CN114482041A - 一种智能地锚桩及其工作方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种智能地锚桩，包括锚桩本体、测力装置和指针，指针可上下移动的安装于锚桩本体的中部，测力装置固定安装于锚桩本体的下部并与指针的下端连接，以使得在锚桩本体使用的过程中，测力装置适于在挡土的接触下驱动指针进行移动，进而得以通过指针的上端位置得到挡土对锚桩本体的挡土力。本申请的有益效果：通过在锚桩本体上安装测力装置，以使得锚桩本体在插入地面的过程中，通过土壤对测力装置的挤压来带动指针进行移动，进而可以根据指针的移动量以及锚桩本体的插入深度来得到锚桩本体所受的挡土力，并且在锚桩本体使用的过程中通过挡土力的变化来判断锚桩本体的安装是否失效。

Description

一种智能地锚桩及其工作方法
技术领域
本申请涉及输电线路建设工程领域，尤其是涉及一种地锚桩。
背景技术
地锚桩是一种广泛使用的锚固设施，使用中的地锚桩必须要有足够的锚固力、便捷的拴系，地锚桩使用前必须进行校核。地锚桩校核一般有计算校核和牵引校核两种方式。其中计算校核就是测定土壤比压值然后乘以挡土面积，即可得出地锚桩的挡土强度，考虑一定的安全裕度(一般地锚的安全系数取2)，满足校核要求就可以放心的使用地锚桩了。
但是在实际的使用过程中，由于地锚桩是人工设置的锚固设施，受气象、地质、使用方法的影响较大。判断地锚桩是否失效或锚固力降低也是地锚桩使用中需要特别注意的事项。而现有的地锚桩均没有上述的功能，所以现在急需一种能够自行判断是否失效的智能地锚桩。
发明内容
本申请的其中一个目的在于提供一种智能地锚桩，能够自行的检测地锚桩在使用过程中是否失效。
本申请的其中一个目的在于提供一种智能地锚桩的工作方法，能够智能化的自行计算出地锚桩的锚固强度，从而实现对地锚桩是否失效进行判断。
本申请的其中一个目的在于提供一种地锚桩的测力显示装置，能够在地锚桩使用的过程中，自动显示地锚桩所受的挡土力的值。
为达到上述的至少一个目的，本申请采用的技术方案为：一种智能地锚桩，包括锚桩本体、测力装置和指针，所述指针可上下移动的安装于所述锚桩本体的中部，所述测力装置固定安装于所述锚桩本体的下部并与所述指针的下端连接，以使得在所述锚桩本体使用的过程中，所述测力装置适于在挡土的接触下驱动所述指针进行移动，进而得以通过所述指针的上端位置得到挡土对所述锚桩本体的挡土力，从而根据所述锚桩本体在使用过程中所受挡土力的变化来判断所述锚桩本体是否失效。
优选的，所述测力装置包括罩壳、探针和弹簧，所述罩壳固定安装于所述锚桩本体，所述探针可移动的安装于所述罩壳，所述指针的下端穿过所述罩壳与所述探针的上端进行连接，所述弹簧安装于所述罩壳内并套接于所述指针，所述弹簧的上端与所述罩壳相抵，所述弹簧的下端与所述探针相抵，以使得所述锚桩本体在使用的过程中，所述探针通过下端与挡土进行挤压接触，进而得以压缩所述弹簧的同时带动所述指针进行移动，从而实现对所述锚桩本体挡土力的直接检测。
优选的，所述罩壳与所述锚桩本体之间设置有闭合的安装腔，所述安装腔的下端设置有滑道，所述探针可滑动的安装于所述安装腔，且所述探针的下端适于穿过所述滑道位于所述罩壳的下端外部，进而方便所述锚桩本体在使用的过程中与挡土进行接触。
优选的，所述指针的下端设置有螺纹段，所述探针的上端设置有螺纹孔，所述指针适于通过下端与所述探针的上端进行可拆卸的螺纹连接；所述弹簧始终位于所述安装腔内。
优选的，所述锚桩本体的上部设置有标尺线，所述标尺线上包括有对应的变形量刻度和挡土力数值，以使得当所述指针移动时，通过所述指针上端所处的位置可以直接得到弹簧的形变量和对应的挡土力大小。
优选的，所述锚桩本体的下端设置有斜切面，斜切面的斜切角度为α，α的取值为20°至45°，通过斜切面可以方便所述锚桩本体插入挡土以进行安装。
