CN113670198A - 用于安装高应变传感器的对中装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于安装高应变传感器的对中装置及使用方法，涉及桩基检测的技术领域，用于在桩基周向定位应变传感器以及加速度传感器安装位置，包括对中组件以及用于调平对中组件的调平组件，对中组件包括对中板以及设置在对中板上的两个测量件，调平组件包括设置在对中板上的调平气泡、设置在对中板下端的多根支撑杆以及多个锁紧件，支撑杆均为伸缩杆，锁紧件均用于锁定对应一根支撑杆，支撑杆下端均抵接于桩基周向的地面上，测量件均包括设置在对中板上的激光测距仪，两个激光测距仪相对设置，两个激光测距仪之间连线与桩基交叉。本申请具有可以精确定位应变传感器以及加速度传感器安装位置，进而减小检测误差的效果。

Description

用于安装高应变传感器的对中装置及使用方法

技术领域

本发明涉及桩基检测领域，尤其是涉及用于安装高应变传感器的对中装置及使用方法。

背景技术

桩基是指由桩和连接桩顶的桩承台组成的深基础，桩基作为桥梁、码头、建筑等工程中的常见的基础形式，出于安全考虑，对桩基的各项性能要求较高，因而在打桩结束，需要对桩基进行工程质量检测。

桩基的工程质量检测一般包括对单桩及群桩的承载力检测、竖向抗压承载力的检测、结构完整性检测、复合地基中桩土荷载分担比的检测、桩体及土体应力-应变的检测等，现有检测技术对基桩的竖向抗压承载力以及桩身结构完整性的检测通常采用高应变动力检测方法来进行检测，在桩基侧面对称安装一对应变传感器和一对加速度传感器，而后将应变换算成冲击力。

在安装时需要一对应变传感器和一对加速度传感器中心位置与桩基顶面圆心同轴，在施工现场确定应变传感器和加速度传感器位置时，通常采用钢卷尺测量需要的数值，而后转化为平面数学问题，计算出桩基截面直径，在直径两端点处分别安装一个应变传感器和一个加速度传感器，应变传感器和加速度传感器安装在直径端部两侧，且应变传感器和加速度传感器距离直径端部距离相同。

但是采用钢卷尺测量数据时难以准确把控钢卷尺测量角度，导致测量的数据存在较大误差，影响检测数据的准确性。

发明内容

为了减小检测数据的误差，本申请提供一种用于安装高应变传感器的对中装置及使用方法。

第一方面，本申请提供一种用于安装高应变传感器的对中装置，采用如下的技术方案：

用于安装高应变传感器的对中装置，用于在桩基周向定位应变传感器以及加速度传感器安装位置，包括对中组件以及用于调平对中组件的调平组件，所述对中组件包括对中板以及设置在对中板上的两个测量件，所述调平组件包括设置在对中板上的调平气泡、设置在对中板下端的多根支撑杆以及多个锁紧件，所述支撑杆均为伸缩杆，所述锁紧件均用于锁定对应一根支撑杆，所述支撑杆下端均抵接于桩基周向的地面上，所述测量件均包括设置在对中板上的激光测距仪，两个所述激光测距仪相对设置，两个所述激光测距仪之间连线与桩基交叉。

通过采用上述技术方案，在定位应变传感器以及加速传感器安装位置时，将支撑杆设置在桩基一侧地面上，调节支撑杆高度，使得调平气泡居中，而后采用锁紧件将支撑杆锁定，开启激光测距仪对准桩基同一水平截面处进行测量，即可将桩基水平截面直径的测量转化为平面数学问题，激光测距仪与桩基侧面之间距离、两个激光测距仪之间距离以及桩基水平截面圆的直径均可通过测量成为已知数据，依据计算即可得出圆的内接三角形的第三根弦长，而后依据公式计算得出一个激光测距仪应旋转角度，该激光测距仪旋转后与桩基侧面的交点和另一个激光测距仪与桩基侧面的交点之间连线即为桩基水平截面的直径，而后将应变传感器与加速度传感器分别设置在直径端点相对两侧即可，相比较于钢卷尺测量更加精准，可有效减小安装误差。

