CN114182726B - 一种桥梁水下桩基施工的钢护筒保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于建筑技术领域，具体公开了一种桥梁水下桩基施工的钢护筒保护装置，包括钢护筒；钢护筒从上至下分别为上钢护筒、中钢护筒和下钢护筒；上钢护筒上设有顶紧螺栓；还包括：水流激振模块、锁紧模块和控制模块；水流激振模块设在下钢护筒上，锁紧模块设在上钢护筒上，锁紧模块设在顶紧螺栓的正上方，控制模块设在下钢护筒上。本方案在在水流湍急时，自动将顶紧螺栓顶紧，减小顶紧螺栓脱落的安全隐患。在后续拆卸顶紧螺栓时不影响顶紧螺栓的拆卸。

Description

一种桥梁水下桩基施工的钢护筒保护装置

技术领域

本发明涉及建筑技术领域，具体涉及一种桥梁水下桩基施工的钢护筒保护装置。

背景技术

在桥梁水下桩基施工过程中，常常需要用到钢护筒，它往往对水下桩基的成桩质量起到决定性的作用。在水下的环境中进行桩基施工时，都必须穿过水底的泥沙覆盖层，将钢护筒打入到底部的地质岩层内，然后在钢护筒中加入泥浆，通过旋挖钻机进行钻孔施工。

申请号为CN201520509531.3公开了一种可拆卸钢护筒装置，包括下钢护筒、中钢护筒和上钢护筒，适用于临水区域桥梁桩基及水下系梁施工，具体来说是一种可拆卸钢护筒装置包括下钢护筒、中钢护筒和上钢护筒，钢护筒侧边设有第一竖向法兰、第二竖向法兰及第三竖向法兰，第一竖向法兰、第二竖向法兰上设有若干竖向法兰条形孔，第三竖向法兰上设有若干竖向顶紧螺栓孔，所述的下钢护筒由整圈钢管与第一径向法兰焊接连接形成，所述的中钢护筒由第一拆卸块、第二拆卸块、第三拆卸块组成，所述的上钢护筒均由第四拆卸块、第五拆卸块、第六拆卸块组成。本实用新型同现有技术相比结构简单、操作灵活、安全可靠，经济高效，适用于环保要求高的水域内桩基础施工，大大便于了泥浆收集提高了施工效率，避免二次接桩。

上述方案通过保证了桩基及水下系梁施工质量，环保要求高，水流湍急的地区，由于在枯水期水量较小，但是在梅雨季节，持续降雨，河流中水流暴增，水流湍急，河床容易被冲刷下切，不断冲击水下桩基和钢护筒，上述可拆卸的安装方式虽然简化了钢护筒和桩基的施工流程，但在水流的不断冲击下桩基上的拆卸块之间的应力会出现突变，拆卸块之间的表面会出现相对位移的趋势，连接拆卸块的竖向法兰和顶紧螺栓会受到一定的剪切力。尤其是在水流速度增加后，虽然钢护筒的筒状结构能够减少面对水流正面和背面的压强差，即水流会从钢护筒的两侧绕过钢护筒，并在钢护筒的背面汇合，但是在水流汇合时，会产生震动，震动的频率和振幅与水流速度正相关，正常情况下，顶紧螺栓的预紧力能抵挡住水流的冲击，但在水流速度增加后且持续冲击，会产生高频震动，这种低强度（与水接触导致衰减）的高频震动极易导致顶紧螺栓失效，影响钢护筒甚至整个桥梁的稳定性。在水流持续冲击的情况下，需要保证水流湍急情况下的顶紧螺栓张紧效果。