优选的，所述探针的下端也设置有斜切面，斜切面的斜切角度为β，β的取值为20°至45°，通过斜切面可以方便所述探针顺利的撇开挡土，以防止挡土挤压产生额外压强值。
优选的，所述锚桩本体包括砧头和角钢板，所述角钢板的截面呈L型，所述砧头焊接于角钢板的顶部，以使得通过所述砧头来方便将所述角钢板插入地面内；所述指针和所述测力装置均安装于所述角钢板的内侧壁。
一种智能地锚桩的工作方法，包括如下步骤：
S100：将测力装置和指针对应安装于锚桩本体上，以保证弹簧为自由长度且与探针接触无游隙；
S200：将锚桩本体插入地面内，可以得到锚桩本体插入地面的深度H，以及从锚桩本体上直接读取到弹簧的变形量x；
S300：通过锚桩本体的最大宽度L与插入深度H的乘积可以得到锚桩本体的挡土面积S；同时根据弹簧的弹性模量k，可以得到土壤比压值A＝kx/S1，其中S1为探针的截面积；最终得到锚桩本体所受的挡土力F＝A·S；
S400：将锚桩本体插入地面的深度H设为定值，从而可以根据锚桩本体位于深度H位置时所受的挡土力F与锚桩本体不失效所需的最小挡土力Fmin进行对比；若F大于等于Fmin，则表示此时锚桩本体的安装是合格的；若F小于Fmin，则表示此时锚桩本体的安装失效。
优选的，所述智能地锚桩的工作方法还包括如下步骤：
S500：当锚桩本体被合格插入地面后，实时的对锚桩本体上指针的位置进行检测，以使得当锚桩本体周围的土壤由于雨水浸润、地下水上抬或其它原因造成挡土力不足时能够自行进行报警。
与现有技术相比，本申请的有益效果在于：
(1)通过在锚桩本体上安装测力装置，以使得锚桩本体在插入地面的过程中，通过土壤对测力装置的挤压来带动指针进行移动，进而可以根据指针的移动量以及锚桩本体的插入深度来得到锚桩本体所受的挡土力。
(2)通过锚桩本体在安装过程中测力装置中弹簧的形变量来得到锚桩本体所受的土壤比压值，从而通过该土壤比压值以及锚桩本体的挡土面积，可以得到锚桩本体的挡土力的测量值；通过将该测量值与锚桩本体的不失效最小挡土力进行对比来判断此时锚桩本体是否失效。
(3)通过将指针与探针进行连接，进而在探针受力土壤的挤压进行压缩弹簧的移动时，可以同步带动指针也进行移动，进而可以于地面之上通过观察指针上端的位于标尺线的位置来判断弹簧的压缩量，进而方便对土壤比压值的计算。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明图1中局部A处放大示意图。
图3为本发明的俯视图。
图4为本发明中测力装置的结构示意图。
图5为本发明中测力装置的侧视图。
图6为本发明中罩壳的结构示意图。
图7为本发明中探针的结构示意图。
图8为本发明中指针的结构示意图。
图9为本发明使用过程中的受力状态示意图。
图中：锚桩本体1、砧头11、标尺线120、指针2、螺纹段21、测力装置3、罩壳31、安装腔310、滑道311、探针32、螺纹孔320、弹簧33、螺栓400。
具体实施方式
下面，结合具体实施方式，对本申请做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
在本申请的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”、“横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本申请的具体保护范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
如图1至图9所示，本申请的其中一个方面提供了一种智能地锚桩，包括锚桩本体1和测力显示装置，测力显示装置包括测力装置3和指针2。其中指针2可上下移动的安装于锚桩本体1的中部，测力装置3固定安装于锚桩本体1的下部并与指针2的下端进行连接。当锚桩本体1进行插地使用时，在锚桩本体1插入地面的过程中，测力装置3随锚桩本体1一同插入地面，从而测力装置3在挡土的接触下可以驱动指针2进行移动，进而在地面之上可以通过观察指针2的上端位置，以得到挡土对锚桩本体1的挡土力，通过该挡土力可以直接得到锚桩本体1的安装是否合格；并且在后续的锚桩本体1的继续使用过程中，还可以根据指针2上端位置的变化来监测锚桩本体1所受挡土力的变化，从而来判断锚桩本体1是否在周围的土壤由于雨水浸润、地下水上抬或其它原因造成松软后发生失效。
