CN203163954U - 一种测试混凝土结构频率的重锤装置 - Google Patents

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薛志成
王立涛
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Abstract

一种测试混凝土结构频率的重锤装置。属于工程结构动力测试技术领域。以解决目前无测试刚度较大混凝土结构频率的重锤装置问题。冲击衬垫中心处加工有六角形孔和安装孔，圆柱体锤身每相隔90°的母线上等间距分布多个径向螺纹孔，圆柱体锤身上呈180°设置的两条母线上的多个径向螺纹孔一一对应设置，圆柱体锤身的外侧面位于同一圆周上设有四个径向螺纹孔，位于同一圆周上并呈180°设置的两个径向螺纹孔各与一个手柄螺纹连接，安装螺栓的螺杆依次穿过第二弹簧垫、压电晶体力传感器及第一弹簧垫与圆柱体锤身的轴向螺纹孔螺纹连接，第二弹簧垫设置在冲击衬垫的安装孔内，安装螺栓的六角头设置在冲击衬垫的六角形孔内。本实用新型用于测试混凝土结构频率。

Description

一种测试混凝土结构频率的重锤装置
技术领域
本实用新型涉及一种测试混凝土结构频率的装置，属于工程结构动力测试技术领域。
背景技术
锤击法测试结构动力特性的原理是利用安装有传感器的力锤击打被测试的工程结构，记录力锤端和结构上特殊位置的振动信号，然后根据脉冲实验原理、模态识别理论以及付立叶变换等数值处理手段求得结构的固有频率、振型等参数。该方法是迅速求得结构模态参数的一种快速、简便、有效的方法。对于结构刚度特别大的厚板结构(如有水电站、核电站的厂房采用厚板结构，其板厚达到1m以上)，采用普通的力锤因为输入能量不足而无法测试出工程结构的自振特性。目前。测试刚度较大混凝土结构频率的重锤装置还是空白。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种测试混凝土结构频率的重锤装置，以解决目前无测试刚度较大混凝土结构频率的重锤装置的问题。
本装置在保证振动传感器与结构紧密结合的同时，主要考虑了两方面的因素。一是在保证单人能够操作的基础上，尽量增大锤头质量，确保输入更多的能量；二是设计多种结构形式的锤击头，以保证输入的脉冲波的脉冲宽度满足多种结构测试的要求。
实现上述目的，本实用新型采取的技术方案是：
一种测试混凝土结构频率的重锤装置，所述的重锤装置包括圆柱体锤身、压电晶体力传感器、安装螺栓、冲击衬垫、第一弹簧垫、第二弹簧垫及两个手柄，所述的冲击衬垫的一端面的中心处加工有与安装螺栓的六角头相配合的六角形孔和与第二弹簧垫相配合安装孔，圆柱体锤身的外侧面每相隔90°的母线上等间距分布多个径向螺纹孔，圆柱体锤身上呈180°设置的两条母线上的多个径向螺纹孔一一对应设置，且圆柱体锤身的外侧面位于同一圆周上设有四个径向螺纹孔，所述的位于同一圆周上并呈180°设置的两个径向螺纹孔各与一个手柄的一端螺纹连接，圆柱体锤身的锤头端面中心处设有轴向螺纹孔，压电晶体力传感器为环形，安装螺栓的螺杆依次穿过第二弹簧垫、压电晶体力传感器及第一弹簧垫与圆柱体锤身的轴向螺纹孔螺纹连接，第二弹簧垫设置在冲击衬垫的安装孔内，安装螺栓的六角头设置在冲击衬垫的六角形孔内。
优选的是，所述的圆柱体锤身的直径为100mm，圆柱体锤身的长度为800mm。
优选的是，位于圆柱体锤身的同一条母线上的多个径向螺纹孔的数量为七个。
优选的是，所述的手柄的手握段外形为圆台体。
优选的是，所述的冲击衬垫为金属冲击衬垫、尼龙冲击衬垫、毛毡冲击衬垫或橡胶冲击衬垫。
本实用新型相对于现有技术的有益效果是：
本实用新型是一种采用重锤测试刚度及质量都非常大的结构的自振特性的装置，可解决刚度较大混凝土结构的模态特性测试问题。使用该装置可以测试厚度超过1m的混凝土结构板以及截面高度超过2m的梁结构的自振频率、自振振型等动力特性，依据锤击法测试结构振动特性的原理，利用安装螺栓将压电晶体力传感器固定到圆柱体锤身的冲击端(即锤头端)，安装螺栓的六角头部加装冲击衬垫，再在圆柱体锤身的适当部位安装上手柄。本装置不仅可以测试结构的低频特性，而且可以通过变换冲击衬垫的性能测试结构的高频自振特性。
附图说明
图1为一种测试混凝土结构频率的重锤装置的整体结构主视图；
图2为图1中的A处放大图；
图3为图1所示圆柱体锤身的主视图；
图4为图3的俯视图；
图5为图3的左视图。
图中，圆柱体锤身1、手柄2、压电晶体力传感器3、安装螺栓4、冲击衬垫5、第一弹簧垫6、第二弹簧垫7、径向螺纹孔8、轴向螺纹孔9、圆台体2-1。
具体实施方式
具体实施方式一：如图1-图5所示，一种测试混凝土结构频率的重锤装置，所述的重锤装置包括圆柱体锤身1、压电晶体力传感器3、安装螺栓4、冲击衬垫5、第一弹簧垫6、第二弹簧垫7及两个手柄2，所述的冲击衬垫5的一端面的中心处加工有与安装螺栓4的六角头相配合的六角形孔和与第二弹簧垫7相配合安装孔，圆柱体锤身1的外侧面每相隔90°的母线上等间距分布多个径向螺纹孔8，圆柱体锤身1上呈180°设置的两条母线上的多个径向螺纹孔8一一对应设置，且圆柱体锤身1的外侧面位于同一圆周上设有四个径向螺纹孔8，所述的位于同一圆周上并呈180°设置的两个径向螺纹孔8各与一个手柄2的一端螺纹连接，拆卸和安装均较方便，圆柱体锤身1的锤头端面中心处设有轴向螺纹孔9，压电晶体力传感器3为环形，安装螺栓4的螺杆依次穿过第二弹簧垫7、压电晶体力传感器3及第一弹簧垫6与圆柱体锤身1的轴向螺纹孔9螺纹连接，第二弹簧垫7设置在冲击衬垫5的安装孔内，安装螺栓4的六角头设置在冲击衬垫5的六角形孔内；所述的圆柱体锤身1的直径为100mm，圆柱体锤身1的长度为800mm；位于圆柱体锤身1的同一条母线上的多个径向螺纹孔8的数量为七个。压电晶体力传感器3为现有技术，采购件。
第一弹簧垫6设置在锤头2与压电晶体力传感器3之间，目的是使得压电晶体力传感器3安装的更牢固，另外也为压电晶体力传感器3留出足够的空间连接信号线。
第二弹簧垫7设置在压电晶体力传感器3与安装螺栓4的六角头之间，其存在的意义在于使得冲击衬垫5能够安装到安装螺栓4的六角头上。
安装螺栓4采用满纹六角头螺栓，保证安装好压电晶体力传感器3且无余量。
具体实施方式二：如图1所示，具体实施方式一所述的一种测试混凝土结构频率的重锤装置，所述的手柄2的手握段外形为圆台体2-1。便于持握。
具体实施方式三：如图1及图2所示，具体实施方式一或二所述的一种测试混凝土结构频率的重锤装置，所述的冲击衬垫5为金属冲击衬垫、尼龙冲击衬垫、毛毡冲击衬垫或橡胶冲击衬垫。根据测试要求的不同，选择不同的材质。
在测试工程现场如图1所示，将各组件按图安装，压电晶体力传感器3上连接有传感器信号线，当测试混凝土结构频率时，由一人双手握住手柄对混凝土结构需测试部位进行锤击，记录力锤端和结构上特殊位置的振动信号。操作时，锤头落到结构上即速向上提，不可令锤头接触结构表面时间过长，更不要形成连击。

