新型检查井盖及水箅试验机在裂缝荷载试验中的应用

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新型检查井盖及水箅试验机在裂缝荷载试验中的应用

【摘 要】新型检查井盖及水箅试验机的机体结构简单易维护，操作简便，在各型检查井盖和水箅的力学参数试验中可实现实时测量监控，试验过程智能化自动化，简化试验难度，提高试验精度和效率。

【关键词】裂缝荷载；实时监控测量；智能化实验；提高试验效率及精度 一、引言

检查井盖是通往地下设施的出入口顶部的封闭物。水箅是在雨水口或者明沟上安置的带有泄水孔的盖板。检查井盖及水箅一般为圆形或者矩形。检查井盖及水箅是市政工程中必不可少的附属构件，随着城市的发展，道路越来越宽，车流量越来越大，车辆载重越来越高，对检查井盖及水箅的承载能力以及使用要求也越来越高。检查井盖及水箅自身需具有一定的结构强度，在出厂检验和型式检验中经过专业的检查井盖及水箅试验机，进行相应参数试验，在符合设计规范及使用要求后，方可投入工程使用。

目前市场上的井盖试验机机型简陋且能够检测井盖类型单一，需多人配合才能进行试验，荷载试验多采用人工加载，分级加荷载无法对荷载精确控制，数据读取不方便（荷载，形变数据要分别读取），数据无法存储查阅。试验过程中安全防护性能差、无法在试验过程中实时对裂缝荷载的观察和裂缝的跟踪测量，参数测量操作不便。造成设备使用方在人力、财力上的浪费，并且检测精度低，试验效率差。 二、新型检查井盖及水箅试验机的工作原理

新型检查井盖及水箅试验机已获得国家专利认可，机体结构简单易维护，操作简便，试验机采用下加载试验方法，加载顶升用的双油路千斤顶将荷载传感器，标准刚性垫块及垫片，将检查井盖及水箅样品顶起，样品支座与试验机支承面充分接触，加载过程中通过试验机上部的观察孔中安置的位移传感器和视频测量监控装置，进行试验过程的动态测量监控。 新型试验机配套多种尺寸垫块，标准垫块尺寸：φ356mm，厚度≥40mm，橡胶垫片8mm；刚性垫块：200 mm×500mm / 200 mm×250mm / 300 mm×400mm / 300 mm×200mm / 350 mm×260mm / 200 mm×200mm，厚度≥40mm；橡胶垫片8mm，底 板：800 mm×300

mm×20mm×4块，可以用于各种规格、材质的检查井盖及水箅检测，1人即可完成试验。中继控制器中的油泵流量控制器控制电动液压油泵分级加载，使荷载加载量精确可控，形变过程数据实时显示，同步绘制曲线，实验数据保存回看。试验机框架三面加装可拆卸密目防护网，确保试验安全，如图1。特别是在检查井盖及水箅的裂缝荷载试验时，可以在试验过程中对裂缝、实时监控、试验过程观察、动态测量、拍照存档，数据存储，超试验力、形变量程时自动停机过载保护。



三、新型检查井盖及水箅试验机与旧式井盖试验机的试验对比及数据分析

现有委托方委托检测的同一批次钢纤维混凝土检查井盖B125-φ600 GB 26537-2011的承载能力试验，分为裂缝荷载试验和破坏荷载试验，选用旧式井盖试验机A组和新型检查井盖及水箅试验机B组在相同试验环境下做设备之间的比对试验，每组选用配套相同的同一批次检查井盖及支座各两套。

A组在三名实验员的配合下，将成套检查井盖架到试验平台上，调整人工加载的手动50T液压千斤顶，再放置50T荷载传感器，调整刚性垫块位置，最后三人调整检查井盖及支座进行对中，使其中心全部重合在一条轴线上，然后荷载与位移传感器清零，一人开始人工加载，第二人在一旁观看试验机一侧的位移显示面板和荷载显示面板，第三人记录数据。


因为钢纤维混凝土检查井盖在进行裂缝荷载时，是以1kN/S~5 kN/S的速度加载，按照裂缝荷载值分级加载，每级加载量为裂缝荷载值的20%，恒压1min，直至加载规范规定的裂缝荷载值，当加载到裂缝荷载时测量裂缝宽度，裂缝宽度大于0.2mm，则该检查井盖裂缝荷载不合格，裂缝小于0.2mm，则以裂缝荷载值得5%的级差继续加载，同时用工具测量裂缝宽度，当最大裂缝宽度达到0.2mm时，读取的荷载值即为裂缝荷载值。

A组加载人员在分级加载时，规范要求的加载速度是无法满足的，因为当手动千斤顶加载到刚好达到分级荷载时，只是一个瞬时荷载，往往因为检查井盖及支座在荷载作用下产生形变，导致分级荷载根本无法维持，根本满足不了规范要求的恒压1min要求，如果人工补载，由于无法精确控制加载量，当前分级荷载值往往会突然增大甚至超过下一级分级荷载值，导致试验完全不符合规范要求。在裂缝观察时，需要人工从老式试验机的上部观察孔人工去肉眼观察裂缝，甚至拿着放大镜趴在井盖表面去观察十分危险，因为混凝土基、树脂基检查井盖及支座在荷载作用下会突然爆裂崩开造成的材料飞溅伤人，严重威胁试验人员的安全，并且慢慢用塞尺或者刻度放大镜去寻找0.2mm的裂缝的试验效率十分低下。最后A组的裂缝荷载及破坏荷载如下表1，裂缝荷载的试验曲线如下图2.

