筒类结构的壁厚测量装置和壁厚测量方法

摘要

本发明涉及建筑物检测领域，公开了一种筒类结构的壁厚测量装置和壁厚测量方法，其中，所述壁厚测量装置包括刻度部(10)、限位部(20)、连接所述刻度部(10)和所述限位部(20)的连接件(30)以及用于操作所述连接件(30)的操作机构(40)，所述刻度部(10)和限位部(20)均为杆状结构，所述连接件(30)设置为能够通过所述操作机构(40)的操作而在使得所述刻度部(10)和限位部(20)依次沿同一直线延伸的第一状态和使得所述刻度部(10)与所述限位部(20)沿彼此相交的两条直线延伸的第二状态之间切换。因此，本申请的壁厚测量装置方便使用且测量准确，并且无需取芯破坏筒类结构的自身结构。

说明书

技术领域

本发明涉及建筑物检测，具体地涉及筒类结构的壁厚测量装置和混凝土筒类结构的壁厚测量方法。

背景技术

混凝土高耸筒类构筑物高度一般较高，常见高度一般在120米～240米之间(单筒式钢筋混凝土烟囱最高可达270米)，筒仓、冷却塔、煤仓高度一般在60米～120米之间。在混凝土高耸筒类构筑物的设计及施工中，受高度及实际施工条件的限制，混凝土模板方式多采用爬模、倒模或滑模等施工工艺。由于高空作业及施工工艺的影响，混凝土筒类建筑在模板搭设及混凝土浇筑过程中常常不能有效保证筒壁厚度。筒壁厚度过小会使得构筑物筒壁实际截面偏小，导致承载力不足，产生较大的安全隐患；筒壁厚度过大会使得截面保护层厚度偏大，导致混凝土开裂、钢筋锈蚀，产生结构的耐久性缺陷。

混凝土高耸建构筑物受力较为复杂，混凝土筒壁结构除了承担自身自重及工艺的荷载外，还需承受较大的水平荷载(主要表现为风荷载及地震荷载)。在水平荷载作用下，筒壁结构底部所承受的弯矩值与高度的平方成正比，筒壁结构顶部的侧移与高度的四次方成正比，而筒身弯矩和顶部侧移都需要通过筒壁截面的配筋及截面尺寸来控制，以使其承载功能和刚度满足规范要求，从而确保结构自身的安全正常使用，所以筒壁厚度的控制对结构自身安全至关重要。

从既有高耸筒类构筑物的检测结果来看，筒类构筑物的筒壁厚度存在不能满足设计要求的情况，该类缺陷需在结构计算分析中按实际厚度进行输入计算，复核其实际状态下的安全裕度。但是受既有检测手段及检测设备的限制，筒壁厚度的检测数量远远达不到实际状态下的计算复核需求。

具体的，由于混凝土筒类构筑物一般为圆形闭合体，筒壁的厚度不能直接测量。现有技术中，通常需采用水钻取芯的方式进行测量，即采用固定水钻从筒壁结构取出一处直径约80-100mm的芯样，通过测量芯样的长度来测量筒壁的厚度。由于高空取芯需在吊篮上作业，取芯工作存在较大的安全隐患，且用水用电异常困难。另外，虽然可以通过仪器检测混凝土内部钢筋的位置，但检测误差在几十毫米的范围，由于所取芯样直径较大，取芯过程中经常无法避开混凝土内部钢筋而破坏混凝土内部钢筋，对结构自身产生二次损伤，引发新的安全隐患。此外，由于芯样的直径较大，只能随机的抽取少量几处位置进行取芯，从而尽可能的减少对结构自身的破坏，因而导致不能有效测量筒壁不同高度处的实际截面厚度。

