一种立规式建筑用金属波纹管弯曲后抗渗漏性检测装置的制作方法

本发明专利提出了一种立规式建筑用金属波纹管弯曲后抗渗漏性检测装置，属于土木工程领域。

背景技术：

金属波纹管有着极为悠久的历史，自19世纪被发明以来一直在仪表制造、机械加工以及建筑和基础性建设等领域有着广泛的应用。进入20世纪中叶以后，金属波纹管的制造技术与工艺得到飞跃式发展，而金属波纹的种类也日益丰富。由于良好的可塑性、密封性、耐腐蚀性以及灵活的多向位移能力，建筑建设领域大量采用金属波纹管作为连接元件或是液体、气体的输送载体。因此对于建筑用金属波纹管的质量需要严格把控。

为严格精确的控制建筑用金属波纹管的质量，我国建设部、中国机械工业联合会等部门或机构先后提出了一系列金属波纹管的相关标准，例如：jg/t3013-1994《预应力混凝土用金属螺旋管》、jb/t6169-2006《金属波纹管》、jg225-2007《预应力混凝土用金属波纹管》等。对于建筑用金属波纹管检验，目前主要采用jg225-2007强制性规范所给出的试验方法。在这些金属波纹管的性能测试中有一项为金属波纹管弯曲后的抗渗漏性能，这是一项重要指标，它反映了金属波纹管管材在发生弯曲变形后对液体渗透破坏的抵抗能力。

然而，对于规范jg225-2007所记载的有关金属波纹管弯曲后抗渗漏性能部分，在阐述试验原理后，并未给出专门的测试仪器及有关的测试方法。对于这一情况，目前的试验检测工作中一般都依靠实验人员的经验手动或者自制的“土工具”完成。实际上通过查阅相关文献，目前已知的相关测试工具只有许刚和左维诚等人联合设计的一种金属波纹管抗渗漏性能试验装置。然而该装置有着设计复杂，体积庞大，操控困难，推广力度不够等种种弊端。这导致了这一装置未能普及开来，也未能有效的解决实际的试验检测难题。

为此，本发明专利提出了一种便携型立规式建筑用金属波纹管弯曲后抗渗漏性检测装置，利用该装置可以快速、便捷、准确的完成建筑用金属波纹管弯曲后的抗渗漏性检测工作，同时该装置还具有很强的机动性和便携型，能够在实验室和现场自由携带和收纳，应用价值很高，而且具有极强的适应性和推广前景。

技术实现要素：

本发明专利所要解决的问题是：

（1）提出一种立规式建筑用金属波纹管弯曲后抗渗漏性检测装置，能够完成金属波纹管特别是建筑用金属波纹管在在发生弯曲变形后对液体渗透破坏的抵抗能力的检测评价工作。要求其构造精巧轻便，操作简单准确，场地适应性强具有很高的应用价值和推广前景。

（2）确定该装置各构成部分的功能及主要尺寸。

（3）提供一种基于该检测装置的金属波纹管弯曲后抗渗漏性能的检测方法。

为解决上述问题，本发明专利所采取的技术方案是：

本发明专利提出一种立规式建筑用金属波纹管弯曲后抗渗漏性检测装置，其特征是：该检测装置由支撑系统、牵引系统、定位系统、辅助系统组成；支撑系统构成了该装置的下部主体，其主要元件包括主固定杆、支撑脚杆、支撑脚杆承台；牵引系统为该装置的主要工作部分，构成了该装置的上部主体，其主要元件包括牵引杆、主杆悬挂钩、牵引杆悬挂钩、辅助牵引轮、辅助牵引绳以及辅助牵引副绳、牵引杆；定位系统用于完成金属波纹管弯曲后抗渗漏试验中各尺寸参数的设置工作，其主要元件主包括牵引杆标尺、主杆标尺；辅助系统用于对金属波纹管的两端进行封装，以盛装水泥浆液，其主要元件主包括固定箍和高密度pe防渗包裹膜。

进一步的，所述支撑系统由主固定杆、支撑脚杆、支撑脚杆承台构成；主固定杆与支撑脚杆通过支撑脚杆承台连接，支撑脚杆承台与主固定杆通过支撑脚杆承台中间孔以及主固定杆中部的螺纹连接；支撑脚杆共有三根，通过球形活动轴承连接在支撑脚杆承台的三个角部。