可选的，所述支撑杆上端均与对中板下端转动连接。

通过采用上述技术方案，将支撑杆上端与对中板转动连接，当进行调平时，桩基周围地面有凹凸不平的可能，当某个支撑杆正下方与其余支撑杆之间高差较大时，可以将支撑杆转动一定的角度，使得支撑杆倾斜放置在地面上，进而更加方便支撑杆的调节，便于对对中组件进行调平。

可选的，一根所述支撑杆上端与对中板转动连接，其余所述支撑杆上端均设置有转动球，所述对中板下侧面对应转动球处均开设有支撑槽，所述转动球插接于支撑槽内，且在支撑槽内转动。

通过采用上述技术方案，支撑杆上端设置转动球，转动球可在对中板下侧面上开设的支撑槽内转动，可实现支撑杆与对中板的相对转动，且转动球直接插接于支撑槽内，直接将转动球与支撑槽分离，即可实现支撑杆与对中板的分离，与对中板转动连接的一根支撑杆可转动翻折，便于对整个装置的拆卸携带，且便于测量人员现场组装。

可选的，所述对中板包括相对设置的两块承接板以及连接两块承接板的连接板，两块所述承接板相互远离一端端面上均开设有插接槽，所述插接槽截面均呈半球状，所述测量件均还包括设置在激光测距仪下端的插接球以及设置在激光测距仪上的水平气泡，所述插接球均插设于对应插接槽内，且所述插接球外侧面与插接槽内壁接触配合，所述插接槽内均设置有用于固定插接球的固定件。

通过采用上述技术方案，激光测距仪与承接板的连接通过插接块与插接槽插接配合来实现，插接球可直接从插接槽内取出，便于更换损坏的激光测距仪，且直接转动激光测距仪带动插接球在插接槽内转动，使得水平气泡居中，而后采用固定件将转动球固定，即可实现激光测距仪的调平，有效减小实验误差。

可选的，所述插接槽内壁设置有橡胶垫，所述插接球外侧面均与对应插接槽内的橡胶垫相抵。

通过采用上述技术方案，在插接槽内设置橡胶垫，可增大插接球与插接槽之间摩擦，方便小角度调节插接球转动角度，进而更叫方便调平激光测距仪。

可选的，所述支撑杆下端均设为尖端，所述支撑杆尖端一段插设于土层内。

通过采用上述技术方案，将支撑杆下端设为尖端，在支撑对中组件时，尖端插入土层内，可有效使得支撑杆支撑更加稳固，提高整个装置的稳定性。

可选的，所述固定件包括磁吸块以及设置在插接球内的磁铁，所述磁吸块均设置在对应连接板内靠近插接槽处。

通过采用上述技术方案，调平激光测距仪时，测量人员手动转动插接球，待调节完毕后，停止转动，在磁吸块磁力作用下，插接球保持稳定不动状态，即可实现激光测距仪的固定，便于操作。

第二方面，本申请提供一种用于安装高应变传感器的对中装置的使用方法，采用如下的技术方案：步骤一：固定支撑杆位置，调节支撑杆高度，将对中板调平，而后将两个激光测距仪相对设置，且对激光测距仪进行调平固定；

步骤二：将两个激光测距仪到桩基外侧面的距离的读数分别记为a、b；

步骤三：测量两个激光测距仪之间距离，并将得到的参数记为L；

步骤四：采用卷尺等工具测量桩基顶面周长，由圆的周长公式反推圆的直径，得到桩基截面圆的直径为参数D；

根据前述步骤获得与桩基之间距离为a的一个激光测距仪需要水平转动的角度

；

步骤五：转动后的激光测距仪投射在桩基侧面的点与另一个激光测距仪投射在桩基侧面的点的之间连接即为桩基截面圆上的一条直径，而后在两点两端对称设置应变传感器以及加速度传感器。

通过采用上述技术方案，相比较于直接采用钢卷尺进行测量计算，采用本装置计算出来的直径位置要更加精准，进而可减小后续检测误差。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过调平对中板以及激光测距仪，可以有效保证所测数值处于桩基上同一水平截面上，且直接采用激光测距仪进行读数，相比较于钢卷尺测量数值要更加精准，测量数据误差小，进而计算所得数据误差小，进而应变传感器以及加速度传感器安装位置更加精准，进而减小检测数据的误差；

2.在支撑杆上端设置转动球，且有一根支撑杆与对中板转动连接，转动球与支撑槽为搭接连接，转动球可在支撑槽内转动，更加便于调平对中板，且在运输过程中可以将转动一根支撑杆翻转，其余支撑杆与对中板分离，有效使得整个装置更加便于携带以及搬运；

