CN116624454B - 一种可调式模块化模型桩内壁应变片粘贴装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可调式模块化模型桩内壁应变片粘贴装置及使用方法，包括长度可调的伸缩杆，伸缩杆的头端连接有用于粘贴应变片的径向限位及粘贴组件、尾端连接有用于调节径向限位及粘贴组件的拉伸组件；径向限位及粘贴组件包括相背设置的上限位模块和下限位模块，上限位模块和下限位模块之间的距离可调，上限位模块的顶面和下限位模块的底面相背且分别抵靠模型桩桩体内壁；拉伸组件包括沿伸缩杆布设的拉绳，拉绳的头端连接轴向受拉滑块，拉绳用于拉动轴向受拉滑块移动；拉绳的尾端延伸至伸缩杆尾端，连接有拉伸组件，拉伸组件用于盘绕收卷拉绳。在切割模型桩的前提下，通过本发明可在模型桩内壁精确粘贴应变片。

Description

一种可调式模块化模型桩内壁应变片粘贴装置及使用方法

技术领域

本发明属于建筑工程技术领域，具体涉及一种可调式模块化模型桩内壁应变片粘贴装置及使用方法。

背景技术

在建筑工程技术领域的桩基础模型试验中，常采用管状金属模型桩进行桩基础模型试验，为测得桩身轴力，需要在桩体表面粘贴应变片进行监测，桩体粘贴应变片分桩身外壁粘贴和桩身内壁粘贴两种。

桩身外壁粘贴应变片操作方便，可精确控制应变片的粘贴位置；但是由于桩身外壁与土体接触，粘贴在桩身外壁的应变片受摩擦力影响容易坏损，导致收集的数据出现残缺。

桩身内壁粘贴应变片有两种方式，其一为将桩体沿轴向切割成两半，在桩身内壁粘贴应变片后重新焊接；其二为采用气囊挤压粘贴应变片，两种方式各有不足之处：第一种方法使用极其不便，需要专用切割设备，操作难度较大。第二种方式，气囊在充气鼓胀时具有随机性，可能发生应变片倾斜，无法精确控制应变片的粘贴位置。

发明内容

本发明提供了一种可调式模块化模型桩内壁应变片粘贴装置及使用方法，目的在于解决在切割模型桩的前提下，目前难以在模型桩内壁精确粘贴应变片的问题。

为此，本发明采用如下技术方案：

一种可调式模块化模型桩内壁应变片粘贴装置，包括长度可调的伸缩杆，伸缩杆的头端连接有用于粘贴应变片的径向限位及粘贴组件、尾端连接有用于调节径向限位及粘贴组件的拉伸组件；

所述径向限位及粘贴组件包括相背设置的上限位模块和下限位模块，上限位模块和下限位模块之间的距离可调，上限位模块的顶面和下限位模块的底面相背且分别抵靠模型桩桩体内壁；上限位模块上连接有粘贴升降块，粘贴升降块的顶面由上限位模块顶面穿出，粘贴升降块用于粘贴固定应变片；粘贴升降块移动至最高点时高于上限位模块顶面，粘贴升降块移动至最低点时低于上限位模块顶面；粘贴升降块下方设有轴向受拉滑块，轴向受拉滑块移动时带动粘贴升降块上下移动；

拉伸组件包括沿伸缩杆布设的拉绳，拉绳的头端连接轴向受拉滑块，拉绳用于拉动轴向受拉滑块移动；拉绳的尾端延伸至伸缩杆尾端，连接有拉伸组件，拉伸组件用于盘绕收卷拉绳。

进一步地，所述上限位模块包括横截面为U形的长条状壳体，壳体尾端连接有竖直的后堵板，壳体前端连接有竖直的前堵板，壳体中上部连接有水平堵板，水平堵板中心设有孔洞；

轴向受拉滑块设于壳体内腔底部，粘贴升降块设于轴向受拉滑块上方，粘贴升降块呈凸块状，凸块的顶面从水平堵板的孔洞内穿出；轴向受拉滑块和粘贴升降块接触面呈斜面，轴向受拉滑块左右移动时带动粘贴升降块上下移动；前堵板前方设有圆孔，拉绳的头端从圆孔穿入至上限位模块内并连接轴向受拉滑块；

