CN109556769A - 一种用于塑性混凝土的漏网杠杆型测力传感器装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于塑性混凝土的漏网杠杆型测力传感器装置，由传感单元(100)和与传感单元信息连接的显示控制单元(200)构成；所述传感单元具有一筛网分离箱(110)和置于筛网分离箱内的测力传感器(120)；由悬挂的漏网及其上作用于测力传感器的顶头构成一可传递漏网摆动受力的杠杆传力机构。本发明装置用来识别水下混凝土灌注桩作业时塑性混凝土到达的准确位置，为施工作业提供指导，避免施工过程中出现混凝土超灌的状况，节约混凝土使用量并减少后续去桩头及垃圾处理工作量。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土灌注的施工技术领域，具体涉及一种水下混凝土灌注桩施工过程中的塑性混凝土浇注到位识别装置。
背景技术
在水下灌注混凝土桩的施工过程中，最先灌注的桩底部的混凝土被后续混凝土逐渐顶升到桩头部位。因此水下灌注桩桩头部位的混凝土总是最先灌注的那部分。受桩底沉渣、护壁泥浆、孔壁形状、钢筋笼和桩长的影响，需要足够的高度才能保证桩头部分混凝土的质量，因此，保证稳定和足够的超灌高度对于确保桩头部位混凝土强度是必要的。“建筑桩基技术规范”规定水下混凝土灌注桩超灌高度宜为800—1000mm(标高和超高之间的距离)，就是为了保证桩头部位混凝土的强度。但是，由于缺乏适合的混凝土识别装置，一些工程的超灌高度控制的很差，出现超灌高度过高和不足的情况，如果低于超灌高度，可能造成桩头质量不合格的后果，如果超灌高度过分超高，则既浪费混凝土，又增加了后续打掉多余桩头和处理垃圾的工作量。目前的灌注施工过程中，常采用人工观测的方式识别混凝土；用绳子吊重锤不断地检测观察。存在的问题的是：控制灌注的操作人员获取的信息不足，只能依靠经验和全程高度认真负责观察来控制超灌高度。
针对现有问题，本发明提出了一种用于塑性混凝土的漏网杠杆型测力传感器装置，能够识别塑性混凝土到达的准确位置，为混凝土浇筑施工作业提供指导。将传感器安装至需要探测混凝土的位置(如水下灌注桩施工作业中的标高位置附近)，当混凝土到达时，装置中的测力传感器的输出值会发生变化，通过线缆传输到显示控制单元部分，显示控制单元分析并输出显示，指导施工作业。
发明内容
鉴于现有技术的缺点，本发明的目的是设计一种用于塑性混凝土的漏网杠杆型测力传感器装置，使之克服现有技术的缺点。
本发明的目的是通过如下手段实现的。
一种用于塑性混凝土的漏网杠杆型测力传感器装置，固定在现浇施工现场中特定位置点以获取流动的塑性混凝土的到达位置信息。由传感单元100和与传感单元信息连接的显示控制单元200构成；所述传感单元具有一筛网分离箱110和置于筛网分离箱内的测力传感器120；筛网分离箱110呈竖向的箱体结构，箱体顶部封闭，箱体的一面侧壁为通过铰接组件悬挂在箱体上的漏网111,漏网111可绕铰接组件的铰轴转动，漏网上设置有顶向测力传感器受力面的顶头112,由悬挂的漏网及其上作用于测力传感器的顶头构成一可传递漏网摆动受力的杠杆传力机构；漏网111上开设有容许浆料进入而阻挡塑性混凝土中粗骨料进入的漏孔113；测力传感器通过通信线缆将测量值传输到通过分析测量值的大小和变化量而识别出混凝土顶面位置从而控制和指导施工作业的显示控制单元200。
传感单元和显示控制单元通过线缆和接头联结。其中传感单元由等距漏管和测力传感器组成。显示控制单元由电源模块、数据分析模块、显示模块、通讯模块、输入接口、输出控制接口组成。
使用时，传感单元安装在标高位置附近，当灌注过程中流动的塑性混凝土(简称流体)经过传感器时：其顶层的浮浆和砂浆部分会通过漏网111的漏孔进入筛网分离箱110，漏网111基本不发生旋转位移，顶头对测力传感器的作用力甚小；而当石子部分到达时，石子会被漏网111阻挡，在重力作用下，石子使漏网111受力而绕铰接组件的铰轴旋动，其上的顶头作用于测力传感器，测力传感器获得较大压力值，通过线缆输出到显示控制单元中。当测量值由较低的水压力值变为较高浮浆和砂浆的压力值时，可以判定浮浆部分已到达传感器位置，当测量值变为更高的混凝土中石子压力值时，可以判定混凝土部分已经到达传感器位置，由此实现全程监控流体顶面位置监测。
显示控制单元通过数据分析模块分析测量值的大小、变化情况，判断出上升流体的顶面位置。进而控制其显示模块的指示灯的亮灭。
采用本发明的结构，可以在水下混凝土灌注桩的作业过程中，有效指导现场操作人员完成作业，起到保障质量和节约成本的作用。
附图说明
附图1是本发明的整体结构示意图。
附图2是本发明实施例传感单元结构立体图。
