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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 基于電磁場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)試的灌注樁
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)介：
- 本項(xiàng)目擬將低壓直流電源獲得的高壓高頻的交流電分別接在待測(cè)鋼筋籠和探測(cè)器兩端，然后將探測(cè)器和移動(dòng)電極一起沿事先打在灌注樁邊的豎直鉆孔下放，并記錄測(cè)試儀讀數(shù)繪制磁場(chǎng)強(qiáng)強(qiáng)度隨深度變化曲線。 在鋼筋籠的深度范圍內(nèi)，電磁場(chǎng)強(qiáng)度變化不大；而在超出鋼筋籠長(zhǎng)度時(shí)，電磁場(chǎng)強(qiáng)度為會(huì)隨探頭和電極深度加大而迅速衰減。因此，在電磁場(chǎng)強(qiáng)度隨深度變化曲線上的拐點(diǎn)深度即對(duì)應(yīng)鋼筋籠的長(zhǎng)度。
- 詳細(xì)介紹：
- 立項(xiàng)背景： 灌注樁具有承載力高、施工工藝相對(duì)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)而廣泛用于各種建筑工程中，因此其質(zhì)量檢測(cè)就顯得尤為重要，而現(xiàn)有的檢測(cè)方法或多或少存在著精度低、檢測(cè)條件苛刻、易受外界條件干擾等缺點(diǎn)而缺少實(shí)用性。 檢測(cè)方法： 檢測(cè)前先在被測(cè)灌注樁旁側(cè)土中鉆取平行于樁的鉆孔 ， 鉆孔距樁邊距離一般不大于 1 米 ， 孔深宜比設(shè)計(jì)鋼筋籠長(zhǎng) 3 ～ 5m調(diào)試檢測(cè)儀器 。 將直流電源通過(guò)逆變電路獲得的高壓高頻交流電兩級(jí)分別接在待測(cè)鋼筋籠和探測(cè)器兩端 ， 并將帶有移動(dòng)電極的探測(cè)器沿鉆孔放下。 由計(jì)算機(jī)處理并記錄數(shù)據(jù)，分析圖形。（原理圖見(jiàn)申報(bào)文本）
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 儀器擬由下列幾部分構(gòu)成： 1、逆變電源：其作用是將低壓的（一般為幾伏特-十幾伏特）的直流電源，逆變?yōu)楦邏海ㄒ磺Х刈笥遥┑慕涣麟娫矗?、電場(chǎng)或磁場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)試探頭，用來(lái)測(cè)試人工電極之間電場(chǎng)或磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化；3、電場(chǎng)或磁場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)讀儀表；4、各連接電纜線； 3）采用模型試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)工程樁檢測(cè)試驗(yàn)進(jìn)行有效性、準(zhǔn)確性驗(yàn)證。 目標(biāo)： 實(shí)現(xiàn)灌注樁鋼筋籠長(zhǎng)度的準(zhǔn)確可靠檢測(cè)，為工程質(zhì)量判斷提供更加科學(xué)可靠的手段。 技術(shù)特點(diǎn)及創(chuàng)新點(diǎn)： 1 、 采用逆變器 ， 用低壓直流電源產(chǎn)生高壓交流電 ， 安全方便 。 2 、 通過(guò)控制電源電壓 ， 采用人工高壓高頻電磁場(chǎng) ， 抗干擾強(qiáng) ，檢測(cè)可靠，可以減小外界因素（地質(zhì)條件，地下預(yù)埋件等）的干擾，實(shí)驗(yàn)精度較高。 3 、采用 R65 磁感應(yīng)傳感器和 PNI11096 驅(qū)動(dòng)器測(cè)量范圍大 ， 精度高。 