线路砼杆抗倾稳定性检测装置及其检测方法

技术领域：

本发明涉及一种线路砼杆抗倾稳定性检测装置及检测方法。

背景技术：

近几年来，电网行业发生了数起线路砼杆倒塌事故，造成人员伤亡及财产损失，除了经济损失外，这些事故对工人的作业心里、企业形象均造成较大的负面影响。

除了恶劣气象灾害及地质灾害造成的线路倒杆事故外，相当一部分的倒杆事故是人为因素造成的：栽立工艺流程不合理、基坑状况不符合设计要求、附件安装缺失、基础地质状况不符合要求而且勘察不全等等。所有这些失误使得栽立的杆塔抗倾力矩不够、稳定性较差，一旦受到许可工作载荷的作用即发生倾覆，发生事故。

对新立线路砼杆进行抗倾稳定性检测，准确实测其稳定工作力矩在许可范围以内，校验测定其超出一定许可额度力矩的作用时间及偏移剩余数值即是本文所要达到的目标。

1、新立线路砼杆稳定性要求，新立线路砼杆相当于一个垂直方向的悬臂梁，入地端为固定端，杆梢为自由端。完成栽立的砼杆由于气象因素和后续工艺要求，除了承受自身重量加载的轴向重力作用外，作业及运行过程还会受到如下外力作用：登杆工人的重力及偏心力矩、铁附件及金具等线路器材的重力及偏心力矩、自身及外挂物的风载力矩、其它物理冲击造成的载荷。故此要求线路砼杆必须承受轴向压力作用、杆件本身具备一定的抗弯矩作用、入地端具有较好的比压性能和抗弯矩能力。

1.1、砼杆本身的力学性能，砼杆生产厂家生产的合格的杆件保证了其自身抗弯和抗轴向压缩载荷的能力后，方可出厂使用。

砼杆的运输与装卸方案是基于砼杆为细长杆件的特征而设计的，故此其运输与搬运也是能保证要求的。

砼杆吊装作业一般采用两点或三点系吊方式来分解杆件重量，确保其最大弯矩点的弯矩值在许可范围内。

1.2、栽立砼杆的力学要求，栽立后的砼杆为垂直方向杆件，受重力和弯矩作用。

其所受的重力由杆身传递到地面基坑，基坑承载比压较好时可直接栽立砼杆；基坑承载比压不足时，通过设置底盘和卡盘，增大与地层接触面积，满足基坑比压承载要求即可。

栽立后的砼杆所承载的弯矩也是通过杆身传递到基坑，通过基坑回填夯实形成的挡土层来平衡。比方说杆上作业人员为两人，体重各为75kg，其重心与杆轴为500mm，这两人对杆件加载的力矩即为：75kg·m。基坑回填的前后挡土亦同时产生75kg·m的弯矩对其进行平衡。如若挡土最大承受的弯矩值小于75kg·m，挡土平衡就会被破坏，栽立的杆件在该人员产生力矩的作用下就会发生偏移变形直至倒杆，事故亦已发生。

1.3、栽立砼杆稳定力矩参数，实际工作过程中，砼杆承受的弯矩是个变量，弯矩来源有：作业工况、气象及地质灾害状况、设计及施工工艺质量等三方面。其产生的机理、矢量方向、叠加及冲抵因素、同步性等等是无法建立数学模型进行详实计算。

经过大量搜集查阅资料，没能找到栽立砼杆抗倾稳定力矩的具体参数要求，由于存在直线、转角、终端等不同用途杆型，平衡方式也不尽相同，在此我们通过模糊估值方式来进行选定。

设定：新载砼杆的附件安装为双人登杆配合作业，其最大弯矩发生在作业人员同侧同轴，同时产生弯矩作用的还有其安装的横担、顶架等物件。

体重75kg/人，附件30kg；

人及附件距杆轴心距离为0.8m；

产生弯矩M:

M＝F*L＝180*0.8＝144kg·m

裕度修正系数k＝1.2

安全稳定弯矩值M

M

故选定M

发明内容：

为克服现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种线路砼杆抗倾稳定性检测装置及检测方法。通过本装置测试合格后，表明该基砼杆栽立合格，安全稳定，可以放心让施工人员登杆作业。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

