预应力张拉测量技术领域，特别涉及桥梁建设用钢筋或钢绞绳预应力检测装置及检测方法。


背景技术：

2.预应力混凝土桥梁又称预应力钢绞线/钢筋混凝土桥，桥跨结构采用预应力混凝土建造的桥梁。这种桥梁，利用钢绞线/钢筋或钢丝(索)预张力的反力，可使混凝土在受载前预先受压。在运营阶段不出现拉应力(称全预应力混凝土)，或有拉应力而未出现裂缝或控制裂缝在容许宽度内(称部分预应力混凝土)。为了获得预应力，在浇筑混凝土之前，要对钢绞线/钢筋进行张拉。使得被施加预应力张拉构件承受压应力，进而使得其产生一定的形变，来应对结构本身所受到的荷载，包括构件自身重量的荷载、风荷载、雪荷载、地震荷载作用。张拉的方法主要包括先张法和后张法，其中先张法较为常见，先张法是先张拉钢绞线/钢筋，后浇灌混凝土，待混凝土达到规定强度时，放松钢绞线/钢筋两端。
3.导致我国广泛应用的预应力混凝土箱梁桥腹板普遍出现裂缝病害的主要原因是竖向预应力筋失效，严重影响了该类桥梁的耐久性，使其达不到使用服务年限，造成巨力社会、经济效益损失。竖向预应力筋失效并不是预应力精轧螺纹钢绞线/钢筋锚固体系的问题，而是因为无有效手段检测精轧螺纹钢绞线/钢筋张拉力，导致工人张拉、锚固精轧蚁纹钢绞线/钢筋具有随意性，普遍出现竖向预应力筋失效或张拉力达不到设计要求的情况。
4.要计算钢绞线/钢筋张拉伸长量就首先应该掌握预应力钢绞线/钢筋张拉时的计算长度。设计控制张拉力，是指预应力张拉完成后钢绞线/钢筋在锚具前的拉力，所以在计算预应力钢绞线/钢筋张拉理论伸长量时，钢绞线/钢筋计算长度为钢绞线/钢筋两头锚固点之间的钢绞线/钢筋长度，但在预应力张拉时钢绞线/钢筋的控制张拉力是在千斤顶工具锚处控制的，一次一般以钢绞线/钢筋两头锚固点之间钢绞线/钢筋长度，再加上钢绞线/钢筋在千斤顶中的工作长度，作为钢绞线/钢筋预应力张拉理论伸长量的计算长度。
5.目前使用的测量方法只能用测量张拉千斤顶的活塞行程，计算钢绞线/钢筋的张拉伸长量，但同时还应减掉钢绞线/钢筋张拉全过程的锚塞回缩量。这种方法虽然简单直接，但是非常不准确，只能够获得大致所要伸长的数值，但是在具体施工中，每根钢绞线/钢筋的固定情况是不可能完全一样的，如果有个别钢绞线/钢筋没有夹紧，就会发生无效张拉的情况，这是无法发现的。而个别钢绞线/钢筋的无效张拉，将使获得的应力低于预计要求，从而在后期使用中带来上述问题。
6.另一方面，钢绞线/钢筋自重大，且细长，两端固定后中部难免有垂落，一方面无法实现理想的直线伸直和两端固定，另一方面每根钢绞线/钢筋在两头锚固点之间的垂落情况也不可能一至，甚至可能差距巨大，在有限的拉张距离下，这些差距就造成了对预应力构成的巨大潜在干扰，让施工获得的预应力混凝土的实际性能或与设计性能相去甚远，为后期维护埋下巨大隐患。


技术实现要素：

7.针对现有技术存在的不足，本发明通过测量钢筋的实际长度，进而提供一种可较为准确的检测钢绞线/钢筋预应力伸长量的准确测量的桥梁建设用钢筋或钢绞绳预应力检测装置及检测方法。
8.本发明为实现上述目的采用的技术方案是：桥梁建设用钢筋或钢绞绳预应力检测装置，包括主板体，设于主板体上用于检测钢筋长度的计步机构，用于与计步机构相互配合夹紧钢筋的压紧机构，所述计步机构与压紧机构使检测装置悬挂于钢筋上并沿钢筋行走。
9.本发明采用更深层次的技术方案以实现上述目的，按照检测装置工作时的行走方向使计步机构和压紧机构以夹紧钢筋的同时沿钢筋行走的方式进行设置。
10.本发明采用更深层次的技术方案以实现上述目的，
11.所述计步机构设有两组，分别设于主体板水平方向的两端；