因此，现有技术缺少简易可行、不破坏结构本体并且能够保证测量精度的筒类结构的壁厚测量装置。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的不便于测量筒类结构的壁厚的问题，提供一种筒类结构的壁厚测量装置，该筒类结构的壁厚测量装置能够方便、准确地测量筒类结构的壁厚。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种筒类结构的壁厚测量装置，其中，所述壁厚测量装置包括刻度部、限位部、连接所述刻度部和所述限位部的连接件以及用于操作所述连接件的操作机构，所述刻度部和限位部均为杆状结构，所述连接件设置为能够通过所述操作机构的操作而在使得所述刻度部和限位部依次沿同一直线延伸的第一状态和使得所述刻度部与所述限位部沿彼此相交的两条直线延伸的第二状态之间切换。

可选的，所述连接件设置为能够在自然状态下保持在所述第二状态。

可选的，所述连接件包括能够在自然状态下保持弯折的弹性片，所述刻度部和所述限位部分别连接于所述弹性片的相对弯折的两个部分。

可选的，所述弹性片包括弯折为圆筒状的主体和从所述主体的切向延伸的延伸部，所述刻度部和所述限位部分别连接于所述主体和所述延伸部。

可选的，所述刻度部和所述限位部均为中空结构，所述操作机构包括拉绳，所述拉绳的一端在所述限位部的空腔内连接于所述限位部，所述拉绳从所述限位部的空腔延伸经过所述连接件至所述刻度部的空腔并延伸至所述刻度部外部。

可选的，所述拉绳的伸出所述刻度部外的端部设置有拉环。

可选的，所述拉绳的一端固定于所述限位部的自由端，所述拉绳的另一端从所述刻度部的自由端穿出。

可选的，所述限位部的自由端设置有可拆卸地封盖，所述拉绳的一端固定于所述封盖。

可选的，在所述第二状态，所述刻度部与所述限位部彼此垂直。

本申请还提供一种混凝土筒类结构的壁厚测量方法，其中，所述壁厚测量方法使用本申请的壁厚测量装置，所述壁厚测量方法包括：

S1、在所述混凝土筒类结构的筒壁上开设检测孔，以使所述刻度部和所述限位部能够通过；

S2、使所述刻度部和所述限位部在所述连接件处于所述第一状态的情况下从所述检测孔伸入所述限位部，直到所述限位部完全进入所述混凝土筒类结构的内部；

S3、操作所述操作机构，使得所述连接件处于所述第二状态；

S4、反向拉动所述壁厚测量装置，以使所述限位部限位于所述混凝土筒类结构的筒壁；

S5、读取所述刻度部的刻度；

S6、操作所述操作机构，使得所述连接件处于所述第一状态，将所述壁厚测量装置从所述检测孔取出。

通过上述技术方案，可以在筒类结构上开设仅允许刻度部和限位部伸入的尺寸较小的检测孔，在第一状态下将限位部伸入筒类结构内部，然后将连接件切换到第二状态，使得限位部限位于筒类结构，此时即可方便通过刻度部获得壁厚数值。测量后，可以将连接件切换到第一状态，即可将壁厚测量装置取出。因此，本申请的壁厚测量装置方便使用且测量准确，并且无需取芯破坏筒类结构的自身结构。

附图说明

图1是本申请的筒类结构的壁厚测量装置的一种实施方式的结构示意图，其中连接件处于第一状态；

图2是图1的壁厚测量装置的示意图，其中连接件处于第二状态；

图3和图4是使用图1的壁厚测量装置进行测量的示意图。

附图标记说明

10、刻度部；11、刻度；20、限位部；21、封盖；30、连接件；40、操作机构；41、拉绳；42、拉环；50、筒壁；51、检测孔。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指参考附图所示的上、下、左、右；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本申请。

根据本申请的一个方面，提供一种筒类结构的壁厚测量装置(以下简称壁厚测量装置)，其中，所述壁厚测量装置包括刻度部10、限位部20、连接所述刻度部10和所述限位部20的连接件30以及用于操作所述连接件30的操作机构40，所述刻度部10和限位部20均为杆状结构，所述连接件30设置为能够通过所述操作机构40的操作而在使得所述刻度部10和限位部20依次沿同一直线延伸的第一状态和使得所述刻度部10与所述限位部20沿彼此相交的两条直线延伸的第二状态之间切换。