伸缩杆的头端与前堵板固定连接；

下限位模块包括横截面为U形的长条状壳体。

进一步地，所述轴向受拉滑块尾部与后堵板之间设有若干水平复位弹簧，拉绳带动轴向受拉滑块移动后水平复位弹簧带动轴向受拉滑块复位；

粘贴升降块顶面与水平堵板底面之间设有若干竖直复位弹簧，粘贴升降块上下移动时竖直复位弹簧带动粘贴升降块复位。

进一步地，所述上限位模块底面和下限位模块顶面之间连接有至少两个竖直升降杆，竖直升降杆的中部连接有锁紧螺杆。

进一步地，所述长条状壳体与桩体内壁接触的两条长边上包裹有橡胶条。

进一步地，所述拉伸组件包括固定板、棘轮和棘轮挡块，固定板顶部与伸缩杆尾端可拆卸连接；棘轮连接于固定板上，棘轮转轴上固定有绕线转盘，拉绳盘绕固定于绕线转盘上。

进一步地，所述固定板背面连接有横截面为L形的背板，背板下端的折弯边与固定板下沿焊接；绕线转盘设于固定板和背板之间。

进一步地，所述固定板和背板的顶部固定有伸缩杆连接件，伸缩杆尾端穿入至伸缩杆连接件内，伸缩杆连接件上连接有用于固定伸缩杆的紧固螺丝。

进一步地，所述伸缩杆上连接有限位滑块，限位滑块上连接有限位卡槽；限位卡槽用于标定伸缩杆伸入模型桩的深度，以及对准模型桩的应变片粘贴中轴线。

一种可调式模块化模型桩内壁应变片粘贴装置的使用方法，包括以下步骤：

S1.选取试验用空心模型桩，清理模型桩内壁；

S2.调节上限位模块和下限位模块之间的距离，使上限位模块顶面和下限位模块底面紧密贴合于模型桩内壁；

S3.根据应变片的粘贴位置，调整伸缩杆的标定长度并固定；

S4.在上限位模块顶部涂抹应变片背胶，再将应变片轻微粘贴于背胶上；

S5.将上限位模块和下限位模块整体伸入模型桩内，直至到达伸缩杆的标定长度处；调整应变片中心位于预定粘贴轴线中心；

通过棘轮拉紧拉绳，带动粘贴升降块向上移动将应变片粘贴至模型桩内壁，静置一定时间，松开棘轮时粘贴升降块下降复位；

最后退出该装置。

本发明的有益效果在于：

1.本发明中应变片粘贴机构在施力以后，仅仅发生沿管内径向的位移且所用距离较短即可完成应变片的按压粘贴，可以达到精准控制粘贴位置的效果；相比于现有杠杆结构或气囊结构，杠杆结构粘贴位置会因管状桩体内径不同导致杠杆转动角度不同，影响定位；对于气囊结构在充气鼓胀时具有随机性，可能发生应变片倾斜。本发明在应变片精确定位上明显优于其他已有产品；

2.本发明适用于不同型号规格的管状模型桩，通过调整上限位模块和下限位模块的间距，使该装置适配不同管径的模型桩；通过调整伸缩杆的长度，使该装置适配不同长度的模型桩；

3.本发明上、下限位模块的壳体截面为U形，U形两端接触模型桩内壁，应变片低于U形的两端，可防止粘贴应变片时对对向应变片产生磨损、滑擦等现象，以免破坏应变片性能；

4. 为防止应变片表面施加的按压压力太大导致应变片局部受损引起数据不准确的现象发生，本发明拉绳上连接非线性弹簧，当弹簧上拉力值较大时弹簧以变形为主，拉力变化较小，从而使拉力处于相对恒定状态。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明径向限位及粘贴组件的结构示意图；

图3是图2的剖视图；

图4是本发明伸缩杆的结构示意图；

图5是本发明拉伸组件的结构示意图；

图6是图5的侧视图；

图中：

1-径向限位及粘贴组件；

11-上限位模块，111-竖直升降杆，112-伸缩杆固定接口，113-圆孔；

12-下限位模块，121-锁紧螺杆；

13-粘贴传动系统，131-轴向受拉滑块，132-粘贴升降块，133-竖直复位弹簧槽，134-竖直复位弹簧，135-水平复位弹簧，136-水平复位弹簧槽，14-防胶帽，15-胶条；