进一步的，所述主固定杆采用三节设计，节与节之间设有伸缩节连接，每节长度为1500mm，每节联结处采用固定销固定；在主固定杆的各节杆表面通过激光镌刻的方式设有毫米刻度，其0刻度线在靠近地面的节杆的底端；所述主固定杆采用不均匀设计，其靠近地面的节杆其材料密度要高于上部节杆，并且在所述主固定杆靠近地面的节杆的底端设计有单独的配重稳定脚座，该配重稳定脚座为实心金属结构，与主固定杆通过螺纹连接；所述支撑脚杆也采用三节设计，节与节之间设有伸缩节连接，而所不同的是，所述支撑脚杆采用均匀设计，各节杆的材料密度基本相同；另外，在所述支撑脚杆靠近地面的底部设有底部尖插；所述支撑脚杆承台上端面设有水准球，两者以嵌入方式连接。

进一步的，所述牵引系统由牵引杆、主杆悬挂钩、牵引杆悬挂钩、辅助牵引轮、辅助牵引绳以及辅助牵引副绳构成；主杆悬挂钩、牵引杆悬挂钩采用对称设计，其中主杆悬挂钩与权利要求1中所述的主固定杆通过焊接方式连接，牵引杆悬挂钩与牵引杆以焊接方式连接；牵引杆与主固定杆采用万向球轴承连接；辅助牵引轮的轮架与主固定杆采用焊接方式连接。

进一步的，所述牵引杆采用三节设计，节与节之间设有伸缩节连接，每节长度为1500mm，每节联结处采用固定销固定；在牵引杆的各节杆表面通过激光镌刻的方式设有毫米刻度，其0刻度线在靠近牵引杆悬挂钩的一端；所述牵引杆采用均匀设计，各节杆的材料密度基本相同；所述辅助牵引轮由主牵引轮和副牵引轮以及轮架构成，主牵引轮和副牵引轮通过轴承与轮架连接，在主牵引轮和副牵引轮分别卷有辅助牵引绳以及辅助牵引副绳，辅助牵引绳以及辅助牵引副绳都由钢绞线制成，在辅助牵引绳以及辅助牵引副绳尾端均设有悬挂钩。

进一步的，所述辅助系统由固定箍和高密度pe防渗包裹膜两部分组成；每套装置配有6个固定箍和8张高密度pe防渗包裹膜。

进一步的，所述固定箍由金属不锈钢薄片制成，主体形状为圆环形，在圆环形主体上设有一处开口，开口两侧均有片状凸起，两片片状凸起依靠一杆状螺丝连接，当向一侧拧动螺丝时两片片状凸起会闭合，而固定箍也随之收紧；所述高密度pe防渗包裹膜由高密度聚乙烯制成，是柔性和不透水的。

基于该检测装置的金属波纹管弯曲后抗渗漏性能的检测方法其实施步骤，其特征为：

第一步，根据试验所用金属波纹管材试样的内径和制作该管材的钢丝直径计算金属波纹管弯曲后抗渗漏性能试验的试验参数，具体包括管材试样长度l，弯曲半径r以及圆心角θ；

第二步，根据主固定杆所刻标尺调整主固定杆长度至r，并将装置主固定杆的配重稳定脚座垂直放置于地面；

第三步，逆时针转动支撑脚杆平台，将其微调至合适的高度；抽动支撑脚杆伸缩节，将支撑脚杆调整至可与地面接触的合适长度；检查地面情况，如果地面情况允许，可用力将支撑脚杆底部尖插插入地面；如果地面较硬，不易插入尖插，则可不将尖插插入地面，此时可再次调整支撑脚杆的长度，使其与地面构成的夹角略微增大；此时观察，支撑脚杆平台上水准球的状态，并视水准球的状态微调支撑脚杆直至水准球的状态显示装置已被安置水平；

第四步，根据牵引杆所刻标尺调整牵引杆长度至r；

第五步，转动固定杆上部的万向球，使牵引杆与固定杆处于同一平面内，且两者的夹角为θ；

第六步，将金属波纹管材试样按照试验要求进行弯曲处理，经处理后的管材会变成一个圆心角为θ，所在圆半径为r的扇形的弧，且弧长为l；

第七步，使用高密度pe防渗包裹膜，将弯曲后的管材一段开口包裹住；并利用固定箍，将高密度pe防渗包裹膜扎紧；在弯曲后管材试样的1/3和2/3处分别安装固定箍，且此处无pe防渗包裹膜包裹管身；安装后的三个固定箍，其收紧螺杆要在同一平面内；

第八步，按照水灰比为1:2的比例配置portland水泥浆液，将配置好的portland水泥浆液从弯曲后的管材试样未封口的一端灌入，待灌满后，将此端同样使用高密度pe防渗包裹膜包裹住，并利用固定箍，将高密度pe防渗包裹膜扎紧；安装后的四个固定箍，其收紧螺杆要在同一平面内；

