CN103711151A - 波压力传感器预埋装置及其埋设方法 - Google Patents

Abstract

波压力传感器预埋装置及其埋设方法，把波压力传感器设置在保护装置内，特征是保护装置由组合套筒和调向底座组成；组合套筒的结构是：在套筒底端的钢板上固定有弹簧；套筒的底端钢板上还设置有引线口；导向钢丝焊接在套筒的右端；调向底座的结构包括U型导向滑槽、连接钢板、限位板和固定支架：两根U型导向滑槽平行布置，通过连接钢板焊接成整体底座，限位板安置在两根U型导向滑槽的内部；4根固定支架分别焊接在U型导向滑槽的上部和下部。本发明使波压力传感器不受模板吊装的影响，传感器的受压面可保持与承受波压力的墙面齐平，并可有效保护波压力传感器不受外力的影响而破坏。波压力传感器埋设成活率高，定位准确，测量数据真实可靠。

Description

波压力传感器预埋装置及其埋设方法

技术领域

本发明属于土木工程原位观测中波压力测试领域，涉及一种波压力传感器预埋装置。特别是涉及离岸深水结构变形与稳定性监测时所用的波压力传感器预埋装置。本发明还涉及这种波压力传感器预埋装置的埋设方法。

背景技术

近年来，随着我国航运事业和港口经济的繁荣发展，很多港口已趋饱和。同时，自然条件优越的港址大多已被开发，新港区的开辟不得不面对深水区域、大波浪荷载和软弱地基等严峻复杂的自然条件。随着港口向大型化、深水化发展，许多港区新建的深水结构离岸越来越远，波浪情况也变得更加恶劣。为了研究离岸深水结构的变形和稳定性，对波浪荷载的实时观测成为了必要的手段之一，一般采用波压力传感器进行直接测量。

目前波压力传感器的埋设大多采用预埋法，即直接将波压力传感器绑扎在钢筋笼上。然而，采用该方法埋设的波压力传感器成活率偏低，测得的波压力数据可信度难以保证，直接影响到结构变形和稳定性研究。分析其原因，主要影响因素有三点：

1、模板脱开后，传感器承压面无法完全露出。传统埋设方法中，需要根据钢筋保护层厚度预先设置好传感器位置。但是模板在吊装过程中会出现不可避免的前后晃动，这时固定好的传感器会被模板挤压至保护层内部，并且该方法埋设的传感器在外力作用下改变位置后不可完全恢复原位，这就直接导致了浇筑完混凝土后传感器承压面无法露出，从而达不到界面波压力传感器的要求。

2、传感器承压面的垂直度无法保证。传统埋设方法中，在钢筋笼中绑扎传感器时垂直度就已经确定。然而，随后的模板吊装、混凝土浇筑等施工工艺都会导致垂直度的不可恢复性改变。

3、传感器没有保护装置。由于离岸深水结构大多属于大体积混凝土，浇筑时混凝土落差达到3m甚至更大，没有保护装置的传感器在高动能的粗骨料冲击下很容易遭到破坏。另外，混凝土在振捣时振捣棒对无保护装置的传感器也有一定的破坏作用。

因此，开发一种波压力传感器预埋装置，并采用配套的埋设方法十分必要。

发明内容

为了克服传统技术存在的承压面无法完全露出、垂直度无法保证、没有保护装置等缺陷和不足，本发明的目的是提供一种新型的波压力传感器预埋装置，以及这种波压力传感器预埋装置的埋设方法，该装置和方法能够解决波压力传感器的受压面要与承受波压力的墙面齐平的关键问题。

完成上述发明任务所采用的技术方案是：

一种波压力传感器预埋装置，波压力传感器设置在保护装置内，其特征在于，该保护装置由组合套筒和调向底座组成；所述组合套筒的结构是：在套筒的底端的钢板上固定有弹簧；该套筒的底端钢板上还设置有引线口；导向钢丝焊接在所述套筒的右端；所述调向底座的结构包括U型导向滑槽、连接钢板、限位板和固定支架：两根U型导向滑槽平行布置，通过连接钢板焊接成整体底座，所述限位板安置在该两根U型导向滑槽的内部；4根固定支架分别焊接在U型导向滑槽的上部和下部。