4 、本研究方法的應(yīng)用領(lǐng)域和推廣前景較大，預(yù)期可以很好地解決現(xiàn)場(chǎng)灌注樁鋼筋籠長(zhǎng)度檢測(cè)這一工程難題。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 本方法是一種基于電磁場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)試的現(xiàn)場(chǎng)灌注樁鋼筋籠長(zhǎng)度檢測(cè)方法 ： 利用已成型的灌注樁旁鉆取平行于灌注樁的孔 ， 使用裝有移動(dòng)電極的測(cè)試探頭在孔與鋼筋籠之間施加由逆變器產(chǎn)生的高壓高頻交流電 ； 同時(shí)由測(cè)試探頭確定該位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度 ，通過(guò)數(shù)據(jù)處理后 ， 由磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化來(lái)判斷鋼筋籠長(zhǎng)度 。 本方法與現(xiàn)存檢測(cè)技術(shù)相比，主要有以下優(yōu)勢(shì)： 1 、原理清晰可靠。具有清晰明確的電學(xué)原理 ， 同時(shí)具有較好的理論基礎(chǔ) 2、檢測(cè)成本較低 。由于只需要在灌注樁附近鉆一個(gè)孔 ， 降低了檢測(cè)成本和難度 ； 而由于裝置制作簡(jiǎn)單 ， 面對(duì)目前國(guó)外有所使用的瞬變電磁感應(yīng)法的測(cè)試儀器，本檢測(cè)儀器也具有較大價(jià)格優(yōu)勢(shì)。 3、干擾較小。 干擾較大是目前很多方法的通病 ， 鉆孔電磁波法受地質(zhì)條件影響較大 ， 而電法則要求 5 倍樁長(zhǎng)范圍 內(nèi) 沒(méi)有較大的導(dǎo)電物質(zhì) ， 磁法也受到地磁場(chǎng)強(qiáng)度不高的限制 。 本檢測(cè)方法借鑒了金屬裂紋檢測(cè)中的交流電法 ， 可以取得更加強(qiáng)的磁場(chǎng)信號(hào) ， 降低了其他外界條件的影響。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 暫無(wú)
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 合作開(kāi)發(fā)
作品可展示的形式
- 實(shí)物、產(chǎn)品；現(xiàn)場(chǎng)演示；圖片；錄像
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 一、 技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)：1. 僅需要一個(gè)鉆孔 ， 節(jié)省工作量和鉆孔費(fèi)用 。2. 使用高壓高頻電磁場(chǎng)，減少受外界因素（地質(zhì)條件，地下預(yù)埋件等等）的干擾。 二、 適應(yīng)范圍及推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明 1. 適應(yīng)領(lǐng)域 ： 1) 廣泛適用于建筑物密集的城市 ， 2) 地質(zhì)環(huán)境較為復(fù)雜的不適宜電法和磁法測(cè)定的地區(qū) 。 2. 推廣前景 ： 1) 一體化設(shè)計(jì) ， 將精密測(cè)量及直觀顯示電路有機(jī)結(jié)合 ， 集成度高 ， 輕便易攜帶 ； 2) 深度自動(dòng)計(jì)數(shù) ， 測(cè)試結(jié)果自動(dòng)記錄成圖 ， 自動(dòng)化程度高 ， 測(cè)試速度快 ； 3) 精密測(cè)量電路及獨(dú)創(chuàng)的測(cè)試方法使測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確可靠。 3. 