3.插接球与插接槽之间通过固定件连接，当调平结束后，停止转动插接球，在磁吸块与插接球内的磁铁之间的磁力作用下，即可实现测量件的位置锁定，锁定方便。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是图1中A处的放大结构示意图。

图3是本发明中对中板以及支撑杆的放大爆炸结构示意图。

附图标记说明：

1、桩基；2、对中组件；21、对中板；211、连接板；2111、支撑槽；212、承接板；2121、插接槽；22、测量件；221、激光测距仪；222、插接球；223、水平气泡；224、安装板；225、限位块；3、调平组件；31、调平气泡；32、支撑杆；321、内杆；322、外杆；3221、滑槽；33、锁紧螺栓；4、转动球；6、橡胶垫。

具体实施方式

以下结合附图1-3对本发明作进一步详细说明。

本申请实施例公开的一种用于安装高应变传感器的对中装置，用于在桩基1周向定位应变传感器以及加速度传感器的安装位置，如图1、2所示，包括对中组件2以及用于调平对中组件2的调平组件3，对中组件2包括对中板21以及安装在对中板21上的两个测量件22，对中板21包括两块承接板212以及一块连接板211，连接板211的形状可以是任意的，在本申请实施例中以一种为例，将连接板211中部弯折成直角，两块承接板212相对设在连接板211两端，对中板21整体为一体成型结构，对中板21弯折的三端连线呈直角三角形状，且对中板21端部为圆角，减小使用危险性。

承接板212相互靠近一端连线与桩基1外侧面交叉，测量件22包括激光测距仪221，两个激光测距仪221分别安装在承接板212相互远离一端上侧面上，且沿对应承接板212长度方向进行测量。

如图1、3所示，调平组件3包括安装于连接板211弯折端上侧的调平气泡31、安装在对中板21下端三个弯折端的三根支撑杆32以及三个锁紧件，支撑杆32包括外杆322以及内杆321，外杆322上端与对中板21连接，外杆322下端端面上沿外杆322长度方向开设有滑槽3221，内杆321上端滑动连接于滑槽3221内，锁紧件包括锁紧螺栓33，锁紧螺栓33一端穿过外杆322伸入滑槽3221内，与内杆321端面抵紧，内杆321下端为尖端，内杆321尖端一段插入土层内。

在定位应变传感器以及加速传感器安装位置时，首先调节支撑杆32高度，使得调平气泡31居中，进而实现对中组件2的调平，而后通过激光测距仪221测量承接板212相互远离一端与之间距离以及单个激光测距仪221至桩基1外侧面之间距离，再通过测量桩基1顶面圆的周长依据公式计算处桩基1水平截面的直径，将桩基1水平截面一根直径位置确定转化为平面数学问题，依据公式可计算出一个激光测距仪221应旋转角度，将一个激光测距仪221沿水平方向转动后与桩基1侧面的交点做标记，该标记与另一个激光测距仪221与桩基1外侧之间交点的连线，即为桩基1在该水平截面上的圆的一条直径，进而可确定应变传感器以及加速传感器安装位置，相比较于采用钢卷尺直接测量，位置更加精确，可减小检测误差。

在连接板211两端下侧均开设有支撑槽2111，支撑槽2111为半球状槽体，位于连接杆两端的外杆322上端均固定连接有一个转动球4，转动球4插接连接于对应一个支撑槽2111内，位于连接板211弯折一端下侧的外杆322上端与连接板211转动连接，且转动轴与连接板211弯折一端的延伸方向垂直。

在调平对中板21时，桩基1周围地面不平整，当不平整高差较大时，可以适当向相互远离方向倾斜支撑杆32，使得支撑杆32下端翻转至土坑一侧的地面上，且在调平过程中，可以首先调节上端连接有转动球4的支撑杆32高度，使得两根支撑杆32上端高度相同或接近，而后可通过调节转动连接的一根支撑杆32高度来实现整块对中板21的调平，更加方便进行调平。

转动连接一根支撑杆32可翻转至与连接板211弯折一端下侧面相抵，另外两根支撑杆32上转动球4与支撑槽2111为搭接连接，进而在搬运过程中，可以将上端连接有转动球4的两根支撑杆32直接与对中板21分离，另一根支撑杆32可翻转折叠，进而方便搬运、携带。

