墩柱密实度声波检测装置

技术领域

本发明涉及混凝土密实度检测技术领域，特别是涉及一种墩柱密实度声波检测装置。

背景技术

墩柱作为桥梁的重要组成部分，其外观设计与质量管理都对桥梁整体的稳定性产生深远的影响。目前的桥梁墩柱施工主要有两种方式，一是传统现浇式，主要以人工绑扎钢筋、现场浇筑混凝土为主，其安全性能高，整体性好，但是施工时各个步骤均需搭设大量的支护模板，外观质量不易控制且施工周期长，对城市交通影响很大；二是预制装配式，将混凝土梁、板、柱等构件在工厂浇注生产，然后运至工程现场组装成型，其施工速度快且形态美观，但是在进行桥梁墩柱连接时，由于现有预制墩柱重量过大，需要超常规的大型设备进行起吊，施工难度高。因此，本申请人在先提供了一种装配式桥梁下部结构及其施工方法(申请号为202011293431.3)，采用空心预制墩柱作为永久模板，再向预制墩柱的空心部分填充混凝土，通过预制和现浇结合的方式，能够减少模板投入，缩短施工周期，提高施工效率，获得了形态美观的桥梁墩柱。

然而，由于墩柱的空心部分存在空气积累，向空心预制墩柱中现浇混凝土时，可能无法将空气完全排除进而产生窝气，导致墩柱内部出现局部孔洞或空腔。为了保证墩柱的施工质量，避免可能出现的不密实缺陷，在现浇混凝土凝固成形后，需要对成形后的墩柱进行混凝土密实度检测。目前，混凝土密实度检测的方式主要有超声波法或钻芯取样法，但都是针对钢管混凝土、套筒灌浆、地下桩柱、钢筋砼墙体等项目进行的，对墩柱特别是此类空心预制墩柱还没有较好的检测方法。因此，研究墩柱相关的混凝土密实度的现场检测技术对于推动装配式桥梁结构发展具有重要现实意义。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种墩柱密实度声波检测装置，能够对墩柱进行快速、准确的密实度检测。

本发明通过以下技术方案实现：

一种墩柱密实度声波检测装置，包括框架本体、控制系统、若干驱动轮组和若干收发一体超声波传感器，框架本体围设于墩柱外周；驱动轮组均匀布设于框架本体内侧，带动框架本体于墩柱的外周竖向位移；收发一体超声波传感器固设于框架本体，并成对分布于墩柱相对侧；控制系统固设于框架本体，并与若干驱动轮组以及收发一体超声波传感器电性连接。

在其中一个实施例中，框架本体由若干框架组件环形围设而成，相邻框架组件之间通过可伸缩连接臂固定连接，可伸缩连接臂收缩后将驱动轮组压持在墩柱外壁。

在其中一个实施例中，框架组件包括至少一个框架连接件，框架组件通过框架连接件相互组装进行尺寸拓展延伸。

在其中一个实施例中，若干收发一体超声波传感器于竖直方向上呈上下两组设置，每组包括至少四个收发一体超声波传感器，收发一体超声波传感器均匀分布于墩柱的水平四侧，且上下两组收发一体超声波传感器于竖直方向上一一对应。

在其中一个实施例中，驱动轮组包括多个行走轮，每个行走轮对应安装有一轮毂电机，轮毂电机嵌入式安装于行走轮中，实现行走轮的独立驱动。

在其中一个实施例中，控制系统包括控制器和无线通信模块，控制器通过无线通信模块远程连接通讯终端，以远程接收控制指令。

在其中一个实施例中，驱动轮组呈倾斜设置，带动框架本体于墩柱的外周螺旋升降。

在其中一个实施例中，框架本体上设置有中空环形旋转台，中空环形旋转台围设于墩柱外周；若干收发一体超声波传感器固设于中空环形旋转台上，随中空环形旋转台绕墩柱环形旋转。