市場(chǎng)分析和社會(huì)效應(yīng)預(yù)測(cè)： 由于鉆孔灌注樁的施工大部分是在地面以下進(jìn)行 ，最容易出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題。若該項(xiàng)研究成功完成 ， 可以使質(zhì)量檢測(cè)人員能方便 、 經(jīng)濟(jì)可靠地檢測(cè)灌注樁中鋼筋籠的長(zhǎng)度 ，從而為提高我國(guó)工程的整體質(zhì)量提供必要技術(shù)支持 。 這不僅對(duì)于我國(guó)的工程建筑業(yè) ， 乃至于對(duì)整個(gè)社會(huì)民生都會(huì)有深遠(yuǎn)的影響。
同類課題研究水平概述
- 目前進(jìn)行鋼筋籠長(zhǎng)度檢測(cè)的檢測(cè)方法整體上可以分為電磁波法、電法、磁法、瞬變電磁感應(yīng)法四大類。 一、 電磁波法 電磁波法主要指鉆孔電磁波法。電磁波在傳播過(guò)程中如果遇到導(dǎo)體，便會(huì)受到干擾，導(dǎo)致電磁波本身的強(qiáng)度發(fā)生變化，如果在灌注樁的另一側(cè)用接收探頭進(jìn)行接收，便可以根據(jù)接收到的電磁波強(qiáng)度變化判斷灌注樁中鋼筋籠的長(zhǎng)度。 鉆孔電磁波法試驗(yàn)結(jié)果不理想，影響鉆孔電磁波吸收系數(shù)的因素太多諸如儀器性能、軟件、頻率及地下介質(zhì)的裂隙分布、含水程度 、礦物質(zhì)含量等；鉆孔電磁波法的另一個(gè)缺點(diǎn)是檢測(cè)時(shí)需要二個(gè)鉆孔?？傮w來(lái)說(shuō)鉆孔電磁波法影響因素較多，測(cè)量精度低，實(shí)施部方便，并不是一種理想的檢測(cè)方法。 二、 電法 如果對(duì)鋼筋籠充電，在鋼筋籠周?chē)銜?huì)出現(xiàn)等位線簇，而在平行于鋼筋籠剖面上將會(huì)出現(xiàn)寬緩的電位值和電位梯度零值段，而在鋼筋籠底端附近，電位急劇下降，電位曲線出現(xiàn)拐點(diǎn)，電位梯度曲線相應(yīng)地出現(xiàn)極小值。 用電法通過(guò)測(cè)量通電的灌注樁中產(chǎn)生的電位和電位梯度測(cè)量灌注樁中鋼筋籠的長(zhǎng)度，只需在灌注樁旁布置一個(gè)鉆孔，但其缺點(diǎn)有，主要是電法測(cè)量對(duì)于測(cè)量場(chǎng)地要求高，只有在灌注樁周?chē)鷽](méi)有較大的導(dǎo)電物質(zhì)才能得到較理想的結(jié)果，測(cè)量精度較低。 三、 磁法 由于地磁場(chǎng)在一定空間、時(shí)間內(nèi)幾乎不變，因此可利用樁中或樁旁鉆孔，測(cè)量沿鉆孔深度方向的磁場(chǎng)強(qiáng)度，則磁場(chǎng)強(qiáng)度 的變化特征反映了磁化強(qiáng)度的變化特征，而后者與鋼筋籠的鋼筋數(shù)量和分布密切相關(guān)。 工程中可以用磁梯度探頭在樁側(cè)附近的探孔中測(cè)出磁梯度值(△Z)隨深度變化的曲線，依據(jù)曲線特征判定鋼筋籠長(zhǎng)度。 磁法原理清晰，但是地磁場(chǎng)本身強(qiáng)度很低，鋼筋籠經(jīng)地磁場(chǎng)磁化后強(qiáng)度也很低，所以磁法精度較低，容易受到外界條件的干擾。 四、 瞬變電磁感應(yīng)法 瞬變電磁法屬時(shí)間域電磁感應(yīng)方法，其數(shù)學(xué)物理基礎(chǔ)是導(dǎo)電介質(zhì)在階躍變化的激勵(lì)磁場(chǎng)激發(fā)下引起渦流場(chǎng)的問(wèn)題。二次磁場(chǎng)信號(hào)是一條負(fù)指數(shù)衰減曲線，其幅度大小決定于介質(zhì)的電阻率大小，由于鋼筋是良導(dǎo)體，具有較強(qiáng)的瞬變電磁信號(hào)，因此在有無(wú)鋼筋籠處電阻率會(huì)有明顯的跳躍，據(jù)此可判定鋼筋籠的長(zhǎng)度。 用瞬變電磁感應(yīng)法檢測(cè)鋼筋籠長(zhǎng)度的論文未在權(quán)威刊物上出現(xiàn)，因此目前國(guó)內(nèi)還不宜推廣用瞬變電磁感應(yīng)測(cè)井法來(lái)檢測(cè)鋼筋籠的長(zhǎng)度。