线路砼杆抗倾稳定性检测装置，其包括：

用于攀升及锁定在新立砼杆上的登杆小车，以及

力矩发生及测试系统，所述力矩发生及测试系统与所述登杆小车通过测量绳连接；

在所述新立砼杆的下段设置有横向的偏心支架，所述偏心支架的一端通过抱箍与新立砼杆可拆卸连接，另一端与所述测量绳滑动连接；

还包括设于所述砼杆根部的偏移计数系统。

作为优选，进一步地，所述登杆小车包括腰鼓形驱动轮、腰鼓形第一夹紧导向轮以及腰鼓形第二夹紧导向轮，两导向轮的轮轴与驱动轮的轮轴平行，所述驱动轮的轮轴由遥控动力机驱动转动。

作为优选，进一步地，所述驱动轮的轮轴固定连接于滑动轴承的内圈上，所述第一夹紧导向轮、第二夹紧导向轮的轮轴分别垂直固定连接在第一车架以及第二车架的前端，所述第一车架、第二车架的后端与所述滑动轴承的外圈构成转动副，并设有第一扭簧和第二扭簧，所述第一扭簧的一端固定于第一车架上，另一端固定于滑动轴承的外圈上；所述第二扭簧的一端固定于第二车架上，另一端固定于滑动轴承的外圈上；所述第一夹紧导向轮、第二夹紧导向轮分别与其轮轴构成转动副。

作为优选，进一步地，所述力矩发生及测试系统包括机架以及设于所述机架一侧的储绳筒、导向式光电计数轮和锁定轴，所述储绳筒的轴、导向式光电计数轮的轴与锁定轴相互平行且均与机架构成转动副，所述储绳筒的轴两端延伸出机架外，并在其轴一端设有手轮，另一端设有毛刷阻尼器，锁定轴的中心设有径向通孔，且锁定轴的轴端延伸出机架外并设有压花锁紧螺母；

在机架的另一侧设有两平行的导向杆以及设于两导向杆外端部连接件上的定位盘，在两导向杆上套接有横拉杆与导向杆构成移动副，在所述横拉杆的两端连接有纵向拉杆，两纵向拉杆与导向杆平行，并在两纵向拉杆的外端部固定连接有拉杆轴以及以所述拉杆轴为支撑的吊钩，在所述横拉杆上设有压盘，张力弹簧的两端分别固定套接在所述定位盘和压盘上；在所述吊钩上悬挂有重物仓。

作为优选，进一步地，所述偏移计数系统包括地锚桩以及可拆卸连接于所述地锚桩顶端的球铰链底座，还包括游标卡尺，所述游标卡尺的定尺通过球铰链连接在球铰链底座上，所述游标卡尺的游尺的一端铰接有游尺基座，所述游尺基座固定连接于待检测的新立砼杆上。

作为优选，进一步地，所述偏移计数系统还包括弹性尼龙搭扣，所述游尺基座为长条形结构，游尺的端部铰接游尺基座的上段，所述游尺基座的下段设有长条形通孔，所述弹性尼龙搭扣穿过所述长条形通孔缠绕一圈固定于新立砼杆上。

采用所述的线路砼杆抗倾稳定性检测装置对新立砼杆稳定性进行测量的的检测方法，其包括以下步骤：

S1、在地面将登杆小车卡接入新立砼杆；

S1-1、登杆小车的驱动轮处于砼杆的一侧，将第一夹紧导向轮和第二夹紧导向轮处于砼杆的另一侧，通过两个扭簧的作用，即可将登杆小车卡接在新立砼杆上；

S1-2、遥控电机安装在登杆小车上，其输出轴用于驱动登杆小车驱动轮的轮轴；

S1-3、测量绳卷绕在储绳筒上，其一端绕过导向式光电计数轮、穿过锁定轴的中心通孔并缠绕锁定轴一圈后，测量绳的出绳端通过锁扣连接在登杆小车上；

S2、在新立砼杆的杆基处，力矩最大点位插入地锚桩，将游尺基座通过弹性尼龙搭扣系结到同一水平标高的砼杆上，将电子游标卡尺清零，并在游尺基座上设置角度传感器；

S4、启动登杆小车上的电机，驱动登杆小车沿砼杆爬升，到达设定位置后锁定电机，转动锁定轴至少三圈，锁紧轴端的压花锁紧螺母，并且锁紧手轮；

S5、往重物仓里不断加载重物，随着重物仓的重量不断增加，纵向拉杆和横向拉杆将荷载传递至张力弹簧，张力弹簧被压缩，根据张力弹簧的位移量得出荷载数值，当施加荷载达到设置值后，停止向重物仓中加载物体；

S6、根据电子游标卡尺以及角度传感器判定新立砼杆实际偏移量；

S7、在新立砼杆的四个方向重复上述步骤。

与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：

采用本发明的线路砼杆抗倾稳定性检测装置，可对新立砼杆的抗倾稳定性进行检测，避免盲目登杆造成倾覆导致的人身伤害事故，采用本发明检测装置和检测方法所得出的检测数据科学可靠。