本实施例中，如图1、图4至图7所示，测力装置3包括罩壳31、探针32和弹簧33，罩壳31可以通过一对螺栓400固定安装于锚桩本体1，以使得罩壳31与锚桩本体1的侧壁形成闭合空间，以避免在锚桩本体1在插入地面的过程中，土壤直接对安装于罩壳31内的弹簧33和指针2进行接触。探针32可移动的安装于罩壳31，探针32的下端伸至罩壳31的外部，指针2的下端穿过罩壳31与探针32的上端进行连接，弹簧33安装于罩壳31内并套接于指针2，弹簧33的上端与罩壳31相抵，弹簧33的下端与探针32相抵，以使得锚桩本体1在插入地面的过程中，探针32可以通过下端与挡土进行挤压接触，进而探针32可以相对于锚桩本体1进行向罩壳31内部的移动，从而可以压缩弹簧33的同时还带动指针2进行移动，以实现对锚桩本体1所受挡土力的直接检测。
具体的，如图4至图6所示，罩壳31与锚桩本体1的侧壁之间设置有闭合的安装腔310，安装腔310的下端设置有滑道311，探针32可滑动的安装于安装腔310，且探针32的下端可以穿过滑道311位于罩壳31的下端外部，进而方便锚桩本体1在使用的过程中探针32可以与挡土进行良好的接触。
本实施例中，如图7和图8所示，指针2的下端设置有螺纹段21，探针32的上端设置有螺纹320。指针2可以通过下端的螺纹段21与探针32上端的螺纹孔320进行可拆卸的螺纹连接，进而可以方便指针2的安装。在探针32受到挡土的挤压进行移动的过程中，弹簧33始终位于安装腔310内，以避免弹簧33与罩壳31外部的挡土进行接触，从而提高检测的精度。
可以理解的是，由于测力装置3会随着锚桩本体1一通插入地面，从而不方便对测力装置3的弹簧33的压缩量进行观察，所以通过一指针2与探针32进行连接，以使得通过观察指针2的上端位移量来代替观察弹簧33的压缩量，进而在保证检测精度的同时还可以方便进行观察。
本实施例中，如图1和图2所示，锚桩本体1的上部设置有标尺线120，标尺线120上包括有对应的变形量刻度和挡土力数值，以使得当指针2移动时，通过指针2上端所处的位置可以直接得到弹簧33的形变量和对应的挡土力大小。
可以理解的是，标尺线120的数量可以设置有多个，以适应不同的锚桩本体1的安装要求。例如图2所示，标尺线120的数量为两个，每个标尺线120上挡土力的数值可以根据对应位置的变形量刻度对于的弹簧33的形变量直接计算得到，弹簧33的形变量数值可以根据指针2上端位于变形量刻度的具体位置进行读取。通过设置的变形量刻度和挡土力数值可以方便锚桩本体1在使用的过程中，直接对锚桩本体1实时的挡土力以及土壤比压值进行读取。
本实施例中，如图1所示，锚桩本体1的下端设置有斜切面，斜切面的斜切角度为α，α的取值为20°至45°，通过斜切面可以方便锚桩本体1顺利的插入挡土以进行安装。
可以理解的是，斜切角度越小虽然越容易锚桩本体1的安装，但是其对后续锚桩本体1的土壤比压值的计算影响越大，即导致锚桩本体1的实际挡土面积与理论挡土面积的差值增大。而斜切角度越大对锚桩本体1的插入效果的便利性越小。所以综上所述，斜切角度的优选值为30°。
本实施例中，如图7所示，探针32的下端也设置有斜切面，斜切面的斜切角度为β，β的取值为20°至45°，通过斜切面可以方便探针32顺利的撇开挡土，以防止挡土挤压产生额外压强值。
可以理解的是，探针32的斜切角度的优选值与锚桩本体1的相同均为30°。