Claims (5)

1.一种测试混凝土结构频率的重锤装置，其特征是：所述的重锤装置包括圆柱体锤身(1)、压电晶体力传感器(3)、安装螺栓(4)、冲击衬垫(5)、第一弹簧垫(6)、第二弹簧垫(7)及两个手柄(2)，所述的冲击衬垫(5)的一端面的中心处加工有与安装螺栓(4)的六角头相配合的六角形孔和与第二弹簧垫(7)相配合安装孔，圆柱体锤身(1)的外侧面每相隔90°的母线上等间距分布多个径向螺纹孔(8)，圆柱体锤身(1)上呈180°设置的两条母线上的多个径向螺纹孔(8)一一对应设置，且圆柱体锤身(1)的外侧面位于同一圆周上设有四个径向螺纹孔(8)，所述的位于同一圆周上并呈180°设置的两个径向螺纹孔(8)各与一个手柄(2)的一端螺纹连接，圆柱体锤身(1)的锤头端面中心处设有轴向螺纹孔(9)，压电晶体力传感器(3)为环形，安装螺栓(4)的螺杆依次穿过第二弹簧垫(7)、压电晶体力传感器(3)及第一弹簧垫(6)与圆柱体锤身(1)的轴向螺纹孔(9)螺纹连接，第二弹簧垫(7)设置在冲击衬垫(5)的安装孔内，安装螺栓(4)的六角头设置在冲击衬垫(5)的六角形孔内。
2.如权利要求1所述的一种测试混凝土结构频率的重锤装置，其特征是：所述的圆柱体锤身(1)的直径为100mm，圆柱体锤身(1)的长度为800mm。
3.如权利要求1所述的一种测试混凝土结构频率的重锤装置，其特征是：位于圆柱体锤身(1)的同一条母线上的多个径向螺纹孔(8)的数量为七个。
4.如权利要求1所述的一种测试混凝土结构频率的重锤装置，其特征是：所述的手柄(2)的手握段(2-1)外形为圆台体。
5.如权利要求1、2、3或4所述的一种测试混凝土结构频率的重锤装置，其特征是：所述的冲击衬垫(5)为金属冲击衬垫、尼龙冲击衬垫、毛毡冲击衬垫或橡胶冲击衬垫。
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CN107386252A (zh) * 2017-08-24 2017-11-24 大连海事大学 一种冲孔灌注桩桩基土层类别自动判别系统及其工作方法
CN111505126A (zh) * 2020-04-24 2020-08-07 中国水利水电科学研究院 一种适用于水工建筑物自振频率测试的力锤系统

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