爬升检测系统在桥梁高墩柱质检中的应用设想

　　针对lOm以上或更高的高墩柱桥梁在检测过程中受地形和作业车范围的限制，无法应用传统的检测手段实现整个墩柱范围内的检测，提出研制爬升机构和夹紧装置，同时携带高清摄像头，不仅可以实现高墩柱上任意位置的爬升和夹紧，而且免去人员爬升检测的风险，从而对高墩柱混凝土外观、保护层厚度和强度进行检测，保证高墩柱桥梁运营过程中的安全性和耐久性。

　　高墩柱桥梁常修建于地震高发区，为此在对高墩柱桥梁进行检测时不能够损坏高墩柱表面，以免造成由于缺损问题引发的抗震性能下降而影响桥梁的正常使用，为此对高墩柱桥梁进行无损检测是十分必要的。高墩柱桥梁由于自身高大的特点，在建造和施工的过程中，难免出现由于混凝土振捣不足、骨料分布不均匀而导致的高墩柱内部存在离析或空洞等缺陷，其引发的危害往往要比普通墩柱更大。同时高墩柱在检测过程中也增加了施工人员高空坠落的风险，为此项目提出研制高墩柱爬升夹紧机构并携带高清摄像头，对高墩柱进行外观检测，保证施工质量，节省人力。高墩柱在检测过程中，并不是对整个高度方向的高墩柱截面进行检测，而是通过设计或计算选取易损截面或区域进行检测，为此需要对爬升机构进行定位和追踪，保证检测截面定位的准确性，从而实现其内部检测。

　　2研究内容设想

　　(1)资料收集。收集国内外相关高墩柱检测资料，并进行爬升检测系统资料收集。

　　①收集国内外相关爬升机构和夹紧机构资料;

　　②收集国内外现有定位系统。

　　(2)硬件系统。携带高清摄像头的桥梁高墩柱爬升夹紧机构设计与研究。

　　①拟定爬升机构形式，结合工作原理，对携带摄像头的爬升机构进行研究和设计;

　　②根据自锁爪夹紧原理对桥梁高墩柱夹紧结构进行研究和设计：

　　③研究爬升机构的动力系统。

　　(3)软件系统。开发研制爬升定位系统，应用软件系统控制，预测爬升机构行经轨迹。

　　①定位程序设计;

　　②定位程序应用。

　　(4)测试系统。应用设计开发的爬升检测系统对室内外高墩柱进行检测。

　　①室内外高墩柱混凝土外观检测;

　　②室内外高墩柱混凝土保护层厚度检测;

　　③室内外高墩柱混凝土强度检测;

　　④室内外高墩柱检测结果对比分析，验证项目建议检测手段的可靠性和准确性。

　　3技术方法

　　(1)技术方案

　　项目拟研发爬升夹紧设备，其具体工作原理主要是根据曲柄滑块传动机构和自锁爪夹紧装置。具体方案如下：

　　①曲柄滑块传动机构机构形式，见图1。

　　图1中有上下两个滑块，两个滑块与曲柄端相连，装置在工作时若其中某一滑块滑动时，另一滑块恰好固定。因此，对于该机构任意时刻的运动特性，可按照一般曲柄滑块处理。在曲柄端连接的滑块上固定电动机，曲柄被带动产生顺时针旋转。机构在运动过程中，将下滑块固定，曲柄从最下端转动经过0～180。过程推动上滑块运动至顶端，然后控制上滑块，继续转动180。～360。过程中，拉动下滑块向上运动。

　　②自锁爪夹紧装置图2为自锁爪夹紧装置图，从图中可以看出通过外挂千斤项拉动拉杆8，使得与拉杆相连的驱动摇杆5向内摆动，同时带动与夹紧滚轮3相连的驱动摇杆4摆动，从而带动两滚轮对爬杆产生挤压，实现夹紧作用。当外力撤去或减小时，通过套筒中弹簧的回复作用使拉杆8复位，从而松开两滚轮，实现放松的功能。在桥墩下部固定定位滚轮6，夹紧时此定位滚轮与两个夹紧滚轮一起实现三点定位。在桥墩上部固定滚轮1，可调解滚轮1与滚轮6之间距离，其作用是放松时与滚轮6一起前后顶住桥墩，防止装置发生侧翻，保证爬行时装置的稳定可靠。

　　【参考文献】

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　　【2】刘登跃，何斌，陈鹏杰，唐晓城.一种新型的轮式缆索检测机器人系统[J].中国科技信息.2015(03).

　　【3]余剑武，张申林，肖清.拉索检测机器人爬升装置设计与稳定性分析….机械设计与研究.2017(04).