2-拉伸组件；

21-固定板，22-棘轮，221-绕线转盘；

23-棘轮挡块，24-紧固螺丝，25-伸缩杆连接件，26-拉绳，27-非线性弹簧；

3-伸缩杆；

31-初始伸长杆，311-挡帽，32-标准伸长杆，33-限位滑块，331-限位卡槽；332-限位滑块固定螺丝。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1所示，一种可调式模块化模型桩内壁应变片粘贴装置，包括长度可调的伸缩杆，伸缩杆的头端连接有用于粘贴应变片的径向限位及粘贴组件1、尾端连接有用于调节径向限位及粘贴组件1的拉伸组件2。

如图2和3所示，径向限位及粘贴组件1包括相背设置的上限位模块11和下限位模块12，上限位模块11和下限位模块12之间的距离可调，上限位模块11的顶面和下限位模块12的底面相背且分别抵靠模型桩桩体内壁。上限位模块11和下限位模块12均包括横截面为U形的长条状壳体，下限位模块12壳体呈空腔状。

为方便调节上限位模块11和下限位模块12的间距，上限位模块11壳体底面和下限位模块12壳体顶面之间连接有两个竖直升降杆111，竖直升降杆111的中部连接有锁紧螺杆121，拧松锁紧螺杆121，可调节竖直升降杆111的长度，从而调整上限位模块11和下限位模块12的间距。

上限位模块11壳体尾端连接有竖直的后堵板，壳体前端连接有竖直的前堵板，壳体中上部连接有水平堵板，水平堵板中心设有孔洞。轴向受拉滑块131设于壳体内腔底部，轴向受拉滑块131长度小于壳体长度；粘贴升降块132设于轴向受拉滑块131上方，粘贴升降块132用于粘贴固定应变片。粘贴升降块132的左右两端分别抵靠前堵板和后堵板，粘贴升降块132呈凸块状，凸块的顶面从水平堵板的孔洞内穿出，凸块的顶面上设有防胶帽14，通过防胶帽14粘贴应变片。轴向受拉滑块131和粘贴升降块132接触面呈斜面，轴向受拉滑块131左右移动时带动粘贴升降块132上下移动；粘贴升降块132移动至最高点时高于上限位模块11顶面，粘贴升降块132移动至最低点时低于上限位模块11顶面。

如图3所示，轴向受拉滑块131尾部与后堵板之间设有若干水平复位弹簧135和对应的水平复位弹簧槽136，轴向受拉滑块131向前移动后，水平复位弹簧处于受拉状态，水平复位弹簧带动轴向受拉滑块131后退复位。粘贴升降块132顶面与水平堵板底面之间设有若干竖直复位弹簧132和对应的竖直复位弹簧槽133，粘贴升降块132向上移动时，竖直复位弹簧处于受压状态，竖直复位弹簧带动粘贴升降块132向下移动复位。

如图1和4所示，伸缩杆包括初始伸长杆31、标准伸长杆32以及限位滑块33，初始伸长杆31前端与上限位模块11的前堵板中部固定连接不可转动，其后连接标准伸长杆32，也为固定连接不可转动，标准伸长杆32数量由使用需求决定。限位滑块33嵌套于标准伸长杆32末端，位置可滑动至所需位置后由限位滑块33固定螺丝紧固。限位滑块33上连接有限位卡槽331，限位卡槽331用于对准模型桩的应变片粘贴中轴线。

如图1所示，沿伸缩杆布设有拉绳26，拉绳26为钢丝绳材质。前堵板的下部设有圆孔113，拉绳26的头端从前堵板的圆孔113穿入至上限位模块11内，并连接轴向受拉滑块131，通过拉绳26拉动轴向受拉滑块131移动。

如图4-6所示，拉绳26的尾端绕过伸缩杆尾端连接有拉伸组件2，拉伸组件2包括固定板21、棘轮22和棘轮挡块23。固定板21背面连接有横截面为L形的背板，背板下端的折弯边与固定板21下沿焊接。棘轮22连接于固定板21前侧面，固定板21和背板之间设有绕线转盘221，绕线转盘221用于盘绕固定拉绳26，绕线转盘221的轴线与棘轮22的轴线固定连接。