第九步，将主杆悬挂钩与处理好后灌入水泥浆液的试样最下端的固定箍螺杆连接，然后缓缓上移试样，到达合适高度后，使牵引杆悬挂钩与最上端的固定箍螺杆连接，此时试样将被装置完全吊起；为了稳定管材的状态和保持其线型，将辅助牵引轮的主牵引轮、副牵引轮的主牵引绳、副牵引绳拉出，并将其悬挂钩分别依次与试样中部的固定箍螺杆连接；

第十步，完成后的管材中心线轨迹为半圆弧形（如图1右侧半圆弧虚线所示），最后观察记录管材表面的渗漏情况，观测时间为30min。

本发明专利的有益效果：

（1）该装置的研制解决了金属波纹管弯曲后抗渗漏性检测试验无专门可靠仪器的痛点。

（2）该装置力学结构合理，各部分元件分工明确协调性强，因此具有极强的耐用性。

（3）该装置可折叠收纳，具有极高的机动性，和便携性。

（4）该装置支撑系统的设置使其可在各种不同的地面环境下，将装置平稳展开完成试验，因此具有极强的环境适应能力。

附图说明：

图1立规式建筑用金属波纹管弯曲后抗渗漏性检测装置主体结构示意图；

图2立规式建筑用金属波纹管弯曲后抗渗漏性检测装置固定箍示意图；

图3立规式建筑用金属波纹管弯曲后抗渗漏性检测装置高密度pe防渗包裹膜示意图；

图4立规式建筑用金属波纹管弯曲后抗渗漏性检测装置悬挂钩细节图；

图5立规式建筑用金属波纹管弯曲后抗渗漏性检测装置辅助牵引轮处细节图；

其中：1-主固定杆；2-牵引杆；3-支撑脚杆；4-万向球；5-配重稳定脚座；6-主杆悬挂钩；7-牵引杆悬挂钩；8-辅助牵引轮；9-辅助牵引主绳；10-辅助牵引副绳；11-牵引杆标尺；12-主杆标尺；13-支撑脚杆承台；14-水准球；a-支撑脚杆伸缩节；b-支撑脚杆辅助平衡横杆；c-主杆及牵引杆伸缩节；d-支撑脚杆底部尖插；15-固定箍；16-固定箍收紧扣；17-固定箍收紧螺杆；18-摩擦横纹；19-高密度pe防渗包裹膜；20-悬挂钩；21-钩座；22-毫米刻度标尺；23-主牵引轮；24-副牵引轮；25-主牵引绳；26-副牵引绳；27-毫米刻度标尺；28-万向球；29-主牵引绳悬挂钩；30-副牵引绳悬挂钩；31-牵引轮轮架。

具体实施方式：

下面对本发明作简要的说明与介绍：

该检测装置由支撑系统、牵引系统、定位系统、辅助系统组成；支撑系统构成了该装置的下部主体，其主要元件包括主固定杆、支撑脚杆、支撑脚杆承台；牵引系统为该装置的主要工作部分，构成了该装置的上部主体，其主要元件包括牵引杆、主杆悬挂钩、牵引杆悬挂钩、辅助牵引轮、辅助牵引绳以及辅助牵引副绳、牵引杆；定位系统用于完成金属波纹管弯曲后抗渗漏试验中各尺寸参数的设置工作，其主要元件主包括牵引杆标尺、主杆标尺；辅助系统用于对金属波纹管的两端进行封装，以盛装水泥浆液，其主要元件主包括固定箍和高密度pe防渗包裹膜。

进一步的，所述支撑系统由主固定杆、支撑脚杆、支撑脚杆承台构成；主固定杆与支撑脚杆通过支撑脚杆承台连接，支撑脚杆承台与主固定杆通过支撑脚杆承台中间孔以及主固定杆中部的螺纹连接；支撑脚杆共有三根，通过球形活动轴承连接在支撑脚杆承台的三个角部。

进一步的，所述主固定杆采用三节设计，节与节之间设有伸缩节连接，每节长度为1500mm，每节联结处采用固定销固定；在主固定杆的各节杆表面通过激光镌刻的方式设有毫米刻度，其0刻度线在靠近地面的节杆的底端；所述主固定杆采用不均匀设计，其靠近地面的节杆其材料密度要高于上部节杆，并且在所述主固定杆靠近地面的节杆的底端设计有单独的配重稳定脚座，该配重稳定脚座为实心金属结构，与主固定杆通过螺纹连接；所述支撑脚杆也采用三节设计，节与节之间设有伸缩节连接，而所不同的是，所述支撑脚杆采用均匀设计，各节杆的材料密度基本相同；另外，在所述支撑脚杆靠近地面的底部设有底部尖插；所述支撑脚杆承台上端面设有水准球，两者以嵌入方式连接。