B组一名实验员将待检的成套钢纤维混凝土检查井盖及支座反向放置在滑车的刚性垫块及垫片上，利用滑车轨道，轻松将待检样品与液压千斤顶和荷载传感器以及位移传感器轴心重合，并将视频测量监控探头通过观察孔对准待检样品后，打开视频测量监控电脑终端的控制软件，控制与之相连的中继控制器，选取相应规范及试验项目向电控双向油泵发出加载指令，电控双向油泵向液压千斤顶加载，顶推上部的荷载传感器与刚性垫块及垫和待检样品，使待检样品发生形变，继而顶推起上部的位移传感器产生形变，同时视频测量监控同步监控待检样品的形变过程，裂缝情况以及实时测量裂缝宽度，在分级加载过程中，全程由中继控制器控制电控双向油泵进行分级加载和恒压时维持荷载的精确补载，最后荷载传感器，位移传感器，视频测量监控所采集的信息汇集到中继控制器上，由中继控制器反馈到视频测量监控电脑终端上完成实验数据的采集，试验曲线的绘制，记录和存储，裂缝的测量及开裂画面拍照存档等试验的整个过程。如下图3

因为是新型设备，在读取试验样品的裂缝荷载时，实验员辅以读数显微镜和塞尺，对视频测量监控系统的测量数据予以复核，以保证读取的裂缝荷载准。

综合A组合B组设备间的比对试验的检测结果发现该批次的钢纤维混凝土检查井盖在破坏荷载项目上符合《钢纤维混凝土检查井盖》GB 26537-2011标准中B125所规定的要求，但是在裂缝荷载项目上都不符合《钢纤维混凝土检查井盖》GB 26537-2011标准中B125所规定的要求，故判定委托检测的该批检查井盖承载能力不合格。

虽然检测结论一致，但是从在裂缝荷载的检测结果上对比，A组数据远大于B组检测数据，相同批次的同类型产品为什么会出现检测数据的较大差异？究其原因无外乎在选取裂缝的及时性，在对比A组合B组的试验曲线后，可以发现A组的两套试验检查井盖在分级荷载的第三级，也就是60%的设计裂缝荷载37.5kN时，两套样品的裂缝宽度都还是0mm，而在恒压1min后继续加下一级分级荷载之后，裂缝突然分别增加到0.18mm和0.15mm，这源于在加载过程中，钢纤维混凝土检查井盖会发出很大的变形爆裂声，并伴随微小碎屑飞溅，这时候实验人员要爬上老式的试验机，将脸凑到加载中的试验样品上通过肉眼观察裂缝，然后再用测量工具去量取裂缝宽度。毫无疑问这一过程不仅效率低下，裂缝的漏检率非常高，并且对测量数据的试验人员容易被崩裂飞溅的细小碎片击中，非常不安全。所以在日常试验中，基本上都是等到恒压阶段才会进行裂缝观察和测量，这时候，裂缝可能在某一级分级荷载的加载过程中就已经超过规范要求的规定值，使得读取的裂缝荷载值偏高，造成最后的检测数据失真。

而反观B组采用新型检查井盖及水箅试验机进行试验所采集的裂缝荷载曲线可以看出，在分级荷载的第二级40%的设计裂缝荷载25.0kN时，实验员及通过视频测量监控发现裂缝并读取了测量值分别为0.01mm和0.01mm，在继续分级加载的过程中，在样品在未为达到分级荷


载的第四级80%设计裂缝荷载50kN之前，实验员即通过视频测量出两套试验样品的最大裂缝已经达到0.2mm，读取的相应裂缝荷载值分别为48.7kN和45.3kN。同时实验员通过读数显微镜和塞尺再次对裂缝进行复核测量，确定裂缝宽度为0.2mm，读取的数据真实有效。 四、结论

通过新旧两型设备的对比试验可以得出结论，新型检查井盖及水箅试验机在裂缝荷载试验中的分级加载和试验补载时的精确控制，试验过程中的安全防护，读取裂纹的方式以及时效性和提高整个试验过程的效率和减少人员成本上，都要比旧型试验机要出色很多。 作者简介：孙鑫，男，徐州市建设工程检测中心，检测员，助理工程师，

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