如图1、2所示，在承接板212上侧面相互远离一端均开设有插接槽2121，插接槽2121截面成半球状，测量件22还包括转动连接于插接槽2121内的插接球222、安装在插接球222上的安装板224、安装在安装板224上侧面上的两块限位块225以及安装在安装板224上侧面上的水平气泡223，且在插接槽2121内壁安装有一层橡胶垫6，插接球222外侧面与橡胶垫6远离插接槽2121一侧面接触，每个测量件22内的两块限位块225将对应激光测距仪221夹持，插接球222通过固定件固定于插接槽2121内。

通过将激光测距仪221安装在安装板224上，且在安装板224下端连接一个转动连接于插接槽2121内的插接球222来实现测量件22与对中板21的连接，测量时将插接球222插接于插接槽2121内，通过转动插接球222，将水平气泡223调节于居中位置，即可实现激光测距仪221的调平，测量完毕后，打开固定件，即可实现插接球222与插接槽2121的分离，方便拆分测量件22与对中板21，方便将激光测距仪221取下用于别的用途，且方便携带，当需要测量的桩基1直径过大时，可转动插接球222，使得两个激光测距仪221之间连接于桩基1之间交叉即可进行测量使用。

橡胶垫6增大插接槽2121与插接球222之间摩擦，可以减小插接球222转动弧度，进而更加便于精准调平。

固定件包括安装在对应连接板211内的磁吸块（图中未示出）以及安装在转动球4内的磁铁（图中未示出），磁吸块的位置靠近插接槽2121。

磁吸块对磁铁具有磁力，进一步减小插接球222的转动弧度，进而进一步增大插接球222与插接槽2121之间摩擦，方便调平，且待调平结束，停止转动插接球222，即可实现插接球222的位置固定。

本申请实施例一种用于安装高应变传感器的对中装置的实施原理为：

首先将支撑杆32下端插入土层内，而后调节上端连接转动球4的两根支撑杆32高度，使得两个转动球4上端端点等高，而后将支撑槽2111与转动球4对准，使得转动球4插接于对应支撑槽2111内，而后调节连接板211中部一根支撑杆32高度来进行对中板21调平，而后将插接球222插接于插接槽2121内，将测量件22调平后，即可进行测量使用。

本申请实施例还公开一种用于安装高应变传感器的对中装置的使用方法，包括如下使用步骤：

步骤一：将整个装置放置于桩基1一侧，调节两根支撑杆32之间间隔，使得两个转动球4之间距离与两个支撑槽2111之间距离相同，而后调节两根支撑杆32高度，使得转动球4上端齐平，而后将对中板21上支撑槽2111搭接于对应转动球4上，调节第三根支撑杆32高度，使得调节气泡居中，采用锁紧螺栓33将支撑杆32锁定，而后将插接球222插接于对应一个插接槽2121内，转动插接球222，使得两个激光测距仪221相对设置，且调平后处于同一水平面上；

步骤二：将两个激光测距仪221与桩基1侧面距离读数分别记做a、b；

步骤三：采用测量工具测量两个激光测距仪221之间距离，将所得数值即为L；

步骤四：采用卷尺等工具测量桩基1顶面周长，而后依据圆的周长公式反推出桩基1水平截面圆的直径，记下参数为D；

依据前述步骤获得与桩基1之间距离为a的一个激光测距仪221需要水平转动的角度

；

步骤六：依据计算得出的转动角度值

，往远离连接板211方向水平转动与桩基1距离为a的激光测距仪221，转动后的激光测距仪221投射在桩基1侧面的标记点与另一个未转动的激光测距仪221投射在桩基1侧面的标记点之间连接即为桩基1在该水面截面的直径，而后分别在每个投射的标记点两侧安装一个应变传感器以及一个加速度传感器，使得相对两个应变传感器以及相对两个加速度传感器连线均穿过圆心。

相比较于直接采用钢卷尺进行测量计算，采用本装置计算出来的直径要更加精准。

本申请实施例一种用于安装高应变传感器的对中装置的使用方法的实施原理为：

将对中板21以及对中板21上两个激光测距仪221调平，且两个激光测距仪221相对设置，而后分别记录下两个激光测距仪221距离桩基1侧面距离，记做a、b，将激光测距仪221投射在桩基1侧面的点记为标记点，而后测量出桩基1水平截面周长，进而依据圆周长与直径关系公式，计算出桩基1水平截面圆的直径，记为D，再测量两个激光测距仪221之间距离，记为L；依据前述步骤获得与桩基1之间距离为a的一个激光测距仪221需要水平转动的角度