与现有技术相比，本发明的技术方案至少具有如下优点和有益效果：

本发明通过在墩柱外周围设框架本体，并在框架本体上对应设置收发一体超声波传感器，利用驱动轮组带动框架本体和收发一体超声波传感器沿着墩柱的外壁进行竖向移动，能够对墩柱进行快速、准确的密实度检测，并避免人员高空作业的风险。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明第一实施例提供的墩柱密实度声波检测装置的结构示意图；

图2为本发明第一实施例提供的墩柱密实度声波检测装置的使用状态示意图；

图3为本发明第二实施例提供的墩柱密实度声波检测装置的结构示意图；

图4为本发明第二实施例提供的墩柱密实度声波检测装置的使用状态示意图。

图标：1-框架本体，11-框架组件，111-框架连接件，12-可伸缩连接臂，2-驱动轮组，21-行走轮，3-收发一体超声波传感器，4-中空环形旋转台，41-圆形导轨，42-电动车体，5-墩柱。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对一种墩柱密实度声波检测装置进行更清楚、完整地描述。附图中给出了墩柱密实度声波检测装置的首选实施例，但是，墩柱密实度声波检测装置可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使墩柱密实度声波检测装置的公开内容更加透彻全面。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，还需要说明的是，本文所使用的术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1和图2所示，本发明实施例提供一种墩柱密实度声波检测装置，包括框架本体1、控制系统(图中未示出)、若干驱动轮组2和若干收发一体超声波传感器3，框架本体1为可拆卸的中空框架结构，在组装好后围设于墩柱5外周；驱动轮组2均匀布设于框架本体1内侧，在框架本体1在组装好后被压紧贴靠在墩柱5外壁；收发一体超声波传感器3固设于框架本体1，并成对分布于墩柱5相对两侧，如设有4个收发一体超声波传感器3，4个收发一体超声波传感器3位于同一水平高度设置，并均匀分布于墩柱5的水平四侧，墩柱5任意对向(优选为相对向)的两侧的两个收发一体超声波传感器3则为一对，该任意对向包括斜向，以相互发射和接收超声波；控制系统固设于框架本体1，并与若干驱动轮组2以及收发一体超声波传感器3电性连接，以控制驱动轮组2转动速率和转动方向，使框架本体1能够沿墩柱5外壁竖向移动，以及接收并处理收发一体超声波传感器3的传递的电信号，得出墩柱5密实度数据情况。

进一步具体的，框架本体1是由若干框架组件11环形围设组装而成的中空框架结构，在水平方向上，相邻框架组件11之间通过可伸缩连接臂12固定连接，可伸缩连接臂12可以是液压伸缩杆加连接用外壳等组成，通过调节可伸缩连接臂12的长度，可将驱动轮组2压持在墩柱5外壁，使得框架本体1紧紧地环抱在墩柱5外周，获得竖向爬升和下降的摩擦力。此外，还可以在驱动轮组2与框架本体1之间设置压力传感器，并将压力传感器与控制系统连接，控制系统中的控制器储存有与环抱压力值对应的摩擦力值，通过控制系统记录并显示压力传感器采集到的环抱压力值，当与环抱压力值对应的摩擦力值能够满足框架本体1竖向移动时停止可伸缩连接臂12的收缩，避免可伸缩连接臂12施压过大导致框架本体1或驱动轮组2受损。

进一步的，如图1和图2所示，框架组件11包括至少一个框架连接件111，框架组件11通过框架连接件111相互组装进行尺寸拓展延伸，拓展延伸方向包括竖向扩展和水平扩展，通过竖向扩展增加框架本体1的体积，以加装其他检测用具或装置；通过水平扩展以适应不同尺寸大小以及不同形状(如圆柱或矩形柱)的墩柱5。