以上设计的优化方案有：

所述套筒采用一种和波压力传感器适配的中空有底钢管，套筒的直径略大于所述波压力传感器的直径。

所述弹簧直径略小于套筒，弹簧长度要能保证波压力传感器与其连接后左端露出套筒外有足够的长度。

所述托架由相互连接的圆环和挂钩组成，圆环的直径略大于套筒。

所述的U型导向滑槽采用一种和连接钢板适配的槽钢。

所述的限位板由一块钢板和钢丝挂钩焊接而成。

完成本申请第二个发明任务的技术方案是，上述波压力传感器预埋装置的埋设方法，其特征在于，步骤如下：

A、分组编号，根据设计文件确定需要组装的独立单元数量，并按测线对独立单元分组编号；

B、组装独立单元：

将套筒穿过托架的下端圆环；

在套筒的内壁和波压力传感器的外壁用刷子涂抹上润滑油；

将波压力传感器的测量界面用一层土工布包住，然后将其电缆线从套筒端部的引线口穿入；

将波压力传感器套进套筒中，抵住弹簧，完成组合套筒的组装；

将限位板放进U型导向滑槽内，保证其能在滑槽内部上下滑动，完成调向底座的组装；

C、埋设波压力传感器。

 

其中，C、埋设波压力传感器的步骤包括以下子步骤：

1）进行传感器埋设位置的放样；

2）将固定支架上端的挂钩挂在横向钢筋上，固定支架下端靠在横向钢筋上并固定；

3）对组合套筒中托架的上端挂钩高度进行调节，将组装好的独立单元组合套筒挂在横向钢筋上；

4）将两根L型导向钢丝的一端装进U型导向滑槽内；

5）移动L型导向钢丝调节波压力传感器端面方向与铅垂线方向一致，将限位板移紧靠钢丝下部并固定；

6）将波压力传感器的电缆线沿着限位板的钢丝和竖向钢筋绑扎至钢筋笼顶部，多余的电缆线整理成圈并固定；

7）循环步骤2）~6)，直到完成所有测线波压力传感器的安装；

8）吊装内外模板，浇筑混凝土，拆除模板后将界面波压力传感器的表面土工布拆除；顶部的电缆线引进观测房中，接入MCU或二次仪表中，波压力传感器埋设完成。

本发明具有下列优点和积极效果：

1）该装置将波压力传感器固定在组合套筒中，传感器一端连接着弹簧，弹簧固定在套筒右端。这样使得传感器在模板在吊装过程中随着模板的前后晃动而做出同样的运动，避免了传统埋设方法中传感器的不可恢复性移动，保证界面波压力传感器的埋设要求；

2）该装置通过在U型导向滑槽内上下移动L型导向钢丝，调节波压力传感器测量端面方向与铅垂线方向一致，并且通过固定导向钢丝下部的限位板，保证测量端面方向在模板吊装、混凝土浇筑等施工工艺中不产生变化；

3）由于本装置中波压力传感器固定在组合套筒中，钢管材质的套筒对传感器有着良好的保护，避免了传感器在高动能的粗骨料和振捣棒的冲击下遭到破坏。

本发明的波压力传感器预埋装置，使波压力传感器不受模板吊装的影响而产生位移，传感器的受压面可保持与承受波压力的墙面齐平，并且可以有效地保护波压力传感器不受外力的影响而破坏。波压力传感器埋设成活率高，定位准确，测量数据真实可靠，真正实现界面波压力传感器的埋设。

附图说明

图1.1是波压力传感器预埋装置组合套筒平面示意图；

图1.2是图1.1的1-1剖视图；

图2.1是波压力传感器预埋装置调向底座平面示意图；

图2.2是图2.2的2-2剖视图；

图3是波压力传感器预埋装置埋设方法中组合套筒安装示意图；

图4是该埋设方法中调向底座安装示意图；

图5是图3和图4的3-3剖视图；

图6是图3和图4的4-4剖视图；

图7是埋设方法示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点清楚明白，以下结合附图及实施案例，对本发明方法作进一步详细说明。