使用本申请的壁厚测量装置，可以在筒类结构上开设仅允许刻度部10和限位部20伸入的尺寸较小的检测孔，在第一状态下将限位部20伸入筒类结构内部，然后将连接件30切换到第二状态，使得限位部20限位于筒类结构，此时即可方便通过刻度部10获得壁厚数值。测量后，可以将连接件切换到第一状态，即可将壁厚测量装置取出。因此，本申请的壁厚测量装置方便使用且测量准确，并且无需取芯破坏筒类结构的自身结构。

其中，可以通过操作机构40操作连接件30从第一状态到第二状态的切换以及从第二状态到第一状态的切换，并且可以通过保持操作机构40的操作来维持第一状态或第二状态。优选地，所述连接件30设置为能够在自然状态下保持在所述第二状态。由此，可以仅通过操作机构40操作从第二状态到第一状态的单向的状态切换，简化操作。也就是说，当需要从第二状态切换到第一状态，需要操作操作机构40来完成切换并保持在第一状态；当需要从第一状态切换到第二状态，只需解除操作即可通过连接件30自动回复到第二状态并保持在第二状态。

为此，连接件30可以设置为在偏压作用下保持在第二状态。具体的，所述连接件30可以包括能够在自然状态下保持弯折的弹性片，所述刻度部10和所述限位部20分别连接于所述弹性片的相对弯折的两个部分。由此，在自然状态下，弹性片保持弯折，使得刻度部10和限位部20的延伸方向偏离(即相交)。

优选地，所述弹性片包括弯折为圆筒状的主体和从所述主体的切向延伸的延伸部，所述刻度部10和所述限位部20分别连接于所述主体和所述延伸部。由此，可以通过延伸部相对于主体的弹性变形来完成第一状态和第二状态的切换。并且，通过这种结构，主体可以作为类似铰接点，使得限位部20相对于刻度部10枢转来改变相对位置。

本申请中，操作机构40可以为各种适当形式，为简化结构，优选将操作机构40设置为内嵌形式。具体的，如图1和图2所示，所述刻度部10和所述限位部20均为中空结构，所述操作机构40包括拉绳41，所述拉绳41的一端在所述限位部20的空腔内连接于所述限位部20，所述拉绳41从所述限位部20的空腔延伸经过所述连接件30至所述刻度部10的空腔并延伸至所述刻度部10外部。使用时，通过拉动拉绳41，可以带动限位部20移动，使得连接件30变形而从第二状态切换到第一状态；通过释放拉绳41，连接件30将自动回复到第一状态，使得限位部20带动拉绳41收回。为便于操作，所述拉绳41的伸出所述刻度部10外的端部设置有拉环42，使用时可以通过手指操作拉环42，以拉动拉绳41。

为增大拉动拉绳41对限位部20施加的作用效果，所述拉绳41的一端固定于所述限位部20的自由端，以增大力矩。为减少拉绳41的不必要磨损，应尽量使拉绳41沿直线移动，为此，可以使所述拉绳41的另一端从所述刻度部10的自由端穿出。也就是说，拉绳41在限位部20和刻度部10内均沿限位部20和刻度部10的延伸方向延伸。

为便于拆装、维护，所述限位部20的自由端设置有可拆卸地封盖21，所述拉绳41的一端固定于所述封盖21。其中，在测量时，由于需要将限位部20首先伸入检测孔，为便于限位部21的伸入，所述封盖21的外表面为向外凸出的曲面，以便引导限位部21的移动。优选地，封盖21的外表面可以为球面的一部分。

