CN109855527B - 一种用于振弦式应变计安装的辅助装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于振弦式应变计安装的辅助装置。本发明装置包括混凝土外壳，混凝土外壳上设置有定位芯片和水平仪，所述混凝土外壳中间具有凹槽，振弦式应变计支架通过水平方向的倾角调节装置和垂直方向的倾角调节装置安装在凹槽里面，所述混凝土外壳的上下四角分别设置有凸耳，凸耳里面设置有定位孔。采用8根钢绞线穿过定位孔将本发明装置固定在待测结构钢筋笼内部，通过水平方向的倾角调节装置和垂直方向的倾角调节装置调整振弦式应变计安装角度，本发明具有安装方便的特点，可有效提升振弦式应变计的成活率和安装精度。

Description

一种用于振弦式应变计安装的辅助装置

技术领域：

本发明涉及一种用于振弦式应变计安装的辅助装置，适用于桥梁、建筑等各类土木工程结构施工期间振弦式应变计的辅助安装。

背景技术：

应力应变测试是工程结构或结构构件在试验、施工及监测过程中常用的测试方法，是评价结构或构件安全的重要手段。土木工程结构通常是高次超静定结构体系，产生损伤后将发生内力转移与重分布，因此，监测关键部位的应力变化有助于发现结构损伤。此外，结构温度场对结构的变形、应变等都有较大影响，计算分析和模型修正时必须考虑。在现有技术中，应力应变主要通过相关传感器进行测量，振弦式应变计以结构简单、工作可靠、耐久性好的特点，成为最常用的应变测试传感器之一。

振弦式应变计包括外筒、振弦、电磁线圈等3个组成部分，通过设置在振弦式应变计两端的受力柄与待测结构连接。当待测结构发生变化时，通过受力柄传递到振弦式应变计，应变计同步感受变形，其长度发生微小变化，相应地，振弦式应变计内部的振弦长度也随之发生变化，导致振弦的自振频率发生改变。电磁线圈激振振弦并测量其振动频率，频率信号经电缆传输至读数装置，即可测出被测结构物的应变量，将测量得到的振动频率与振弦的初始振动频率进行比较，即可计算得到待测结构的应变值。

但振弦式应变计安装过程中，操作复杂，需要用细钢丝将应变计绑扎在钢筋上。受钢筋布置位置的影响，应变计的安装位置受到很大限制。并且，振弦式应变计安装困难，不宜于安装人员的操作，安装之后，受混凝土浇筑及振捣过程的影响，传感器容易出现损坏。此外，由于振弦式应变计绑扎在钢筋上，实测应变受附近钢筋的影响很大，很难准确测试混凝土的应变。因此，本发明公开一种振弦式应变计的辅助安装装置。

发明内容

本发明的目的是针对振弦式应变计安装过程操作复杂，受钢筋布置位置影响的问题，提供一种用于振弦式应变计安装的辅助装置，借用混凝土外壳保护振弦式应变计安装过程中不受混凝土浇筑和振捣的影响；此外，采用本发明装置能够方便地调整振弦式应变计的安装位置和安装角度。在结构混凝土浇筑之后，可对振弦式应变计的安装位置进行确认。本装置具有安装方便的特点，可有效提升振弦式应变计的成活率和安装精度。

上述的目的通过以下技术方案实现：

一种用于振弦式应变计安装的辅助装置，包括混凝土外壳，所述混凝土外壳的中间具有凹槽，所述凹槽里面通过水平方向的倾角调节装置和垂直方向的倾角调节装置安装振弦式应变计支架，所述混凝土外壳的上下四角分别设置有凸耳，所述凸耳里面设置有定位孔，所述混凝土外壳上设置有定位芯片和水平仪。

所述水平方向的倾角调节装置包括转动板A、蜗轮A、转动销轴A和调节杆A，转动板A通过转动销轴A安装在所述混凝土外壳的凹槽里面，所述转动板A的底部设置有与所述转动销轴A连接的蜗轮A，所述蜗轮A与调节杆A中间的蜗杆段啮合，所述调节杆A的两端安装在位于所述混凝土外壳上的调节杆安装孔A里面，所述调节杆A的一端具有调节部A，所述调节部A位于所述混凝土外壳外侧，所述调节部A能使所述调节杆A在所述调节杆安装孔A里面旋转。