一、波压力传感器预埋装置

1、总体结构

本波压力传感器预埋装置由组合套筒和调向底座组成。

如图1.1、1.2，组合套筒包括套筒1、弹簧2、托架3、导向钢丝4和引线口5。

导向钢丝4焊接在套筒的右端，弹簧2固定在套筒1的底端钢板上。套筒1底端钢板设置有引线口5。

如图2.1、2.2，调向底座包括U型导向滑槽6、连接钢板7、限位板8和固定支架9。

两根U型导向滑槽6平行布置，通过连接钢板7焊接成整体底座，限位板8安置在两根U型导向滑槽6内部。4根固定支架9分别焊接在U型导向滑槽6的上部和下部。

2、零部件的结构

1）套筒1

套筒1是一种和波压力传感器10适配的中空有底钢管，直径略大于波压力传感器10。

2）弹簧2

弹簧2直径略小于套筒1，弹簧2长度要能保证波压力传感器10与其连接后左端露出套筒1外有足够的长度。

3）托架3

托架3由相互连接的圆环和挂钩组成，圆环的直径略大于套筒1。

3）U型导向滑槽6

U型导向滑槽6是一种和连接钢板7适配的槽钢。

4）限位板8

限位板8由一块钢板和钢丝挂钩焊接而成。

5）其他零部件均为常用件。

二、波压力传感器埋设方法

波压力传感器埋设方法包括以下步骤：

1、分组编号

根据设计文件确定需要组装的独立单元数量，并按测线对独立单元分组编号。

2、组装独立单元

1）组装组合套筒

如图1.1、1.2，将套筒1穿过托架3的下端圆环；在套筒1的内壁和波压力传感器10的外壁用刷子涂抹上润滑油；将波压力传感器10的测量界面用一层土工布包住，将其电缆线从套筒1端部的引线口5穿入；将波压力传感器10套进套筒1中，抵住弹簧2。

2）组装调向底座

如图2.1、2.2，将限位板8放进U型导向滑槽6内，保证其能在滑槽内部上下滑动。

3、埋设波压力传感器

1）在已经完成的钢筋笼中按设计图纸要求进行传感器埋设位置的放样，并做好标记；

2）如图5，将组装好的独立单元调向底座放进钢筋笼内部，在做好的标记处将固定支架9上端的挂钩挂在横向钢筋上，固定支架9下端靠在横向钢筋上，并用扎丝进行简单的绑扎固定；

3）如图3，根据传感器埋设标高以及该位置在钢筋笼中上下横向钢筋的相对距离对组合套筒中托架3的上端挂钩高度进行调节；将组装好的独立单元组合套筒挂在横向钢筋上；

4）如图4、图6，将两根L型导向钢丝4的一端装进U型导向滑槽6内，L型导向钢丝4要与槽钢的端部紧靠，并能在滑槽内上下移动；

5）通过在U型导向滑槽内上下移动L型导向钢丝，调节波压力传感器测量端面方向与铅垂线方向一致，并且固定紧靠在导向钢丝下部的限位板8，将限位板8上端挂钩固定在横向钢筋上；

6）如图7，将波压力传感器10的电缆线沿着限位板8的钢丝挂钩绑扎到钢筋笼的钢筋上，然后沿着一根竖向钢筋绑扎至钢筋笼顶部，多余的电缆线整理成圈后系在钢筋笼的竖向钢筋顶部；

7）循环步骤2）~6),直到完成所有测线波压力传感器的安装；

8）如图7，吊装内外模板，浇筑混凝土，拆除模板后将界面波压力传感器10的表面土工布拆除；顶部的电缆线引进观测房中，接入MCU或二次仪表中，注意保护好外部电缆线，波压力传感器埋设完成。

4、效果验证

下面结合实际工程对该发明作进一步说明并验证其使用效果。此处所描述的具体实施案例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