本实施例中，如图1和图3所示，锚桩本体1包括砧头11和角钢板，角钢板的截面呈L型，以使得角钢板可以获得挡土所需的最大宽度L。砧头11焊接于角钢板的顶部，以方便通过榔头砸击砧头11将角钢板插入地面内。指针2和测力装置3均安装于角钢板的内侧壁。
可以理解的是，角钢板L型的内包围的侧壁为内侧壁，外包围的侧壁为外侧壁。
本申请的另一个方便提供了一种智能地锚桩的工作方法，如图9所示，主要包括如下步骤：
S100：将测力装置3和指针2对应安装于锚桩本体1上，以保证弹簧33为自由长度且与探针32接触无游隙，若出现了游隙较大的情况，可以通过加装垫片来消除游隙。
S200：将锚桩本体1插入地面内，可以得到锚桩本体1插入地面的深度H，以及从锚桩本体1上直接读取到弹簧33的变形量x。
S300：通过锚桩本体1的最大宽度L与插入深度H的乘积可以得到锚桩本体1的挡土面积S；同时根据弹簧33的弹性模量k，可以得到土壤比压值A＝kx/S1，其中S1为探针32的截面积；最终得到锚桩本体1所受的挡土力F＝A·S＝kxS/S1。
S400：将锚桩本体1插入地面的深度H设为定值，从而可以根据锚桩本体1位于深度H位置时所受的挡土力F与锚桩本体1不失效所需的最小挡土力Fmin进行对比；若F大于等于Fmin，则表示此时锚桩本体1的安装是合格的；若F小于Fmin，则表示此时锚桩本体1的安装失效。
可以理解的是，锚桩本体1不失效的最小挡土力Fmin考虑了锚桩本体1设计时的安全系数2，当然，本实施例中，对于挡土力的计算为理论计算，与实际的计算还是存在一定的偏差，故而安全系数可以设置的更高至2.5。
本实施例中，对于挡土力的检测计算，可以通过具体的参数进行说明：
本申请中，角钢板的长度为1.3m，角钢板的截面尺寸为100mm*100mm*10mm，故而角钢板的挡土最大宽度L约为140mm，同时角钢板的常用插入深度H为1m。探针32的断面尺寸为10mm*10mm的标准砧块，故而断面的截面积S1为1cm2。弹簧33为的弹性模量k＝10N/cm的强力弹簧。
故而通过上述的参数可以计算得到挡土面积S＝1400cm2，土壤比压值A＝10x(N/cm3)，最终得到挡土力的计算表达式F＝A·S＝14000x(N/cm)，即挡土力的值与弹簧33的形变量呈线性的正比关系。根据上述的挡土力F与弹簧33形变量x的关系式，可以得到当弹簧33的变形量每增加1cm时，挡土力F的值大小增加14000N＝14kN。进而可以对标尺线120的变形量刻度以及对应的挡土力数值进行标记，以方便锚桩本体1在插入地面的过程中，可以通过指针2上端的位置直接读取弹性33的形变量和对应的挡土力的值，故而只需将读取的值与锚桩本体1位于1m深度时所需的最小挡土力Fmin进行对比即可。若此时测量值F大于等于Fmin，则表示此时锚桩本体1的安装是合格的；若此时的测量值F小于Fmin，则表示锚桩本体1插入的地面土壤较为的松软导致锚桩本体1的安装不合格，此时可以通过增加锚桩本体1的插入深度或更换插入地点来重新进行安装，以保证安装后的锚桩本体1是合格的。
本实施例中，的智能地锚桩的工作方法还包括如下步骤：
S500：当锚桩本体1被合格插入地面后，实时的对锚桩本体1上指针2的位置进行检测，以使得当锚桩本体1周围的土壤由于雨水浸润、地下水上抬或其它原因造成挡土力不足时能够自行进行报警。
可以理解的是，当锚桩本体1合格的安装入地面后，探针32与挡土处于挤压状态，此时弹簧33也处于压缩状态，即此时弹簧33的弹力与挡土的挤压力平衡。而当锚桩本体1周围的土壤由于雨水浸润、地下水上抬或其它原因造成松软后，挡土对探针32的挤压力缩小，进而弹簧33的弹力会带动探针32下移以进行适当的复位，从而平衡挡土的挤压力，探针32的下移会带动指针2也进行同步下移，进而指针2上端所处的位置会发生变化，此时可以通过检测装置根据指针2的位置变化得到此时锚桩本体1所受挡土力的值的变化，若锚桩本体1的值变化至小于Fmin，可以及时的进行报警，以避免发生安全事故。