所述调节部A采用螺丝口或者调节旋钮。

所述垂直方向的倾角调节装置包括转动框架、转动板B、蜗轮B、转动销轴B和调节杆B，转动框架垂直安装在所述的转动板A上，转动板B通过垂直设置的转动销轴B安装在所述转动框架上，所述转动板B的一侧设置有与所述转动销轴B同轴安装的蜗轮B，所述蜗轮B与调节杆B的中间的蜗杆段啮合，所述调节杆B的两端安装在位于所述转动框架上的调节杆安装孔B里面，所述调节杆B的一端具有调节部B，所述调节部B位于所述转动框架外侧，所述调节部B能使所述调节杆B在所述调节杆安装孔B里面旋转。

所述调节部B采用螺丝口或者调节旋钮。

所述定位芯片设置有四个，分别安装在混凝土外壳的四个角部。

所述水平仪采用气泡水平仪，所述气泡水平仪设置有两个，分别安装在混凝土外壳的斜对角。

有益效果：

与现有技术相比，本发明所提供的技术方案具有以下优点：

1、本发明辅助装置采用混凝土外壳保护振弦式应变计，能够有效提升振弦式应变计安装时的成活率。

2、本发明辅助装置设置有8个定位孔，通过8根钢绞线，将本装置安装在钢筋笼内部，通过调整8根钢绞线的长度，调整振弦式应变计的安装位置，振弦式应变计安装位置不受钢筋布置位置的影响。

3、本发明辅助装置在安装前，通过倾角调节仪调整振弦式应变计的安装角度，安装时，仅需保证辅助装置安放水平并与钢筋笼方向平行即可，精确控制振弦式应变计的安装位置和安装角度。

附图说明

图1为本发明装置的俯视图；

图2为本发明装置的左视图；

图3为本发明的垂直方向的倾角调节装置的结构示意图；

图4为本发明的水平方向的倾角调节装置的传动部件示意图；

图5为本发明的垂直方向的倾角调节装置的传动部件示意图。

附图标记说明：1、混凝土外壳；2、定位孔；3、定位芯片；4、气泡水平仪；5、调节部A；6、调节杆安装孔A；7、转动板A；8、转动框架；9、调节齿轮A；10、转动销轴A；11、调节部B 11；12、调节杆安装孔B；13、调节杆A；14、转动板B；15、调节齿轮B；16、转动销轴B；17、传感器支架；18、调节杆B。

具体实施方式

如图1-5所示，本实施例的用于振弦式应变计安装的辅助装置，包括混凝土外壳1，所述混凝土外壳的中间具有凹槽，所述凹槽里面通过水平方向的倾角调节装置和垂直方向的倾角调节装置安装振弦式应变计支架17，所述混凝土外壳的上下四角分别设置有凸耳，所述凸耳里面设置有定位孔2，所述混凝土外壳上设置有定位芯片3和水平仪4。

本实施例的用于振弦式应变计安装的辅助装置，所述水平方向的倾角调节装置包括转动板A 7、蜗轮A 9、转动销轴A 10和调节杆A 13，所述转动板A 7通过转动销轴A 10安装在所述混凝土外壳1的凹槽里面，所述转动板A 7的底部设置有与所述转动销轴A 10连接的蜗轮A 9，所述蜗轮A 9与调节杆A 13中间的蜗杆段啮合，所述调节杆A 13的两端安装在位于所述混凝土外壳1上的调节杆安装孔A 6里面，所述调节杆A 13的一端具有调节部A 5，所述调节部A 5位于所述混凝土外壳1外侧，所述调节部A 5能使所述调节杆A 13在所述调节杆安装孔A 6里面旋转。