连云港徐圩港区直立式结构东防波堤采用新型桶式基础结构，该结构由1个椭圆桶体和2个上部圆桶体组成，基础桶体呈椭圆形，桶内通过隔板划分为九个隔舱，2个上部圆桶体坐落在基础桶的底板上，通过底板上的杯口圈梁连接。为了研究新型桶式基础防波堤稳定性和变形问题，需要对施工过程中桶式结构进行现场监测检测。对上筒结构所承受的波压力随时间和高程变化的监测是对桶体进行变形和稳定分析的前提。上桶高11.8m，根据监测要求在上桶海测布置5组共20只波压力传感器，均采用本发明所提供的预埋装置和埋设方法，见图7。仪器埋设完全符合设计要求，脱模后波压力传感器自动露出表面，并且测量端面方向与结构表面齐平，成活率100%。经过长期的监测，分析观测数据，其变化具有良好的规律性，与实际情况完全吻合，说明波压力传感器工作正常，波压力数据真实、准确，可信度高。为分析作用于桶式基础防波堤堤身的波浪力及其分布和研究波堤稳定性和变形提供了有力的数据支撑。

Claims (8)

1. 一种波压力传感器预埋装置，该波压力传感器设置在保护装置内，其特征在于，该保护装置由组合套筒和调向底座组成；所述组合套筒的结构是：在套筒的底端的钢板上固定有弹簧；该套筒的底端钢板上还设置有引线口；导向钢丝焊接在所述套筒的右端；所述调向底座的结构包括U型导向滑槽、连接钢板、限位板和固定支架：两根U型导向滑槽平行布置，通过连接钢板焊接成整体底座，所述限位板安置在该两根U型导向滑槽的内部；4根固定支架分别焊接在U型导向滑槽的上部和下部。

2. 根据权利要求1所述的波压力传感器预埋装置，其特征在于，所述套筒采用一种和波压力传感器适配的中空有底钢管，套筒的直径略大于所述波压力传感器的直径。

3. 根据权利要求1所述的波压力传感器预埋装置，其特征在于，所述弹簧直径略小于套筒，弹簧长度要能保证波压力传感器与其连接后左端露出套筒外有足够的长度。

4. 根据权利要求1所述的波压力传感器预埋装置，其特征在于，所述托架由相互连接的圆环和挂钩组成，该圆环的直径略大于套筒的直径。

5. 根据权利要求1所述的波压力传感器预埋装置，其特征在于，所述的U型导向滑槽采用一种和连接钢板适配的槽钢。

6. 根据权利要求1-5之一所述的波压力传感器预埋装置，其特征在于，所述的限位板由一块钢板和钢丝挂钩焊接而成。

7. 权利要求1所述的波压力传感器预埋装置的埋设方法，其特征在于，步骤如下：

A、分组编号，根据设计文件确定需要组装的独立单元数量，并按测线对独立单元分组编号；

B、组装独立单元：

将套筒穿过托架的下端圆环；

在套筒的内壁和波压力传感器的外壁用刷子涂抹上润滑油；

将波压力传感器的测量界面用一层土工布包住，然后将其电缆线从套筒端部的引线口穿入；

将波压力传感器套进套筒中，抵住弹簧，完成组合套筒的组装；

将限位板放进U型导向滑槽内，保证其能在滑槽内部上下滑动，完成调向底座的组装；

C、埋设波压力传感器。

8. 根据权利要求7所述的波压力传感器预埋装置的埋设方法，其特征在于，步骤C、埋设波压力传感器，包括以下子步骤：

1）进行传感器埋设位置的放样；

2）将固定支架上端的挂钩挂在横向钢筋上，固定支架下端靠在横向钢筋上并固定；

3）对组合套筒中托架的上端挂钩高度进行调节，将组装好的独立单元组合套筒挂在横向钢筋上；

4）将两根L型导向钢丝的一端装进U型导向滑槽内；

5）移动L型导向钢丝调节波压力传感器端面方向与铅垂线方向一致，将限位板移紧靠钢丝下部并固定；

6）将波压力传感器的电缆线沿着限位板的钢丝和竖向钢筋绑扎至钢筋笼顶部，多余的电缆线整理成圈并固定；

7）循环步骤2）~6)，直到完成所有测线波压力传感器的安装；

8）吊装内外模板，浇筑混凝土，拆除模板后将界面波压力传感器的表面土工布拆除；顶部的电缆线引进观测房中，接入MCU或二次仪表中，波压力传感器埋设完成。

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