发明内容

本方案的目的在于提供一种桥梁水下桩基施工的钢护筒保护装置，在钢护筒受水流冲击震动时自动拧紧顶紧螺栓，以减少顶紧螺栓掉落的可能性，进一步增加桥梁的使用寿命。

为了达到上述目的，本方案提供一种桥梁水下桩基施工的钢护筒保护装置，包括所述钢护筒从上至下分别为上钢护筒、中钢护筒和下钢护筒；所述上钢护筒上设有顶紧螺栓；还包括：水流激振模块、锁紧模块和控制模块；所述水流激振模块设在下钢护筒上，包括壳体、导线接口、芯轴、弹簧片、顶杆、限幅块、球铰链、永久磁铁和线圈；所述壳体固定设在下钢护筒上，所述顶杆与下钢护筒的背面对应设置；所述锁紧模块设在上钢护筒上，所述锁紧模块设在顶紧螺栓的正上方，所述锁紧模块包括：挡板、L型台、支撑台和电磁铁；所述挡板的上端设有卡扣，所述上钢护筒设有卡槽，卡扣和卡槽相互配合，所述挡板的下端铰接在L型台的上端；所述L型台上设有滑轨，所述滑轨上设有滑动连接的铁球；所述支撑台设在L型台的右侧且L型台与支撑台之间设有通道，所述支撑台上设有电磁铁，所述通道与顶紧螺栓的螺纹处对应设置；所述控制模块设在下钢护筒上，包括单片机和继电器，导线通过水流激振模块的导线接口与单片机的输入端连接，继电器的输入端与单片机输出端相连，电磁铁设在继电器的供电线路上。

本方案的原理在于：在水流持续冲击水流激振模块，具体为冲击顶杆时，顶杆在弹簧恢复力的作用下跟随水流一起振动，使得线圈和永久磁铁之间相对运动，进而产生电信号，将信号传递控制模块，即传递给单片机，单片机发出指令，使得锁紧模块工作，即电磁铁通电，电磁铁通电具有磁性，吸附铁球，铁球落入通道处进而抵紧顶紧螺栓。

解开卡扣和卡槽，可以将挡板向上转动，将铁球取出，不再抵紧顶紧螺栓，可以拆卸顶紧螺栓。

本方案的有益效果：水流激振模块、控制模块和锁紧模块的相互配合，将水流的震动信号转换成电信号，在水流湍急时，自动将顶紧螺栓顶紧，减小顶紧螺栓脱落的安全隐患。与此同时，锁紧模块的设置在水流湍急时可以自动锁紧顶紧螺栓，同时，挡板的活动设置方便随时取出铁球，方便顶紧螺栓的拆卸，保证了在水流湍急时顶紧螺栓，在需要拆卸顶紧螺栓时不影响顶紧螺栓的拆卸。

进一步，所述滑轨倾斜设置。为了保证铁球只有在电磁铁通电的情况下落入通道处，L型台上的滑轨设置成从右到左的倾斜状，使得球体滑动在滑轨的最左侧，保证电磁铁通电时，球体再落入通道处。

进一步，所述顶紧螺栓上设有凹槽，凹槽与通道对应设置；通道处设有顶紧块，顶紧块的两端分别与L型台和支撑台之间设有弹簧，顶紧块与凹槽对应设置。球体掉落时，将顶紧块顶入到顶紧螺栓的凹槽上，使得顶紧块与顶紧螺栓之间顶紧，保证顶紧螺栓的张紧效果。

进一步，所述顶紧块上设有防滑螺纹。顶紧块上设有防滑螺纹，进而增加与顶紧螺栓之间的摩擦力，保证顶紧块顶紧螺栓的效果更好。

进一步，所述顶紧螺栓上设有防水涂层。以增加顶紧螺栓的抗腐蚀性，增加顶紧螺栓的使用寿命。

进一步，所述滑轨的倾斜角度为30°。此角度铁球不容易滑落。

附图说明

图1为本发明实施例1的结构示意图。

图2为本发明实施例1的水流激振模块结构示意图。

图3为本发明图1中的A处放大示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细的说明：

说明书附图中的标记包括：导线接口1、芯轴2、弹簧片3、顶杆4、限幅块5、球铰链6、永久磁铁7、线圈8、水流激振模块9、顶紧螺栓10、铁球11、电磁铁12、锁紧模块13、通道14、挡板15、弹簧16、顶紧块17、凹槽18、L型台19。