本实施例的所述的用于振弦式应变计安装的辅助装置，所述调节部A5采用螺丝口或者调节旋钮。

本实施例的用于振弦式应变计安装的辅助装置，所述垂直方向的倾角调节装置包括转动框架8、蜗轮B 15、转动销轴B 16和调节杆B 18，转动框架8垂直安装在所述的转动板A 7上的转动框架8，转动板B 14通过垂直设置的转动销轴B 16安装在所述转动框架8上，所述转动板B 14的一侧设置有与所述转动销轴B 16同轴安装的蜗轮B 15，所述蜗轮B 15与调节杆B 18中间的蜗杆段啮合，所述调节杆B 18的两端安装在位于所述转动框架8上的调节杆安装孔B 12里面，所述调节杆B 18的一端具有调节部B 11，所述调节部B 11位于所述调节框架8外侧，所述调节部B 11能使所述调节杆B 18在所述调节杆安装孔B 12里面旋转。

本实施例的所述的用于振弦式应变计安装的辅助装置，所述调节部B11采用螺丝口或者调节旋钮。

本实施例的用于振弦式应变计安装的辅助装置，所述定位芯片3设置有四个，分别安装在混凝土外壳1的四个角部。

本实施例的用于振弦式应变计安装的辅助装置，所述水平仪4采用气泡水平仪，所述气泡水平仪设置有两个，分别安装在混凝土外壳1的斜对角。

制作安装过程：

混凝土外壳1采用与结构浇筑混凝土相同的材料浇筑完成，混凝土外壳1内部后期填充混凝土与结构浇筑混凝土相同，用于减小振弦式应变计的安装对结构造成的影响；

混凝土外壳1的长度与振弦式应变计的长度相同，误差小于0.1mm，保证振弦式应变计能够直接测量结构内部混凝土应变变化。如图1-5所示。

定位芯片3和气泡水平仪4在混凝土外壳1浇筑时，预埋在混凝土外壳上表面，气泡水平仪4安装时，应保证其水平精度。如图1-5所示。

混凝土外壳1的养护强度达到50%时，将水平方向的倾角调节装置和垂直方向的倾角调节装置的相关组件组装完成，安装在混凝土外壳的1的凹槽内，并将振弦式应变计安装在振弦式应变计支架17之上。通过调整调节杆A 13和调节杆B 18调整应变计安装角度，完成调整后，在混凝土外壳1内浇筑混凝土，待混凝土养护强度达到20%时，将混凝土外壳1安装在钢筋笼内部，避免该辅助装置中的混凝土养护强度过高，影响待测结构混凝土的局部性能；

水平方向的倾角调节装置和垂直方向的倾角调节装置在装置整体安装前完成角度调节，完成调节之后在混凝土外壳1内部浇筑混凝土，对振弦式应变计进行固定并保护，保证振弦式应变计的安装精度；

辅助装置安装时，采用8根钢绞线将混凝土外壳1安装在钢筋笼内，通过调整钢绞线的长度和在钢筋笼上的固定位置，调整振弦式应变计的安装位置，同时，根据气泡水平仪4，保证混凝土外壳1的水平精度；

当振弦式应变计安装时，首先采用与待浇筑结构相同的混凝土浇筑混凝土外壳1，并在混凝土外壳1上部预埋定位芯片3和气泡水平仪4，当混凝土外壳1的养护强度达到50%时，将由转动板B 14、蜗轮B 15、转动销轴B 16、振弦式应变计支架17、调节杆B 18组成的垂直方向的倾角调节装置安装在转动框架之上，转动框架固定在转动板A 7的一边；再将由转动板A 7、转动框架8、蜗轮A 9、转动销轴A 10、调节杆A 13组成的水平方向的倾角调节装置安装在混凝土外壳1内部，并将振弦式应变计安装在振弦式应变计支架17上。通过调节调节杆A 13和调节杆B 18调整振弦式应变计的倾角。然后，在混凝土外壳内部浇筑与待浇筑结构相同的混凝土，当内部混凝土的养护强度达到20%时，采用8根钢绞线将混凝土外壳1安装在钢筋笼内，通过调整钢绞线的长度和在钢筋笼上的固定位置，调整振弦式应变计的安装位置，并保证混凝土外壳1的水平精度。待测结构混凝土浇筑完成之后，通过精确测定4个定位芯片3的位置，测定振弦式应变计的最终安装位置。

