CN207392269U - 一种水上沉桩模拟试验放桩器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水上沉桩模拟试验放桩器，用于沉桩模拟试验装置技术领域，包括竖向撑杆、Z轴滑座、一端通过平行于竖向撑杆的第一转轴铰接于Z轴滑座上的横向撑杆、设在横向撑杆另一端的铰接座以及通过第二转轴铰接于铰接座上的钢管桩导向套，沿竖向撑杆设有刻度尺，Z轴滑座上设有可与竖向撑杆锁紧的第一制动机构、可与横向撑杆锁紧的第二制动机构以及可以显示横向撑杆绕第一转轴摆动角度的第一量角器，铰接座上设有可与钢管桩导向套锁紧的第三制动机构以及可以显示钢管桩导向套绕第二转轴摆动角度的第二量角器。本实用新型很好的解决了实验钢管桩在实验过程中如何精确定位问题，从而使钢管桩模拟沉桩实验能够顺利完成。

Description

一种水上沉桩模拟试验放桩器

技术领域

本实用新型用于沉桩模拟试验装置技术领域，特别是涉及一种水上沉桩模拟试验放桩器。

背景技术

碰桩验算一般由设计院内部软件进行验算，若施工单位进行这两项工作，目前国内的常规手段有两种：使用CAD作图、利用《港口工程施工手册》中公式进行验算。作CAD平面图可在一定程度上进行沉桩技术研究，但却无法进行碰桩验算，并且无法在空间范畴内进行沉桩技术研究，作CAD三维图又非常复杂且麻烦；利用《港口工程施工手册》中公式进行验算可进行碰桩验算，但计算麻烦，并且无法进行沉桩技术研究，无法确保本工程钢管桩安全、迅速的完成沉桩施工。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供一种水上沉桩模拟试验放桩器，水上模拟沉桩实验中，本设备可将模拟钢管桩，在调整好水平扭角后，移动至实验坐标位置，再调整其斜率，精确的将模拟钢管桩沉桩至实验要求桩位。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种水上沉桩模拟试验放桩器，包括竖向撑杆、可沿竖向撑杆滑动的Z轴滑座、一端通过平行于竖向撑杆的第一转轴铰接于所述Z轴滑座上的横向撑杆、设在横向撑杆另一端的铰接座以及通过垂直于竖向撑杆和横向撑杆的第二转轴铰接于所述铰接座上的钢管桩导向套，沿所述竖向撑杆设有刻度尺，所述Z轴滑座上设有可与竖向撑杆锁紧的第一制动机构、可与横向撑杆锁紧的第二制动机构以及可以显示横向撑杆绕第一转轴摆动角度的第一量角器，所述铰接座上设有可与钢管桩导向套锁紧的第三制动机构以及可以显示钢管桩导向套绕第二转轴摆动角度的第二量角器。

进一步作为本实用新型技术方案的改进，所述竖向撑杆上设有沉槽，所述刻度尺嵌装在所述沉槽内。

进一步作为本实用新型技术方案的改进，所述Z轴滑座上开设有第一导向孔，所述竖向撑杆穿置于所述第一导向孔内，Z轴滑座可沿竖向撑杆上下滑动。

进一步作为本实用新型技术方案的改进，所述竖向撑杆具有矩形横截面，所述第一导向孔为矩形孔。

进一步作为本实用新型技术方案的改进，所述第一制动机构包括设在Z轴滑座上的第一制动螺栓，第一制动螺栓的一端伸出所述第一导向孔内。

进一步作为本实用新型技术方案的改进，所述第一量角器包括设在Z轴滑座上并以第一转轴为圆心的第一弧形尺和平行于横向撑杆并与横向撑杆固定连接的第一指针，所述第二制动机构包括可将横向撑杆与Z轴滑座紧固连接的第二制动螺栓。

进一步作为本实用新型技术方案的改进，所述第二量角器包括设在铰接座上并以第二转轴为圆心的第二弧形尺和平行于钢管桩导向套并与钢管桩导向套固定连接的第二指针，所述第三制动机构包括可将钢管桩导向套与铰接座紧固连接的第三制动螺栓。

进一步作为本实用新型技术方案的改进，还包括X轴撑杆，所述竖向撑杆的顶端设有导向套，X轴撑杆穿置于导向套内，竖向撑杆可沿X轴撑杆纵向移动。

进一步作为本实用新型技术方案的改进，所述导向套上设有可与X轴撑杆紧固连接的第四制动螺栓。

本实用新型的有益效果：本实用新型依据打桩船工作原理缩小改装而来，打桩船利用船体的转动来控制钢管桩的平面扭角，利用桩架的俯仰来控制钢管桩的斜率；本实用新型中横向撑杆相当于打桩船船体，横向撑杆的转动可控制实验钢管桩的平面扭角，钢管桩导向套相当于打桩船桩机，钢管桩导向套的转动可控制实验钢管桩的斜率。