，转动与桩基1外侧面距离为a的一个激光测距仪221，转动θ°，并再次调平转动的激光测距仪221，而后在两个标记点两端等距离位置分别安装一个应变传感器以及一个加速度传感器，完成位置定位。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于安装高应变传感器的对中装置，用于在桩基（1）周向定位应变传感器以及加速度传感器安装位置，其特征在于：包括对中组件（2）以及用于调平对中组件（2）的调平组件（3），所述对中组件（2）包括对中板（21）以及设置在对中板（21）上的两个测量件（22），所述调平组件（3）包括设置在对中板（21）上的调平气泡（31）、设置在对中板（21）下端的多根支撑杆（32）以及多个锁紧件，所述支撑杆（32）均为伸缩杆，所述锁紧件均用于锁定对应一根支撑杆（32），所述支撑杆（32）下端均抵接于桩基（1）周向的地面上，所述测量件（22）均包括设置在对中板（21）上的激光测距仪（221），两个所述激光测距仪（221）相对设置，两个所述激光测距仪（221）之间连线与桩基（1）交叉。

2.根据权利要求1所述的用于安装高应变传感器的对中装置，其特征在于：所述支撑杆（32）上端均与对中板（21）下端转动连接。

3.根据权利要求2所述的用于安装高应变传感器的对中装置，其特征在于：一根所述支撑杆（32）上端与对中板（21）转动连接，其余所述支撑杆（32）上端均设置有转动球（4），所述对中板（21）下侧面对应转动球（4）处均开设有支撑槽（2111），所述转动球（4）插接于支撑槽（2111）内，且在支撑槽（2111）内转动。

4.根据权利要求1所述的用于安装高应变传感器的对中装置，其特征在于：所述对中板（21）包括相对设置的两块承接板（212）以及连接两块承接板（212）的连接板（211），两块所述承接板（212）相互远离一端端面上均开设有插接槽（2121），所述插接槽（2121）截面均呈半球状，所述测量件（22）均还包括设置在激光测距仪（221）下端的插接球（222）以及设置在激光测距仪（221）上的调平气泡（31），所述插接球（222）均插设于对应插接槽（2121）内，且所述插接球（222）外侧面与插接槽（2121）内壁接触配合，所述插接槽（2121）内均设置有用于固定插接球（222）的固定件。

5.根据权利要求4所述的用于安装高应变传感器的对中装置，其特征在于：所述插接槽（2121）内壁设置有橡胶垫（6），所述插接球（222）外侧面均与对应插接槽（2121）内的橡胶垫（6）相抵。

6.根据权利要求3所述的用于安装高应变传感器的对中装置，其特征在于：所述支撑杆（32）下端均设为尖端，所述支撑杆（32）尖端一段用于插设于土层内。

7.根据权利要求4所述的用于安装高应变传感器的对中装置，其特征在于：所述固定件包括磁吸块以及设置在转动球（4）内的磁铁，所述磁吸块均设置在对应连接板（211）内靠近插接槽（2121）处。

8.一种如权利要求1-7中任意一项所述的用于安装高应变传感器的对中装置的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：固定支撑杆（32）位置，调节支撑杆（32）高度，将对中板（21）调平，而后将两个激光测距仪（221）相对设置，且对激光测距仪（221）进行调平固定；

步骤二：将两个激光测距仪（221）到桩基（1）外侧面的距离的读数分别记为a、b；

步骤三：测量两个激光测距仪（221）之间距离，并将得到的参数记为L；

步骤四：采用卷尺等工具测量桩基（1）顶面周长，由圆的周长公式反推圆的直径，得到桩基（1）截面圆的直径为参数D；

根据前述步骤获得与桩基（1）之间距离为a的一个激光测距仪（221）需要水平转动的角度

；

步骤五：转动后的激光测距仪（221）投射在桩基（1）侧面的点与另一个激光测距仪（221）投射在桩基（1）侧面的点的之间连接即为桩基（1）水平截面圆上的一条直径，而后在两点两端对称设置应变传感器以及加速度传感器。

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