附图说明：

图1为本发明检测装置的整体结构示意图；

图2A、图2B分别为登杆小车的左视图和主视图；

图3为力矩发生及测试系统结构示意图；

图4A、图4B分别为偏心支架及抱箍的主视图及俯视图；

图5为偏移计数系统的结构示意图。

图中标号：1登杆小车，101驱动轮，102第一夹紧导向轮，103第二夹紧导向轮， 104滑动轴承，105第一支架，106第二支架，107第一扭簧，108第二扭簧，2偏心支架， 3抱箍，4力矩发生及测试系统，401储绳筒，402导向式光电计数轮，403锁定轴，404 毛刷阻尼器，405导向杆，406定位盘，407横拉杆，408纵向拉杆，409吊钩，410压盘， 411张力弹簧，412手轮，5测量绳，6偏移计数系统，601地锚桩，602球铰链底座，603 定尺，604游尺基座，605弹性尼龙搭扣，7新立砼杆，8重物仓。

以下通过具体实施方式，并结合附图对本发明作进一步说明。

具体实施方式：

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

线路砼杆抗倾稳定性检测装置，其包括：

用于攀升及锁定在新立砼杆上的登杆小车1，以及力矩发生及测试4，所述力矩发生及测试系统4与所述登杆小车1通过测量绳5连接；

在所述新立砼杆的下段设置有横向的偏心支架2，所述偏心支架的一端通过抱箍3与新立砼杆可拆卸连接，另一端与所述测量绳滑动连接；

还包括设于所述砼杆根部的偏移计数系统6。

所述登杆小车包括腰鼓形驱动轮101、腰鼓形第一夹紧导向轮102以及腰鼓形第二夹紧导向轮103，两导向轮的轮轴与驱动轮的轮轴平行，所述驱动轮101的轮轴由遥控动力机驱动转动。

所述驱动轮101的轮轴固定连接于滑动轴承104的内圈上，所述第一夹紧导向轮102、第二夹紧导向轮103的轮轴分别垂直固定连接在第一车架105以及第二车架106的前端，所述第一车架105、第二车架106的后端与所述滑动轴承的外圈构成转动副，并设有第一扭簧107和第二扭簧108，所述第一扭簧107的一端固定于第一车架105上，另一端固定于滑动轴承的外圈上；所述第二扭簧108的一端固定于第二车架106上，另一端固定于滑动轴承的外圈上；所述第一夹紧导向轮102、第二夹紧导向轮103分别与其轮轴构成转动副。

所述力矩发生及测试系统4包括机架以及设于所述机架一侧的储绳筒401、导向式光电计数轮402和锁定轴403，所述储绳筒的轴、导向式光电计数轮的轴与锁定轴相互平行且均与机架构成转动副，所述储绳筒401的轴两端延伸出机架外，并在其轴一端设有手轮412，另一端设有毛刷阻尼器404，锁定轴403的中心设有径向通孔，且锁定轴的轴端延伸出机架外并设有压花锁紧螺母；

在机架的另一侧设有两平行的导向杆405以及设于两导向杆外端部连接件上的定位盘406，在两导向杆上套接有横拉杆407与导向杆构成移动副，在所述横拉杆407的两端连接有纵向拉杆408，两纵向拉杆408与导向杆平行，并在两纵向拉杆408的外端部固定连接有拉杆轴以及以所述拉杆轴为支撑的吊钩409，在所述横拉杆407上设有压盘410，张力弹簧411的两端分别固定套接在所述定位盘406和压盘410上；在所述吊钩409上悬挂有重物仓8

所述偏移计数系统6包括地锚桩601以及可拆卸连接于所述地锚桩顶端的球铰链底座602，还包括游标卡尺，所述游标卡尺的定尺603通过球铰链连接在球铰链底座602上，所述游标卡尺的游尺的一端铰接有游尺基座604，所述游尺基座604固定连接于待检测的新立砼杆上。

所述偏移计数系统6还包括弹性尼龙搭扣605，所述游尺基座604为长条形结构，游尺的端部铰接游尺基座的上段，所述游尺基座的下段设有长条形通孔，所述弹性尼龙搭扣605穿过所述长条形通孔缠绕一圈固定于新立砼杆上。