本实用新型用于钢管桩模拟沉桩实验，可提前将实际沉桩过程模拟出来，借此提前发现钢管桩沉桩过程中可能遇到的问题，由此可提前准备解决相应问题的方案，并可很直观的观察钢管桩之间是否碰桩。这大大的提高了钢管桩沉桩的沉桩速度，提高了打桩船生产效率，从而节约了打桩船使用时间，保证了工期，节约了成本。

本实用新型在钢管桩模拟沉桩实验中有着举足轻重的作用，是该实验的核心实验装置。本实用新型很好的解决了实验钢管桩在实验过程中如何精确定位问题，从而使钢管桩模拟沉桩实验能够顺利完成。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

图1是本实用新型主视图；

图2是本实用新型俯视图；

图3是本实用新型竖向撑杆侧视图；

图4是本实用新型竖向撑杆主视图。

具体实施方式

参照图1至图4，其显示出了本实用新型之较佳实施例的具体结构。以下将详细说明本实用新型各元件的结构特点，而如果有描述到方向(上、下、左、右、前及后)时，是以图1所示的结构为参考描述，但本实用新型的实际使用方向并不局限于此。

本实用新型用于水上沉桩模拟实验中，下面先讲解一下水上模拟沉桩实验步骤：

a、试验前，以本工程工作平台中心为原点建立坐标系，以1:100的比例缩小并计算出每根钢管桩的桩位坐标，用以实验沉桩时定位。

b、用钢板焊接一个长3m，宽2m，高0.7m的铁盒子，顶部开口；铁盒子四周边缘在顶部位置粘贴刻度尺，刻度尺零头均位于铁盒子中间；铁盒子里面盛0.3m高中粗砂模拟大海泥面以下土层，中粗砂上是0.2m高的水模拟海水，试验时水位标高按+1m控制。

c、打桩船长61.6m，宽26.4m，以1:100的比例缩小制作打桩船模型；打桩船模型主要应控制船长、船宽、船型深、船头吃水、桩架距船头距离、船头控制室高度及宽度。本工程所处海域潮位变化大概在±0m～+2m之间，实验中靠铁盒桩船模型吃水变化来大概控制潮位变化。钢管桩的子内部水位来控制潮位变化较难，可通过打直径及长度同样以1:100比例缩小，即使用Φ12mm钢管桩加工而成。

d、实验时，先利用本实用新型将实验钢管桩定位(实验中的x、y坐标以可在沙盘上方移动的细线控制)，然后使用小锤子将实验钢管桩慢慢敲打沉桩，直至钢管桩桩顶标高为止，撤出本实用新型，再用打桩船模型的桩架贴合刚刚沉桩完成的钢管桩，同时注意打桩船模型是否与已沉桩钢管桩相碰，以校核沉桩的可行性。

在上述实验中，钢管桩模型精确定位需要使用到本实用新型,下面讲述本实用新型工作原理及使用本实用新型将实验钢管桩精确定位的步骤。

本实用新型提供了一种水上沉桩模拟试验放桩器，包括竖向撑杆1、可沿竖向撑杆1滑动的Z轴滑座2、一端通过平行于竖向撑杆1的第一转轴31铰接于所述Z轴滑座2上的横向撑杆3、设在横向撑杆3另一端的铰接座32以及通过垂直于竖向撑杆1和横向撑杆3的第二转轴41铰接于所述铰接座32上的钢管桩导向套4，沿所述竖向撑杆1设有刻度尺，所述竖向撑杆1上设有沉槽11，所述刻度尺嵌装在所述沉槽11内，一方面能够准确测量Z轴滑座2在竖向撑杆1上的位置，另一方面也可以避免刻度尺对于Z轴滑座2上下滑动的影响。所述Z轴滑座2上开设有第一导向孔21，所述竖向撑杆1穿置于所述第一导向孔21内，Z轴滑座2可沿竖向撑杆1上下滑动。所述竖向撑杆1具有矩形横截面，所述第一导向孔21为矩形孔，避免Z轴滑座2在竖向撑杆1上下滑动时发生转动。