实施例1

基本如附图1、附图2和附图3所示，钢护筒从上至下分别为上钢护筒、中钢护筒和下钢护筒，下钢护筒背面（与水流动方向相反的钢护筒面）设有固定连接的水流激振模块9（用于测量水流的振动），上钢护筒上设有用于起到连接件作用的顶紧螺栓10，水流激振模块9是用于测量水流震动的，其外壳固定设在水下钢护筒上，具体包括壳体、导线接口1、芯轴2、弹簧片3、顶杆4、限幅块5、球铰链6、永久磁铁7和线圈8，永久磁铁7的磁力线通过导磁的壳体支架、工作气隙构成磁回路。永久磁铁7中孔内的芯轴2与其一端固定的线圈8构成质量系统。使用时使得壳体固定设在下钢护筒上，顶杆4与下钢护筒的背面对应设置，即顶杆4正对钢护筒背面的水流。水流顶着顶杆4，顶杆4在弹簧片3恢复力的作用下跟随水流一起振动。因此，线圈8和永久磁铁7之间相对运动，进而切割永久磁铁7的磁感线，也就是说永久磁铁7和线圈8的相对运动速度等于振动体的振动速度,水流激振模块9输出正比于振动速度的电压信号。

上钢护筒(与水流动方向相反的钢护筒面)内部设有锁紧模块13，锁紧模块13设在顶紧螺栓10的正上方，锁紧模块13包括：挡板15、L型台19、支撑台和电磁铁12。锁紧模块13的左侧设有开口，开口设在上钢护筒的侧壁上，即设在上钢护筒的背面，挡板15是用于挡住开口的，挡板15的上端设有卡扣，上钢护筒设有卡槽，卡扣和卡槽相互配合，挡板15的下端铰接在L型台19的上端，L型台19设在挡板15的正下方，L型台19上设有滑轨，滑轨上设有滑动连接的铁球11。L型台19的右侧设有支撑台，支撑台上设有电磁铁12，且L型台19与支撑台之间设有通道14，通道14与顶紧螺栓10的螺纹处对应设置。

下钢护筒上还设有控制模块，控制模块包括单片机和继电器。导线通过水流激振模块9的导线接口1与单片机的输入端连接，继电器的输入端与单片机输出端相连，电磁铁12设在继电器的供电线路上。

在水流持续冲击水流激振模块9，具体为冲击顶杆4时，顶杆4在弹簧16恢复力的作用下跟随水流一起振动，使得线圈8和永久磁铁7之间相对运动，进而产生电信号，将信号传递控制模块，即传递给单片机，单片机发出指令，使得电磁铁12通电，电磁铁12通电具有磁性，吸附铁球11，铁球11落入通道14处进而抵紧顶紧螺栓10。这样的设定将水流的震动信号转换成电信号，自动将顶紧螺栓10顶紧，减小顶紧螺栓10脱落的安全隐患。当需要拆卸挡板15时，可以卡扣和卡槽解开，控制挡板15向上转动，将球体从通道14处取出（或通过磁铁吸附），方便拆卸顶紧螺栓10。

水流激振模块9、控制模块和锁紧模块13的相互配合，将水流的震动信号转换成电信号，在水流湍急时，自动将顶紧螺栓10顶紧，减小顶紧螺栓10脱落的安全隐患。与此同时，锁紧模块13的设置在水流湍急时可以自动锁紧顶紧螺栓10，同时，挡板15的活动设置方便随时取出铁球11，方便顶紧螺栓10的拆卸，保证了在水流湍急时顶紧螺栓10，不影响顶紧螺栓10的拆卸。

为了保证铁球11只有在电磁铁12通电的情况下落入通道14处，L型台19上的滑轨设置成从右到左的倾斜状，使得球体滑动在滑轨的最左侧，保证电磁铁12通电时，球体再落入通道14处。顶紧螺栓10上设有防水涂层。以增加顶紧螺栓10的抗腐蚀性，增加顶紧螺栓10的使用寿命。滑轨的倾斜角度为30°。此角度铁球11不容易滑落。