固定板21和背板的顶部固定有伸缩杆连接件25，伸缩杆尾端穿入至伸缩杆连接件25内，伸缩杆连接件25上连接有用于固定伸缩杆的紧固螺丝。

为了提高径向限位及粘贴组件1的防滑性，上限位模块11和下限位模块12的长条状壳体与桩体内壁接触的两条长边上包裹有橡胶条15。

为调整拉绳26对轴向受拉滑块131施加的拉力大小，拉绳26的前端上连接有非线性弹簧27，拉绳26拉动时通过非线性弹簧27进行缓冲，以保证轴向受拉滑块131缓慢匀速移动，提高应变片的粘贴质量。

为便于拉绳26移动，标准伸长杆32杆壁上设有挡帽，拉绳26穿过各挡帽，挡帽为拉绳26提供导向作用。

一种可调式模块化模型桩内壁应变片粘贴装置的使用方法，包括以下步骤：

S1.选取试验所用空心模型桩，将其内壁应变片粘贴区域进行清洁处理，以便于应变片能够更好地粘附于模型桩内壁，并在桩体端部标注应变片中心定位线。

S2.调节竖直升降杆111的高度，从而调整下限位模块12和上限位模块11之间的距离，使上限位模块11顶面和下限位模块12底面与模型桩内壁相切，能够完全贴合于模型桩内壁（上限位模块胶条和下限位模块胶条与模型桩内壁之间不留空隙也不必挤压太紧）。

S3.在径向限位及粘贴系统右侧伸长杆固定接口固定初始伸长杆31，并在其后根据模型桩桩长及用户需求续接标准伸长杆32若干，并在标准伸长杆32端部嵌套限位滑块33，限位滑块33固定螺丝暂时处于松弛状态。

将标准伸长杆32端部嵌套进伸缩杆连接件25，并旋紧紧固螺丝，然后将钢丝线稍微绷紧穿入绕线转盘221并固定。

S4.在粘贴升降块132顶部嵌套防胶帽14，并在防胶帽14上涂抹应变片背胶（与防胶帽14中所述材料及粘贴应变片材料不同，只起临时固定作用），之后将应变片轻微粘贴于防胶帽14顶部表面。

S5.根据应变片在模型桩内的粘贴位置调整限位滑块33位置，使限位滑块33限位卡槽331距应变片粘贴区域中心距离与模型桩端部至应变片粘贴位置中心距离一致，随后旋紧限位滑块33固定螺丝，将应变片辅助粘贴装置整体伸入模型桩内，使模型桩端部边缘卡进限位卡槽331，且应变片中心定位线恰好与限位卡槽331中心线重合；

S6.沿可转动方向旋转棘轮22，使拉绳26缠绕于绕线转盘221上，持续旋转待非线性弹簧27产生一定形变后停止旋转并在此状态下保持约3 min（时间由应变片粘贴胶水完全凝固时间决定）待应变片完全粘贴于管壁内壁；

松开棘轮挡块23，使棘轮22朝松弛方向旋转，然后缓慢撤除应变片辅助粘贴装置，最后退出该装置，完成应变片粘贴。

Claims (10)

1.一种可调式模块化模型桩内壁应变片粘贴装置，其特征在于，包括长度可调的伸缩杆（3），伸缩杆（3）的头端连接有用于粘贴应变片的径向限位及粘贴组件（1）、尾端连接有用于调节径向限位及粘贴组件（1）的拉伸组件（2）；

所述径向限位及粘贴组件（1）包括相背设置的上限位模块（11）和下限位模块（12），上限位模块（11）和下限位模块（12）之间的距离可调，上限位模块（11）的顶面和下限位模块（12）的底面相背且分别抵靠模型桩桩体内壁；上限位模块（11）上连接有粘贴升降块（132），粘贴升降块（132）的顶面由上限位模块（11）顶面穿出，粘贴升降块（132）用于粘贴固定应变片；粘贴升降块（132）移动至最高点时高于上限位模块（11）顶面，粘贴升降块（132）移动至最低点时低于上限位模块（11）顶面；粘贴升降块（132）下方设有轴向受拉滑块（131），轴向受拉滑块（131）移动时带动粘贴升降块（132）上下移动；

拉伸组件（2）包括沿伸缩杆（3）布设的拉绳（26），拉绳（26）的头端连接轴向受拉滑块（131），拉绳（26）用于拉动轴向受拉滑块（131）移动；拉绳（26）的尾端延伸至伸缩杆（3）尾端，连接有拉伸组件（2），拉伸组件（2）用于盘绕收卷拉绳（26）。