12.或，所述计步机构包括设于主体板上可转动的计步轮，与计步轮同轴固定的用于计数的码盘；
13.或，所述计步轮与码盘分别设于主体板的两侧；
14.或，所述计步轮沿周侧设有一圈与钢筋或钢绞绳相适应的弧形槽。
15.本发明采用更深层次的技术方案以实现上述目的，所述主体板上设有固定轴，所述固定轴上通过轴承套接有轴套，所述计步轮与码盘通过轴套连接；
16.或，所述两个计步机构水平方向的外侧且位于主板体的最宽两端处分别设有接近开关，用于与两端的钢筋/钢绞线固定锚点接触而终止计数和行程。
17.本发明采用更深层次的技术方案以实现上述目的，所述主板体的底部设有安装板，所述主体板上设有安装口，所述压紧机构设于安装口内部；
18.或，所述压紧机构包括设于安装口内，并沿安装口上下滑动的升降块和调整块，升降块位于调整块的上方，升降块与调整块之间通过压缩弹簧连接配合，调整块的底面固定有竖直的调整螺杆，所述调整螺杆贯穿安装板，并通过螺母调整固定调整块相对安装口的高度。
19.本发明采用更深层次的技术方案以实现上述目的，所述调整块的两端设有卡槽，所述卡槽卡住安装口的侧壁实现上下滑动；
20.或，所述安装口内纵向固定有两个支撑杆，所述升降块、压缩弹簧和调整块由上至下依次套设于两个支撑杆上。
21.本发明采用更深层次的技术方案以实现上述目的，所述升降块上设有动力轮，所述动力轮上安装有步进电机，所述步进电机的输出端与动力轮同轴固定连接；
22.或，所述动力轮和步进电机分别设于升降块的两侧，且动力轮与计步轮位于主体板的同一侧。
23.本发明采用更深层次的技术方案以实现上述目的，所述安装板上安装有控制板，所述步进电机和接近开关均与控制板通过线路连接；
24.或，所述控制板上设有调速旋钮，用于控制步进电机的转动速度；
25.或，所述控制板上安装有显示屏，用于对计步数据进行直接显示；
26.或，所述安装板的底部设置有电池盒，所述电池盒内放置有电池,用于为控制板、步进电机提供电源；
27.或，所述控制板上设有usb插口，用于传输数据；
28.或，所述主板体的中部设有提手。
29.本发明还包括桥梁建设用钢筋或钢绞绳预应力检测装置的检测方法，
30.(1)调整计步机构与压紧机构间的距离，将检测装置悬挂于固定锚点的钢筋或钢绞线的一端，使钢筋或钢绞线夹紧于整计步机构和压紧机构之间；
31.(2)启动电机，检测装置沿钢筋或钢绞线，由钢筋或钢绞线的一端行走至另一端，显示屏上分别显示两个计步轮行走的圈数或通过集成算法显示所测钢筋或钢绞线的长度；
32.(3)分别检测钢筋或钢绞绳张拉前后，两个计步轮行走的圈数，计算得到钢筋或钢绞绳张拉的伸长量。
33.本发明采用更深层次的技术方案以实现上述目的，
34.(1)调节调整螺母，通过调整螺杆调节调整块在安装口内的位置，在压缩弹簧的弹力作用下推动升降块移动，进而调节动力轮与计步轮之间的距离，将固定锚点的钢筋或钢绞线夹紧于两个计步轮的弧形槽和动力轮之间，使检测装置悬挂于钢筋或钢绞线的一端；
35.(2)启动步进电机，动力轮转动，在摩擦力的作用下，检测装置沿钢筋或钢绞线一端行走至另一端，同时两个计步轮随检测装置的移动而旋转，显示屏上分别显示两个计步轮行走的圈数或通过集成算法显示所测钢筋或钢绞线的长度，
36.其中，长度计算公式是：
37.l＝n
×
c d
38.l：自钢筋或钢绞线一端至另一端所测量的长度
39.c：计步轮弧形槽槽底的周长；
40.d：两个接近开关之间的长度。
41.n：每个计步轮行走的圈数；