本实施例中，若锚桩本体1在进行安装插入的过程中，探针32遇到硬质物体会导致测出的数据不真实。故而锚桩本体1在安装后进行使用前必须进行牵引校核。牵引校核为本领域的常规技术手段，不在此进行阐述。
以上描述了本申请的基本原理、主要特征和本申请的优点。本行业的技术人员应该了解，本申请不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本申请的原理，在不脱离本申请精神和范围的前提下本申请还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本申请的范围内。本申请要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (10)

1.一种智能地锚桩，其特征在于，包括：
锚桩本体；
指针，所述指针可上下移动的安装于所述锚桩本体的中部；以及
测力装置，所述测力装置固定安装于所述锚桩本体的下部并与所述指针的下端连接；
所述锚桩本体在使用的过程中，所述测力装置适于在挡土的接触下驱动所述指针进行移动，进而得以通过所述指针的上端位置得到挡土对所述锚桩本体的挡土力。
2.如权利要求1所述的智能地锚桩，其特征在于：所述测力装置包括：
罩壳，所述罩壳固定安装于所述锚桩本体；
探针，所述探针可移动的安装于所述罩壳，所述指针的下端穿过所述罩壳与所述探针的上端进行连接；以及
弹簧，所述弹簧安装于所述罩壳内并套接于所述指针，所述弹簧的上端与所述罩壳相抵，所述弹簧的下端与所述探针相抵，以使得所述锚桩本体在使用的过程中，所述探针适于压缩所述弹簧的同时带动所述指针进行移动。
3.如权利要求2所述的智能地锚桩，其特征在于：所述罩壳与所述锚桩本体之间设置有闭合的安装腔，所述安装腔的下端设置有滑道，所述探针可滑动的安装于所述安装腔，且所述探针的下端适于穿过所述滑道位于所述罩壳的下端外部。
4.如权利要求3所述的智能地锚桩，其特征在于：所述指针适于通过下端与所述探针的上端进行可拆卸的螺纹连接；所述弹簧始终位于所述安装腔内。
5.如权利要求1所述的智能地锚桩，其特征在于：所述锚桩本体的上部设置有标尺线，所述标尺线上包括有对应的变形量刻度和挡土力数值。
6.如权利要求1所述的智能地锚桩，其特征在于：所述锚桩本体的下端设置有斜切面，斜切面的斜切角度为α，α的取值为20°至45°。
7.如权利要求2所述的智能地锚桩，其特征在于：所述探针的下端也设置有斜切面，斜切面的斜切角度为β，β的取值为20°至45°。
8.如权利要求1-7任一项所述的智能地锚桩，其特征在于：所述锚桩本体包括砧头和角钢板，所述角钢板的截面呈L型，所述砧头焊接于角钢板的顶部；所述指针和所述测力装置均安装于所述角钢板的内侧壁。
9.一种智能地锚桩的工作方法，其特征在于，包括如下步骤：
S100：将测力装置和指针对应安装于锚桩本体上，以保证弹簧为自由长度且与探针接触无游隙；
S200：将锚桩本体插入地面内，可以得到锚桩本体插入地面的深度H，以及从锚桩本体上直接读取到弹簧的变形量x；
S300：通过锚桩本体的最大宽度L与插入深度H的乘积可以得到锚桩本体的挡土面积S；同时根据弹簧的弹性模量k，可以得到土壤的比压值A＝kx/S1，其中S1为探针的截面积；最终得到锚桩本体所受的挡土力F＝A·S。
S400：将锚桩本体插入地面的深度H设为定值，从而可以根据锚桩本体位于深度H位置时所受的挡土力F与锚桩本体不失效所需的最小挡土力Fmin进行对比；若F大于等于Fmin，则表示此时锚桩本体的安装是合格的；若F小于Fmin，则表示此时锚桩本体的安装失效。
10.如权利要求9所述的智能地锚桩的工作方法，其特征在于：还包括如下步骤：
S500：当锚桩本体被合格插入地面后，实时的对锚桩本体上指针的位置进行检测，以使得当锚桩本体周围的土壤由于松软造成挡土力不足时能够自行进行报警。
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