采用上述的线路砼杆抗倾稳定性检测装置对新立砼杆稳定性进行测量的的检测方法，其包括以下步骤：

S1、在地面将登杆小车卡接入新立砼杆；

S1-1、登杆小车的驱动轮处于砼杆的一侧，将第一夹紧导向轮和第二夹紧导向轮处于砼杆的另一侧，通过两个扭簧的作用，即可将登杆小车卡接在新立砼杆上；

S1-2、遥控电机安装在登杆小车上，其输出轴用于驱动登杆小车驱动轮的轮轴；

S1-3、测量绳卷绕在储绳筒上，其一端绕过导向式光电计数轮、穿过锁定轴的中心通孔并缠绕锁定轴一圈后，测量绳的出绳端通过锁扣连接在登杆小车上；

S2、在新立砼杆的杆基处，力矩最大点位插入地锚桩，将游尺基座通过弹性尼龙搭扣系结到同一水平标高的砼杆上，将电子游标卡尺清零，并在游尺基座上设置角度传感器；

S4、启动登杆小车上的电机，驱动登杆小车沿砼杆爬升，到达设定位置后锁定电机，转动锁定轴至少三圈，锁紧轴端的压花锁紧螺母，并且锁紧手轮；

S5、往重物仓里不断加载重物，随着重物仓的重量不断增加，纵向拉杆和横向拉杆将荷载传递至张力弹簧，张力弹簧被压缩，根据张力弹簧的位移量得出荷载数值，当施加荷载达到设置值后，停止向重物仓中加载物体；

S6、根据电子游标卡尺以及角度传感器判定新立砼杆实际偏移量；

S7、在新立砼杆的四个方向重复上述步骤，具体地，可变换登杆小车1在新立砼杆7的四个相互垂直的周向位置，同步变换偏心支架2在新立砼杆7的四个周向位置，偏移计数系统6在新立砼杆7的四个周向位置。

本发明工作原理：本发明对许多傍水、依山、临崖等恶劣环境中的新立砼杆，无法采用系缆法进行抗倾稳定力矩测定场所，可以使用重锤偏心测定法进行测定。

登杆小车1上可安装遥控电机，小车爬升过程中即拉出测量绳，导向式光电计数轮402自动记录出绳量，当登杆小车1到达设定高度时，通过关闭遥控电机停止爬升，转动锁定轴403至少三圈，再旋紧压花锁紧螺母，通过手轮412收紧储绳筒401并可锁紧手轮412，测量绳即在登杆小车1与力矩发生及测试系统之间拉紧，在现场寻找大的砖块等物体，(散土、石块等易取物料)，注意加载过程不宜产生过大冲击。往重物仓8内装填，当重物仓8的重量足够大时，直至带动纵向拉杆408沿着导向杆405移动，进而使得压盘410压缩张力弹簧411，可在张力弹簧411或压盘410上设置有位移传感器，位移传感器也可以设置在纵向拉杆408上，根据位移传感器的位移量，可精确得出张力弹簧411 的压缩量，根据弹簧压缩量进而得出重物仓施加的力矩，经过计算也可精确得出测量绳5 对新立砼杆7所施加的力矩。此时，根据偏移计数系统6中电子游标卡尺的显示数值，也可在游尺基座604上设有角度传感器，游尺基座604与新立砼杆7是平行的，根据电子游标卡尺的显示值结合角度传感器的显示数值，可精确得出新立砼杆是否发生偏移以及偏移量，进而得出新立砼杆7是否合格的结论，避免盲目登杆造成的财产损失以及登杆人员的人身伤害事故。

可供参考的测量数值：当对新立砼杆7施加的力矩值达到设定初始量程60kg·m时，此时查看偏移及剩余偏移计数系统的砼杆实际偏移量及剩余偏移量，在合格范围以内即可进行中间量程测量，若超出许可范围，表面砼杆已被拉偏，基础不牢，即可终止测试，责成施工单位查找问题，修复或返工。

初始量程60kg·m合格测试完成，接着进行中间量程120kg·m测试，即重复上述测量步骤，得出合格和不合格结论。

中间量程120kg·m合格测试完成，接着进行末级量程175kg·m测试，即重复上述测量步骤，得出合格和不合格结论。

按照上述操作流程，对砼杆周向四个方位进行重复测量。

当全部方位的末级量程175kg·m测试合格后，表明该基砼杆栽立合格，安全稳定，可以放心让施工人员登杆作业。

同时记录测定参数，归档到本线路的本基砼杆档案中，为后续工作需要提供详实依据。

需要说明的是，本发明中未详细阐述部分属于本领域公知技术，或可直接从市场上采购获得，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可获得，其具体的连接方式在本领域或日常生活中有着极其广泛的应用，此处不再详述。

在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。