42.(3)分别检测钢筋或钢绞绳张拉前后，两个计步轮行走的圈数或通过集成算法显示所测钢筋或钢绞线的长度，计算得到钢筋或钢绞绳张拉的伸长量；
43.其中，张拉的伸长量δl计算公式是：
44.δl＝(l1 l2)/2-(l1’ l2’)/2
45.l1和l2：张拉前，两个计步轮测量的钢筋/钢绞绳在固定锚点之间的长度；
46.l1’和l2’：张拉后，两个计步轮测量的钢筋/钢绞绳在固定锚点之间的长度。
47.本发明桥梁建设用钢筋或钢绞绳预应力检测装置及检测方法的有益效果是：
48.本发明检测的数据准确直接，排除了其他误差因素的干扰，应用于对张拉判断和结果分析，能够使预应力板的上供度与设计值实现较高对应，显著优越于现有的预应力测量方法所获得的施工结果，具有明显的优势。
附图说明
49.图1是本发明实施例的主视结构示意图；
50.图2是本发明实施例的侧视结构示意图；
51.图3是本发明实施例的后视结构示意图；
52.图4是本发明实施例的仰视结构示意图；
53.图中各部件的标记如下：
54.1-主板体，2-接近开关，3-计步轮，4-安装口，5-升降块，6-调整块，7-调整螺杆，8-动力轮，9-步进电机，10-压缩弹簧，11-安装板，12-控制板，13-电池盒，14-显示屏，15-调速旋钮，16-提手，17-码盘，18-钢筋，19-弧形槽，20-螺母，21-支撑杆。
具体实施方式
55.下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
56.实施例1：
57.如图1-4所示，桥梁建设用钢筋或钢绞绳预应力检测装置，包括类似于t型面的主板体1，主板体1为竖直延伸面，主板体1的上部向两侧延伸，形成主板体1的最宽端，定义为碰头端，还包括设于主板体1上用于检测钢筋长度的计步机构，用于与计步机构相互配合夹紧钢筋18的压紧机构，所述计步机构与压紧机构使检测装置悬挂于钢筋18上并沿钢筋行走。
58.所述计步机构设有两组，分别设于主体板1水平方向的两端；
59.所述计步机构包括在主板体1两侧边缘固定固定轴，所述固定轴上通过轴承套接有轴套，设于主体板1上靠近碰头端的边缘位置可转动的计步轮3，与计步轮3同轴固定的用于计数的码盘17，所述码盘17用于计数；所述计步轮3与码盘17通过轴套连接；所述计步轮3与码盘17分别设于主体板1的两侧；所述计步轮3沿周侧设有一圈与钢筋或钢绞绳相适应的弧形槽19，方便两个计步轮3骑跨在钢筋或钢绞线上。
60.所述两个计步机构水平方向的外侧且位于主板体1的碰头端处分别设有接近开关2，用于与两端的钢筋/钢绞线固定锚点接触而终止计数和行程。
61.所述主板体1的底部设有安装板11，所述安装板11水平延伸，所述主体板1上靠近下部的位置上设有安装口4，所述安装口4为矩形，所述压紧机构设于安装口内部；
62.所述压紧机构包括设于安装口4内，并沿安装口4上下滑动的升降块5和调整块6，所述升降块5和调整块6的两端均设有卡槽，所述卡槽卡住安装口4的侧壁实现上下滑动；升降块5位于调整块6的上方，升降块5与调整块6之间通过压缩弹簧10连接配合，压缩弹簧10具有将升降块5与调整块6远离的弹性力，所述升降块5上设有动力轮8，所述动力轮8上安装有步进电机9，用于为整个装置沿着钢筋或钢绞线的行走而提供驱动力。所述步进电机9的输出端与动力轮8同轴固定连接；所述动力轮8和步进电机9分别设于升降块6的两侧，且动力轮8与计步轮3位于主体板1的同一侧。调整块6的底面固定有竖直的调整螺杆7，所述调整螺杆7贯穿安装板11，并通过螺母20调整固定调整块6相对安装口4的高度。通过压缩弹簧10夹紧绳体，且夹紧力通过调整螺杆7可调整力度大小。所述安装口4内纵向固定有两个支撑杆21，所述升降块5、压缩弹簧7和调整块6由上至下依次套设于两个支撑杆21上。