具体操作时，在水流持续冲击水流激振模块9，具体为冲击顶杆4时，顶杆4在弹簧16恢复力的作用下跟随水流一起振动，使得线圈8和永久磁铁7之间相对运动，进而产生电信号，将信号传递控制模块，即传递给单片机，单片机发出指令，使得锁紧模块13工作，即使得电磁铁12通电，电磁铁12通电具有磁性，吸附铁球11，铁球11落入通道14处进而抵紧顶紧螺栓10。这样的设定将水流的震动信号转换成电信号，自动将顶紧螺栓10顶紧，减小顶紧螺栓10脱落的安全隐患。

顶紧螺栓10上设有凹槽18，凹槽18与通道14对应设置，即通道14设在凹槽18的正上方，通道14处设有顶紧块17，顶紧块17的两端分别与L型台19和支撑台之间设有弹簧16，球体掉落时，将顶紧块17顶入到顶紧螺栓10的凹槽18上，使得顶紧块17与顶紧螺栓10之间顶紧，保证顶紧螺栓10的张紧效果。弹簧16的设定支撑了顶紧块17，顶紧块17与凹槽18对应设置，以保证顶紧块17可以落入凹槽18内部。顶紧块17上设有防滑螺纹，进而增加与顶紧螺栓10之间的摩擦力，保证顶紧块17顶紧螺栓10的效果更好，顶紧块17底部设有防水胶，以保证顶紧块17粘在顶紧螺栓10上，使得顶紧块17紧密的卡住顶紧螺栓10上，不容易脱落，保证顶紧螺栓10的紧密型。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (4)

1.一种桥梁水下桩基施工的钢护筒保护装置，包括：钢护筒；

所述钢护筒从上至下分别为上钢护筒、中钢护筒和下钢护筒；

所述上钢护筒上设有顶紧螺栓；

其特征在于，还包括：水流激振模块、锁紧模块和控制模块；

所述水流激振模块设在下钢护筒上，包括壳体、导线接口、芯轴、弹簧片、顶杆、限幅块、球铰链、永久磁铁和线圈；

所述壳体固定设在下钢护筒上，所述顶杆与下钢护筒的背面对应设置；

所述锁紧模块设在上钢护筒上，所述锁紧模块设在顶紧螺栓的正上方，所述锁紧模块包括：挡板、L型台、支撑台和电磁铁；

所述挡板的上端设有卡扣，所述上钢护筒设有卡槽，卡扣和卡槽相互配合，所述挡板的下端铰接在L型台的上端；

所述L型台上设有滑轨，所述滑轨上设有滑动连接的铁球；

所述支撑台设在L型台的右侧且L型台与支撑台之间设有通道，所述支撑台上设有电磁铁，所述通道与顶紧螺栓的螺纹处对应设置；

所述控制模块设在下钢护筒上，包括单片机和继电器，导线通过水流激振模块的导线接口与单片机的输入端连接，继电器的输入端与单片机输出端相连，电磁铁设在继电器的供电线路上；

所述滑轨倾斜设置；

所述顶紧螺栓上设有凹槽，凹槽与通道对应设置；通道处设有顶紧块，顶紧块的两端分别与L型台和支撑台之间设有弹簧，顶紧块与凹槽对应设置；

永久磁铁的磁力线通过导磁的壳体支架、工作气隙构成磁回路，永久磁铁中孔内的芯轴与其一端固定的线圈构成质量系统，使用时使得壳体固定设在下钢护筒上，顶杆正对钢护筒背面的水流，水流顶着顶杆，顶杆在弹簧片恢复力的作用下跟随水流一起振动，线圈和永久磁铁之间相对运动，进而切割永久磁铁的磁感线，永久磁铁和线圈的相对运动速度等于振动体的振动速度,水流激振模块输出正比于振动速度的电压信号。

2.根据权利要求1所述的一种桥梁水下桩基施工的钢护筒保护装置，其特征在于，所述顶紧块上设有防滑螺纹。

3.根据权利要求1所述的一种桥梁水下桩基施工的钢护筒保护装置，其特征在于，所述顶紧螺栓上设有防水涂层。

4.根据权利要求1所述的一种桥梁水下桩基施工的钢护筒保护装置，其特征在于，所述滑轨的倾斜角度为30°。