浅议钢质护栏立柱埋深无损检测技术

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1、浅议钢质护栏立柱埋深无损检测技术　　摘要：波形梁钢护栏是高速公路使用最普遍的安全设施。护栏立柱是护栏的主要承载部件，立柱的埋深能否达到设计要求，直接决定着交通事故发生时护栏能否起到安全防护作用。本文结合实际工程应用，以四川升拓检测技术有限责任公司钢质护栏立柱埋深冲击弹性波检测仪为例，介绍了钢质护栏立柱埋深冲击弹性波检测的技术原理及技术。关键词:护栏立柱弹性波频率反射特性中图分类号：U417.1+2文献标识码：A文章编号：引言近年来，我国高速公路的飞速发展，与此同时，高速公路上层出不穷的交通工程事故也成了一个瞩目的问题，为了减小事故发生的次数

2、和伤害程度，高速公路上设置了一系列的安全设施，安全护栏就是重要的一种。目前大约80%的高速公路安装波形梁钢质护栏和缆索护栏，护栏立柱式波形梁护栏的主要承载部分，立柱安装时，应保证安装位置的正确，并与道路的走向协调，立柱应垂直与地面，埋地应达到一定深度。护栏立柱防撞等级的不同对埋深度有不同的要求，必须保证立柱埋深符合国家规定或者设计要求，才能确保安全护栏的正常的发挥。1设备介绍81.1仪器概要钢质护栏立柱埋深冲击弹性波检测仪是基于冲击弹性波的无损检测仪器。该仪器四川升拓检测技术有限责任公司研发，能够快速准确地检测出埋置于土/混凝土中的波形梁钢

3、质护栏立柱的埋深。仪器通过测量冲击弹性波在钢质护栏立柱中的传播时间，计算出立柱总长，从而反算出立柱的埋深。仪器测量精度高，能应用于波形梁钢质护栏立柱的埋深检测，有助于对交通工程进行科学地安全评估和隐患处理，保障工程设施安全可靠的运行。适用范围本仪器适用于交通安全设施中波形梁钢质护栏立柱埋深测试项目（埋置方式为：土或混凝土）；本仪器也适用其他打入岩土中的立柱。仪器精度在弹性波波速经过事先标定的前提下，仪器对立柱埋深的平均测量误差在±4%或±8cm范围内。2.2仪器组成钢质护栏立柱埋深冲击弹性波检测仪由主机、及其配件组成。图2-1主机及其主要配

4、件2.3仪器连接8传感器的安装选择测线测线是指两个传感器之间的连线：测线选择时应避开立柱的螺孔；测线宜选择端面（立柱上沿）未卷曲、打磨平整处；测线应与立柱的轴线方向一致。传感器安装位置传感器安装位置的选择应遵循如下规定：距离量测时宜从立柱水平端面到磁性座上沿的直线距离；触发频道（CH0）连接的传感器安装的位置距立柱顶端为0.1m；接收频道（CH1）连接的传感器安装的位置距立柱顶端为0.6m。传感器固定固定传感器时，需注意如下事项：传感器采用磁性座与钢质立柱吸附。磁性座磁力较强，安装时需把握好力度，避免与立柱强烈碰撞，否则容易损坏传感器；激振

5、控制器的使用激振控制器的连接激振控制器通过供电电缆（BNC-BNC）与自动激振装置进行连接，如图2-1所示。8图21激振控制器的连接激振控制器的设置激振控制器通过调整脉冲时间来影响测试波形。一般而言，较长的脉冲时间有利于获得更好的测试波形；也可通过改变打击力度来获得更好的测试波形。2测试的基本原理基于冲击弹性波的立柱埋深测试的基本原理与基桩的健全性测试相同，即利用弹性波的反射特性，根据标定所得的弹性波波速，并通过立柱底部的反射时刻进而推算立柱的长度及埋深。利用自动激振装置在柱头截面上发出一个脉冲信号，该脉冲信号在立柱的截面发生反射。通过对发

6、射信号及反射信号的抽出，从而可以计算立柱长度及埋深。图2-1反射信号及反射信号2.1单一反射法利用首次反射信号，根据其传播时间按下式可计算出立柱长度和埋深。（2-1）其中，L:为立柱长度，LS:传感器与立柱顶部间距离TR:反射波到达时刻，TS发振波到达时刻V:在立柱中的弹性波波速，在本系统中采用P波。其波速可以通过下式计算或实测。把立柱作为1维物体，其中传播的P波波速8（2-2）其中，E为立柱材料（钢材）的弹性模量，一般在200到210GPa之间。P为立柱材料（钢材）的密度重复反射法在立柱较短，弹性波衰减较小时，发振的弹性波会在立柱内重复反

7、射。此时，立柱的长度按下式计算：L=V.T/2(2-3)其中，T：在立柱中弹性波在一个往返所需要的时间，可以通过FFT,MEM等频谱分析的方法来确定。V的取值可以看出，V是测试立柱埋深时非常重要的参数。对多种立柱的V进行了测试。测试时采用空置方式以提高测试精度，不同材料之间的P波波速变化较小。但是，当立柱埋入土中时，由于土体的约束等原因，发现其P波速度略有提高。因此，在各项测试中，如无特别说明，立柱中的弹性波P波波速均取为5.18km/s。当然，在实测之前，对立柱的波速进行标定也是有益的。3数据分析完成数据的采集后并不能获得测试结果，还需要

8、对数据进行后期处理。当然，如果用户需要在测试的同时获得测试结果，也可以对测试数据进行现场处理。8如下图所示，在表示测试波形时可以看到总的测试次数以及当前查看的波形，以方便用户判断