本实施方案中需要注意以下几个方面：

一、本发明辅助装置在混凝土外壳浇筑时，应振捣密实，混凝土外壳内部填充混凝土时，应避免振捣过程中振弦式应变计及振弦式应变计的安装精度受到影响。

二、本发明辅助装置的浇筑、组装和装置安装工作应在一天之内完成，避免混凝土强度过高，影响结构混凝土的局部特性。

三、本发明辅助装置浇筑混凝土的养护条件应与结构混凝土的养护条件保持一致，保证该辅助装置安装之后，对结构造成的影响降低到最小。

四、本发明辅助装置安装时，钢绞线在钢筋笼中的连接位置应选择刚度较大位置，避免后期浇筑和振捣过程中振弦式应变的安装位置发生改变。

五、本发明辅助装置，蜗轮的齿数和调节杆的齿条间距应进行合理选取，以保证倾角的调节精度。

六、本发明辅助装置，两端振弦式应变计支架的距离，需根据振弦式应变计的长度确定，夹具夹持位置应设置在受力柄位置，避免夹持应变计中间部分。

上述实施例仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和等同替换，这些对本发明权利要求进行改进和等同替换后的技术方案，均视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种用于振弦式应变计安装的辅助装置，其特征在于，包括混凝土外壳（1），所述混凝土外壳的中间具有凹槽，所述凹槽里面通过水平方向的倾角调节装置和垂直方向的倾角调节装置安装振弦式应变计支架（17），所述混凝土外壳的上下四角分别设置有凸耳，所述凸耳里面设置有定位孔（2），所述混凝土外壳上设置有定位芯片（3）和水平仪（4）；

所述水平方向的倾角调节装置包括转动板A （7）、蜗轮A （9）、转动销轴A （10）和调节杆A （13），转动板A （7）通过转动销轴A （10）安装在所述混凝土外壳（1）的凹槽里面，所述转动板A （7）的底部设置有与所述转动销轴A （10）连接的蜗轮A （9），所述蜗轮A （9）与调节杆A （13）中间的蜗杆段啮合，所述调节杆A （13）的两端安装在位于所述混凝土外壳（1）上的调节杆安装孔A （6）里面，所述调节杆A （13）的一端具有调节部A （5），所述调节部A（5）位于所述混凝土外壳（1）的外侧，所述调节部A （5）能使所述调节杆A （13）在所述调节杆安装孔A （6）里面旋转。

2.根据权利要求1所述的用于振弦式应变计安装的辅助装置，其特征在于，所述调节部A （5）采用螺丝口或者调节旋钮。

3.根据权利要求1或2所述的用于振弦式应变计安装的辅助装置，其特征在于，所述垂直方向的倾角调节装置包括转动框架（8）、转动板B （14）、蜗轮B （15）、转动销轴B （16）和调节杆B （18），转动框架（8）垂直安装在所述转动板A （7）上，转动板B （14）通过垂直设置的转动销轴B （16）安装在所述转动框架（8）上，所述转动板B （14）的一侧设置有与所述转动销轴B （16）同轴安装的蜗轮B （15），所述蜗轮B （15）与调节杆B （18）中间的蜗杆段啮合，所述调节杆B （18）的两端安装在位于所述转动框架（8）上的调节杆安装孔B （12）里面，所述调节杆B （18）的一端具有调节部B （11），所述调节部B （11）位于所述调节框架（8）的外侧，所述调节部B （11）能使所述调节杆B （18）在所述调节杆安装孔B （12）里面旋转。

4.根据权利要求3所述的用于振弦式应变计安装的辅助装置，其特征在于，所述调节部B （11）采用螺丝口或者调节旋钮。

5.根据权利要求1所述的用于振弦式应变计安装的辅助装置，其特征在于，所述定位芯片（3）设置有四个，分别安装在混凝土外壳（1）的四个角部。

6.根据权利要求1所述的用于振弦式应变计安装的辅助装置，其特征在于，所述水平仪（4）采用气泡水平仪，所述气泡水平仪设置有两个，分别安装在混凝土外壳（1）的斜对角。

Images