2.根据权利要求1所述的可调式模块化模型桩内壁应变片粘贴装置，其特征在于，所述上限位模块（11）包括横截面为U形的长条状壳体，壳体尾端连接有竖直的后堵板，壳体前端连接有竖直的前堵板，壳体中上部连接有水平堵板，水平堵板中心设有孔洞；

轴向受拉滑块（131）设于壳体内腔底部，粘贴升降块（132）设于轴向受拉滑块（131）上方，粘贴升降块（132）呈凸块状，凸块的顶面从水平堵板的孔洞内穿出；轴向受拉滑块（131）和粘贴升降块（132）接触面呈斜面，轴向受拉滑块（131）左右移动时带动粘贴升降块（132）上下移动；前堵板下方设有圆孔（113），拉绳（26）的头端从圆孔（113）穿入至上限位模块（11）内并连接轴向受拉滑块（131）；

伸缩杆（3）的头端与前堵板固定连接；

下限位模块（12）包括横截面为U形的长条状壳体。

3.根据权利要求2所述的可调式模块化模型桩内壁应变片粘贴装置，其特征在于，所述轴向受拉滑块（131）尾部与后堵板之间设有若干水平复位弹簧（135），拉绳（26）带动轴向受拉滑块（131）移动后水平复位弹簧（135）带动轴向受拉滑块（131）复位；

粘贴升降块（132）顶面与水平堵板底面之间设有若干竖直复位弹簧（133），粘贴升降块（132）上下移动时竖直复位弹簧（133）带动粘贴升降块（132）复位。

4.根据权利要求2所述的可调式模块化模型桩内壁应变片粘贴装置，其特征在于，所述上限位模块（11）底面和下限位模块（12）顶面之间连接有至少两个竖直升降杆（111），竖直升降杆（111）的中部连接有锁紧螺杆（121）。

5.根据权利要求1所述的可调式模块化模型桩内壁应变片粘贴装置，其特征在于，长条状壳体与桩体内壁接触的两条长边上包裹有橡胶条。

6.根据权利要求1所述的可调式模块化模型桩内壁应变片粘贴装置，其特征在于，所述拉伸组件（2）包括固定板（21）、棘轮（22）和棘轮挡块（23），固定板（21）顶部与伸缩杆（3）尾端可拆卸连接；棘轮（22）连接于固定板（21）上，棘轮转轴上固定有绕线转盘（221），拉绳（26）盘绕固定于绕线转盘（221）上。

7.根据权利要求6所述的可调式模块化模型桩内壁应变片粘贴装置，其特征在于，所述固定板（21）背面连接有横截面为L形的背板，背板下端的折弯边与固定板（21）下沿焊接；绕线转盘（221）设于固定板（21）和背板之间。

8.根据权利要求6所述的可调式模块化模型桩内壁应变片粘贴装置，其特征在于，所述固定板（21）和背板的顶部固定有伸缩杆连接件，伸缩杆尾端穿入至伸缩杆连接件内，伸缩杆连接件上连接有用于固定伸缩杆的紧固螺丝。

9.根据权利要求1所述的可调式模块化模型桩内壁应变片粘贴装置，其特征在于，所述伸缩杆上连接有限位滑块（33），限位滑块（33）上连接有限位卡槽（331）；限位卡槽（331）用于标定伸缩杆伸入模型桩的深度，以及对准模型桩的应变片粘贴中轴线。

10.根据权利要求6所述的可调式模块化模型桩内壁应变片粘贴装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.选取试验用空心模型桩，清理模型桩内壁，在桩体端部标注应变片中心定位线；

S2.调节上限位模块（11）和下限位模块（12）之间的距离，使上限位模块（11）顶面和下限位模块（12）底面紧密贴合于模型桩内壁；

S3.根据应变片的粘贴位置，调整伸缩杆的标定长度并固定；

S4.在上限位模块（11）顶部涂抹应变片背胶，再将应变片轻微粘贴于背胶上；

S5.将上限位模块（11）和下限位模块（12）整体伸入模型桩内，直至到达伸缩杆的标定长度处；调整应变片中心位于步骤S1标注的应变片中心定位线；

S6.通过棘轮（22）拉紧拉绳（26），带动粘贴升降块（132）向上移动将应变片粘贴至模型桩内壁，静置一定时间，松开棘轮（22）时粘贴升降块（132）下降复位；

最后退出该装置。