附图3是本发明的漏网结构示意图。
附图4是本发明具体实施方式中测力传感器在不同阶段的工作环境示意图：图4a，测力传感器采集到的值较小时；图4b，最顶层的浆体开始进入漏管时；图4c，当塑性混凝土中粗骨料到达控制位置时。
具体实施方式
本发明具体实施例为一种用于塑性混凝土的漏网杠杆型测力传感器装置，用于辅助指导水下灌注桩的施工。
由图1可见，本发明由传感单元100和与传感单元信息连接的显示控制单元200构成；所述传感单元具有一筛网分离箱110和置于筛网分离箱内的测力传感器120；筛网分离箱110呈竖向的箱体结构，箱体顶部封闭，箱体的一面侧璧为通过铰接组件悬挂在箱体上的漏网111,漏网111可绕铰接组件的铰轴转动，漏网111上设置有顶向测力传感器受力面的顶头112,由悬挂的漏网及其上作用于测力传感器的顶头构成一可传递漏网摆动受力的杠杆传力机构；漏网111上开设有容许浆料进入而阻挡塑性混凝土中粗骨料进入的漏孔113；测力传感器通过通信线缆将测量值传输到通过分析测量值的大小和变化量而识别出混凝土顶面位置从而控制和指导施工作业的显示控制单元200。
传感单元和显示控制单元通过线缆130连接。其中传感单元100由等距漏管110和测力传感器120组成。显示控制单元200由电源模块201、数据分析模块202、显示模块203、通讯模块204、输入接口205、输出控制接口206组成。
实施例1：传感单元100漏网杠杆采用图2结构：在筛网分离箱110内安装测力传感器120，漏网111和作为铰接组件的合页115，并在漏网上安装顶头112。漏网网孔按8mm设计(考虑到混凝土中石块尺寸在10mm-60mm)，通过合页115固定在筛网分离箱内。漏网111采用图3的形式，漏孔113开口尺度小于现场实际塑性混凝土所用粗骨料石子的个体尺度。
实际使用时，筛网分离箱110竖向(可略微倾斜)放置在浇注腔体内，当传感器在水环境中时，只受到水的压力，所以作用力很小；当有泥沙和少量土块作用在传感器时，通过漏网的筋可以传导一部分力，所以作用力较小；当有一定量石子作用在传感器时，漏网杠杆通过顶头作用在传感器上，此时作用力最大。
实际使用中可以采用多种类型的测力传感器，在我们实施例的实验装置中采用10kg量程的薄膜电阻器作为测力传感器，分别在1米、2米、3米、水深处安装好传感器，并分别加入水、沙子、石子做测试，结果如下表：
当显示控制单元采集到的电阻值为800kΩ～∞时，可判断传感器探头处于水环境中；当显示控制单元采集到的电阻值为400kΩ～800kΩ时，可判断传感器探头处于泥沙环境中；当显示控制单元采集到的电阻值为0Ω～400kΩ时，可判断传感器探头处于石子环境中。由此可以识别该传感器探头处是否存在混凝土。
在水下灌注桩施工过程中，可以在标高位置附近布置一传感器探头；或者在标高和超高位置均布置一传感器探头；或者在导管、超高和标高位置均布置一传感器，探头通过电缆接头与显示控制单元连接，当导管、超高、标高位置均布置有传感器时，其界面显示情况如下表：
综上所述，本发明一种用于识别塑性混凝土的漏网杠杆型测力传感器装置是可行的。可以识别塑性混凝土，并指导灌注施工作业。
上述针对较佳实施例的具体描述，本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。凡是根据上述描述做出各种可能的等同替换或改变，均被认为属于本发明的权利要求的保护范围。
Claims (2)
1.一种用于塑性混凝土的漏网杠杆型测力传感器装置，固定在现浇施工现场中特定位置点以获取流动的塑性混凝土的到达位置信息，其特征在于，由传感单元(100)和与传感单元信息连接的显示控制单元(200)构成；所述传感单元具有一筛网分离箱(110)和置于筛网分离箱内的测力传感器(120)；筛网分离箱(110)呈竖向的箱体结构，箱体顶部封闭，箱体的一面侧壁为通过铰接组件悬挂在箱体上的漏网(111),漏网(111)可绕铰接组件的铰轴转动，漏网(111)上设置有顶向测力传感器受力面的顶头(112),由悬挂的漏网及其上作用于测力传感器的顶头构成一可传递漏网摆动受力的杠杆传力机构；漏网(111)上开设有容许浆料进入而阻挡塑性混凝土中粗骨料进入的漏孔(113)；测力传感器通过通信线缆将测量值传输到通过分析测量值的大小和变化量而识别出混凝土顶面位置从而控制和指导施工作业的显示控制单元(200)。
2.根据权利要求1所述的用于塑性混凝土的漏网杠杆型测力传感器装置，其特征在于，所述漏孔(113)开口尺度小于现场实际塑性混凝土所用粗骨料石子的个体尺度。
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