63.所述安装板11上安装有控制板12，所述步进电机9和接近开关2均与控制板12通过线路连接；接近开关2用于反馈终止信号。所述安装板11的底部设置有电池盒13，所述电池盒13内放置有电池,用于为控制板12、步进电机9提供电源；电池用于供电，并同时配重。所述控制板12上安装有显示屏14，用于对计步数据进行直接显示；显示的数据包括两个计步轮3分别记得的圈数，也可以集成算法直接显示所测量的钢筋或钢绞线长度。
64.本发明还包括桥梁建设用钢筋或钢绞绳预应力检测装置的检测方法：通过本装置，沿着钢筋或钢绞线行走，能够测量张拉前后每根钢筋的实际长度，从而获得张拉的伸长
量δl：
65.(1)调节调整螺母20，通过调整螺杆7调节调整块6在安装口4内的位置，在压缩弹簧10的弹力作用下推动升降块5移动，进而调节动力轮8与计步轮3之间的距离，将固定锚点的钢筋或钢绞线夹紧于两个计步轮3的弧形槽19和动力轮8之间，使检测装置悬挂于钢筋或钢绞线的一端；
66.(2)启动步进电机9，动力轮8转动，在摩擦力的作用下，检测装置沿钢筋或钢绞线一端行走至另一端，同时两个计步轮3随检测装置的移动而旋转，显示屏上分别显示两个计步轮3行走的圈数或通过集成算法显示所测钢筋或钢绞线的长度，
67.其中，长度计算公式是：
68.l＝n
×
c d
69.l：自钢筋或钢绞线一端至另一端所测量的长度
70.c：计步轮弧形槽槽底的周长；
71.d：两个接近开关之间的长度。
72.n：每个计步轮行走的圈数；
73.c与d为固定值，故上述计算方法不涉及其他的设备及误差参数，所获得的为钢筋或钢绞线的直接长度，排除了干扰因素，数据非常精准。
74.通过上述简单公式，可以获得张拉前的长度包括l1和l2，以及张拉后的长度包括l1’和l2’，上述数据可以直接显示在显示屏上。
75.通过两个计步轮，还具有排除测量行走中无效误差的问题，当行走出现打滑现象的时候，两个计步轮所获得的圈数，以及测量结果必然存在明显区别，当有明显区别的情况下，则表示存在打滑的情况，为无效数据，应当重新测量。
76.(3)分别检测钢筋或钢绞绳张拉前后，两个计步轮行走的圈数或通过集成算法显示所测钢筋或钢绞线的长度，计算得到钢筋或钢绞绳张拉的伸长量；
77.其中，张拉的伸长量δl计算公式是：
78.δl＝(l1 l2)/2-(l1’ l2’)/2
79.l1和l2：张拉前，两个计步轮测量的钢筋/钢绞绳在固定锚点之间的长度；
80.l1’和l2’：张拉后，两个计步轮测量的钢筋/钢绞绳在固定锚点之间的长度。
81.实施例2：
82.如图1-4所示，本实施例与实施例1相同之处不再赘述，不同之处在于：
83.当l1与l2的差值大于1％，重新测量l1与l2。当l1’与l2’的差值大于1％，重新测量l1’与l2’。
84.实施例3：
85.如图1-4所示，本实施例与实施例1相同之处不再赘述，不同之处在于：
86.所述控制板12上设有调速旋钮15，用于控制步进电机9的转动速度。
87.实施例4：
88.如图1-4所示，本实施例与实施例1相同之处不再赘述，不同之处在于：
89.所述控制板12上设有usb插口，用于传输数据。
90.实施例5：
91.如图1-4所示，本实施例与实施例1相同之处不再赘述，不同之处在于：
92.所述主板体1的中部设有提手16。
93.上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。