进一步的，如图1和图2所示，若干收发一体超声波传感器3于竖直方向上呈上下两组设置，每组包括至少四个收发一体超声波传感器3，在本实施例中，以每组四个收发一体超声波传感器3，四个收发一体超声波传感器3均匀分布于墩柱5的水平四侧，且上下两组收发一体超声波传感器3于竖直方向上一一对应，每个收发一体超声波传感器3可对应发射和接收同组对向三个收发一体超声波传感器3以及异组对向三个收发一体超声波传感器3的超声波，并可对应转化为电信号记录并储存于控制系统中。

进一步的，如图1和图2所示，驱动轮组2包括多个行走轮21，每个行走轮21对应安装有一轮毂电机，轮毂电机嵌入式安装于行走轮21中，以实现行走轮21的独立驱动。基于框架本体1的体积大小，多个行走轮21可在竖直方向上呈上下分组设置，每组亦包括多个于同一水平高度设置的行走轮21，以均匀分担压力。

进一步的，如图1和图2所示，当墩柱5为圆柱时，驱动轮组2可呈倾斜设置，即将驱动轮组2的每个行走轮21呈倾斜设置，每个行走轮21的倾斜方向和倾斜角度相同，以带动框架本体1于墩柱5的外周螺旋升降，从而使收发一体超声波传感器3于墩柱5的外周螺旋升降，以实时、连续监测超声波在墩柱5各段的传播速度，精准、突出地得出速度值突变差异，从而准确、完整分析判断出不密实缺陷的形态及范围。可以理解的是，在保持行走轮21转动速率不变的情况下，可通过调节行走轮21的倾斜方向和倾斜角度，以提供不同的旋转周数和行进速度，适应多种应用环境。

在本实施例中，倾斜设置的多个行走轮21是于同一水平高度设置的，可使得行走轮21布置整齐，并合理规划和设计框架本体1的尺寸体积。在其他实施例中，还可以将多个行走轮21沿其倾斜方向和倾斜角度，在竖直方向上呈螺旋状连续布置，减轻竖向反力作用，使框架本体1的竖向移动更加轻松，减少行走轮21因扭矩带来的磨损。可以理解的是，驱动轮组2呈倾斜设置时，可以在群洞轮组与框架本体1之间增设角度调节机构和弹性伸缩机构(角度调节机构和弹性伸缩机构以现有技术计)，调整使得行走轮21轮面完美贴合墩柱5外壁表面。

此外，如图2所示，在其他实施例中，还可以在框架本体1上设置中空环形旋转台4，中空环形旋转台4也为可拆卸的中空框架结构，以在安装好后围设于墩柱5外周；若干收发一体超声波传感器3固设于中空环形旋转台4上，随中空环形旋转台4绕墩柱5环形旋转，以达到上述收发一体超声波传感器3于墩柱5外周的螺旋升降的效果，并可同时适用于矩形柱和圆柱。具体的，在本实施例中，中空环形旋转台4包括圆形导轨41和可于圆形导轨41上运动的电动车体42，通过控制电动车体42的启动、关闭以及行驶速度，实现中空环形旋转台4的旋转控制。同样的，可通过控制中空环形旋转台4的旋转速率(电动车体42的行驶速度)，以提供不同的旋转周数，适应多种应用环境。可以理解的是，当设置有中空环形旋转台4时，与收发一体超声波传感器3电性连接以接收并处理其传递的电信号的控制器也设于中空环形旋转台4上，随中空环形旋转台4一同旋转，并也与中空环形旋转台4电性连接，控制中空环形旋转台4的旋转方向和旋转速率；此时，控制驱动轮组2的控制器则设置在框架本体1上，与驱动轮组2电性连接，以控制驱动轮组2转动速率和转动方向。

进一步的，控制系统包括控制器和无线通信模块，控制器可通过无线通信模块远程连接通讯终端(如手机、电脑或其他智能通讯设备)，以远程接收控制指令。具体控制指令包括但不限于驱动轮组2的转动速率和转动方向的控制、中空环形旋转台4的旋转速率和旋转方向的控制，可伸缩连接臂12的伸缩行程控制等等。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。