进一步的，所述牵引系统由牵引杆、主杆悬挂钩、牵引杆悬挂钩、辅助牵引轮、辅助牵引绳以及辅助牵引副绳构成；主杆悬挂钩、牵引杆悬挂钩采用对称设计，其中主杆悬挂钩与权利要求1中所述的主固定杆通过焊接方式连接，牵引杆悬挂钩与牵引杆以焊接方式连接；牵引杆与主固定杆采用万向球轴承连接；辅助牵引轮的轮架与主固定杆采用焊接方式连接。

进一步的，所述牵引杆采用三节设计，节与节之间设有伸缩节连接，每节长度为1500mm，每节联结处采用固定销固定；在牵引杆的各节杆表面通过激光镌刻的方式设有毫米刻度，其0刻度线在靠近牵引杆悬挂钩的一端；所述牵引杆采用均匀设计，各节杆的材料密度基本相同；所述辅助牵引轮由主牵引轮和副牵引轮以及轮架构成，主牵引轮和副牵引轮通过轴承与轮架连接，在主牵引轮和副牵引轮分别卷有辅助牵引绳以及辅助牵引副绳，辅助牵引绳以及辅助牵引副绳都由钢绞线制成，在辅助牵引绳以及辅助牵引副绳尾端均设有悬挂钩。

进一步的，所述辅助系统由固定箍和高密度pe防渗包裹膜两部分组成；每套装置配有6个固定箍和8张高密度pe防渗包裹膜。

进一步的，所述固定箍由金属不锈钢薄片制成，主体形状为圆环形，在圆环形主体上设有一处开口，开口两侧均有片状凸起，两片片状凸起依靠一杆状螺丝连接，当向一侧拧动螺丝时两片片状凸起会闭合，而固定箍也随之收紧；所述高密度pe防渗包裹膜由高密度聚乙烯制成，是柔性和不透水的。

下面结合附图对本发明专利的检测操作作进一步详细描述。

第一步，根据试验所用金属波纹管材试样的内径和制作该管材的钢丝直径计算金属波纹管弯曲后抗渗漏性能试验的试验参数，具体包括管材试样长度l，弯曲半径r以及圆心角θ。

第二步，根据1-主固定杆所刻12-标尺调整1-主固定杆长度至r，并将装置主固定杆的5-配重稳定脚座垂直放置于地面。

第三步，逆时针转动13-支撑脚杆平台，将其微调至合适的高度。抽动a-支撑脚杆伸缩节，将3-支撑脚杆调整至可与地面接触的合适长度。检查地面情况，如果地面情况允许，可用力将d-支撑脚杆底部尖插插入地面。如果地面较硬，不易插入尖插，则可不将尖插插入地面，此时可再次调整3-支撑脚杆的长度，使其与地面构成的夹角略微增大。此时观察，13-支撑脚杆平台上14-水准球的状态，并视14-水准球的状态微调3-支撑脚杆直至14-水准球的状态显示装置已被安置水平。

第四步，根据2-牵引杆所刻11-标尺调整牵引杆长度至r。

第五步，转动1-固定杆上部的4-万向球，使2-牵引杆与1-固定杆处于同一平面内，且两者的夹角为θ。

第六步，将金属波纹管材试样按照试验要求进行弯曲处理，经处理后的管材会变成一个圆心角为θ，所在圆半径为r的扇形的弧，且弧长为l。

第七步，使用19-高密度pe防渗包裹膜，将弯曲后的管材一段开口包裹住。并利用15-固定箍，将19-高密度pe防渗包裹膜扎紧。在弯曲后管材试样的1/3和2/3处分别安装15-固定箍，且此处无19-pe防渗包裹膜包裹管身。安装后的三个15-固定箍，其收紧螺杆要在同一平面内。

第八步，按照水灰比为1:2的比例配置portland水泥浆液，将配置好的portland水泥浆液从弯曲后的管材试样未封口的一端灌入，待灌满后，将此端同样使用19-高密度pe防渗包裹膜包裹住，并利用15-固定箍，将高密度pe防渗包裹膜扎紧。安装后的四个15-固定箍，其收紧螺杆要在同一平面内。

第九步，将6-主杆悬挂钩与处理好后灌入水泥浆液的试样最下端的17-固定箍螺杆连接，然后缓缓上移试样，到达合适高度后，使7-牵引杆悬挂钩与最上端的17-固定箍螺杆连接，此时试样将被装置完全吊起。为了稳定管材的状态和保持其线型，将辅助牵引轮的23-主牵引轮、24-副牵引轮的25-主牵引绳、26-副牵引绳拉出，并将其29、30-悬挂钩分别依次与试样中部的17-固定箍螺杆连接。

第十步，完成后的管材中心线轨迹如图1右侧半圆弧虚线所示，最后观察记录管材表面的渗漏情况，观测时间为30min。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。