另外，刻度部10上可以设置有适当的刻度，以显示所测结果。为便于直观读取测量结果，所述刻度部10具有沿所述刻度部10的延伸方向标注的长度刻度11。

本申请中，为通过限位部20稳固地止挡于筒类结构的内部，优选地，如图2所示，在所述第二状态，所述刻度部10与所述限位部20彼此垂直。在这种情况下，刻度部10与连接件30连接的端部即为长度刻度11的0点。当然，在第二状态，限位部20也可以与刻度部10呈其他角度，这种情况下，需要将长度刻度11的0点移位(例如朝向刻度部10的远离连接件30的端部)，以补偿限位部20未在其端部止挡(例如刻度部10的一部分也伸入筒类结构的内部)。

根据本申请的另一方面，提供一种混凝土筒类结构的壁厚测量方法，其中，所述壁厚测量方法使用本申请的壁厚测量装置，所述壁厚测量方法包括：

S1、在所述混凝土筒类结构的筒壁50上开设检测孔51，以使所述刻度部10和所述限位部20能够通过；

S2、使所述刻度部10和所述限位部20在所述连接件30处于所述第一状态的情况下从所述检测孔51伸入所述限位部20(如图3所示)，直到所述限位部20完全进入所述混凝土筒类结构的内部；

S3、操作所述操作机构40，使得所述连接件30处于所述第二状态；

S4、反向拉动所述壁厚测量装置，以使所述限位部20限位于所述混凝土筒类结构的筒壁50(如图4所示)；

S5、读取所述刻度部10的刻度；

S6、操作所述操作机构40，使得所述连接件30处于所述第一状态，将所述壁厚测量装置从所述检测孔51取出。

其中，根据连接件30和操作机构40的具体形式，可以设置相应的操作。例如，在连接件30为上述弹性片，操作机构40包括上述拉绳41的情况下，在步骤S3中，只需释放拉绳41即可。

为确保在读取刻度时限位部20平稳限位于筒壁50，在步骤S3中，在操作操作机构40后，可以使测量装置沿检测孔51继续伸入一段距离(例如20mm-30mm)，以确保连接件30已经处于第二状态，避免连接件30因筒壁50的干涉无法到位。

另外，在第二状态下，限位部20可以与刻度部10垂直，如图4所示，限位部20直接贴靠在筒壁50内侧上。刻度部10的与连接件30连接的端部即可作为长度刻度11的0点。

此外，可以理解的，刻度部10的长度刻度11的量程应大于筒壁50的厚度，以便能够正常测量，例如长度刻度11的量程可以为50mm-550mm，刻度标示精度可以为1mm，估读精度可以为0.1mm。使用本申请的壁厚测量装置可以获得精度较高的测量结果。

并且，为获得更加精确的测量结果，在步骤S5中，可以将刻度部10绕其纵向中心线转动不同角度，以分别读取测量结果并以各测量结果的平均值作为此测量位置的最终测量结果，以减少由于筒壁50内侧不平整产生的测量误差。

其中，检测孔51的尺寸只需允许限位部20和刻度部10穿过即可。限位部20和刻度部10可以具有相同的横截面尺寸，例如可以均为直径为10mm-13mm的圆杆，检测孔51可以与圆杆的尺寸相当或稍大于圆杆，例如，在步骤S1中，钻取的检测孔51的直径可以为10mm-15mm。由于检测孔51的尺寸较小，无需使用大功率水钻钻取，减少了用水用电，尤其是对于高耸筒类结构的测量而言，减少了高空用水用电和由此导致的安全隐患。另外，检测孔51尺寸较小，减少了对筒类结构的破坏。对于具有钢筋的混凝土结构而言，可以事先通过检测仪器大致确定钢筋的位置，在避开钢筋的位置开设检测孔51，避免对钢筋的破坏。

本申请的壁厚测量装置和方法可以用于各种混凝土筒类结构的壁厚测量，在检测孔51的开设等方面降低了能耗和安全隐患，节约了工程成本，并且测量方法快速、精确，能够方便地根据需要在筒类结构的所需位置检测所需数量的厚度值，以满足计算复核需求。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型。包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。