所述Z轴滑座2上设有可与竖向撑杆1锁紧的第一制动机构、可与横向撑杆3锁紧的第二制动机构以及可以显示横向撑杆3绕第一转轴31摆动角度的第一量角器，所述第一制动机构包括设在Z轴滑座2上的第一制动螺栓22，第一制动螺栓22的一端伸出所述第一导向孔21内，需要制动时，拧紧第一制动螺栓22，第一制动螺栓22的端部顶住第一导向孔21内的竖向撑杆1，而需要上下调节Z轴滑座2时，则可以拧松第一制动螺栓22，到位后锁紧即可，结构简单，定位方便。而所述第一量角器包括设在Z轴滑座2上并以第一转轴31为圆心的第一弧形尺51和平行于横向撑杆3并与横向撑杆3固定连接的第一指针52，第一弧形尺51与Z轴滑座2间留有间隙，横向撑杆3位于所述间隙内，横向撑杆3绕第一转轴31在垂直于竖向撑杆1的平面内转动时，第一指针52可以显示对应的转角。与第一制动机构类似，所述第二制动机构包括可将横向撑杆3与Z轴滑座2紧固连接的第二制动螺栓33。

所述铰接座32上设有可与钢管桩导向套4锁紧的第三制动机构以及可以显示钢管桩导向套4绕第二转轴41摆动角度的第二量角器。所述第二量角器包括设在铰接座上并以第二转轴41为圆心的第二弧形尺61和平行于钢管桩导向套4并与钢管桩导向套4固定连接的第二指针62，所述第三制动机构包括可将钢管桩导向套4与铰接座32紧固连接的第三制动螺栓。

还包括X轴撑杆(图中未示出)，所述竖向撑杆1的顶端设有导向套12，X轴撑杆穿置于导向套12内，竖向撑杆1可沿X轴撑杆纵向移动。所述导向套12上设有可与X轴撑杆紧固连接的第四制动螺栓13。

使用本使用新型将实验钢管桩精确定位步骤如下：

1、将Z轴滑座套在竖向撑杆上，上下滑动Z轴滑座，通过竖向撑杆内镶嵌的30cm长刻度尺，将Z轴滑座移动至即将沉桩的实验钢管桩的桩顶标高位置(水面标高按+1m计算)，之后拧紧相应制动螺栓，制动；

2、将导向套套在X轴撑杆上，X轴撑杆优选30mm×30mm的方钢，水平滑动导向套至方钢中间位置，将方钢搁置在实验台上；

3、将钢管桩导向套调整至竖直状态，即将第二指针调整到第二量角器读数为90°位置；

4、进行实验钢管桩扭角换算，计算出实验钢管桩所需扭角在第一量角器上所需的读数；

5、将横向撑杆调整至2步骤中计算出的读数位置，即将第一指针调整至第一量角器的相应读数位置，拧紧相应制动螺栓，制动；

6、水平移动方钢，将钢管桩导向套移动至控制x/y轴的细线成为钢管桩导向套的切线为止，且方钢在实验台搁置位置的读数需相同，拧紧相应制动螺栓，制动；水平滑动导向套，将钢管桩导向套移动至控制x/y轴的细线成为钢管桩导向套的切线为止，拧紧相应制动螺栓，制动；此步骤应注意使用细线控制x/y轴坐标时，均应将原坐标值减去6mm，然后将钢管桩导向套移动至空缺出来的6mm×6mm位置；

7、将钢管桩导向套转动至该实验钢管桩所需斜率位置，即将第二指针转动至该实验钢管桩斜率所对应的角度位置，拧紧相应制动螺栓，制动；

8、将实验钢管桩沿着钢管桩导向套内壁开始下沉，待接触实验台砂层后，开始使用小锤子慢慢锤击沉桩，直至实验钢管桩桩顶与钢管桩导向套顶部平齐为止；

9、拧松方钢的制动螺栓，解除方钢制动，慢慢将钢管桩导向套斜向上移出，完成该实验钢管桩沉桩。

制作本实用新型时，应注意以下几点：

1、本实用新型依据打桩船工作原理缩小改装而来，打桩船利用船体的转动来控制钢管桩的平面扭角，利用桩架的俯仰来控制钢管桩的斜率；本实用新型中横向撑杆相当于打桩船船体，横向撑杆的转动可控制实验钢管桩的平面扭角，钢管桩导向套相当于打桩船桩机，钢管桩导向套的转动可控制实验钢管桩的斜率。

2、实验时，必须将钢管桩导向套转动轴的中心，正好控制在实验钢管桩的坐标点上，包括平面上的x/y轴及竖直方向上的标高，以此点为原点，按照实验步骤转动横向撑杆和钢管桩导向套，方可将实验钢管桩精确定位。

3、控制实验钢管桩标高时，应注意Z轴滑座在镶嵌于竖向撑杆内的刻度尺的读数、钢管桩导向套转动轴的中心的位置、镶嵌于竖向撑杆内的刻度尺在水面的读数，这三者之间的换算关系，做到精确控制实验钢管桩标高。

4、制作本实用新型时，杆件与杆件、杆件与套管等之间的连接必须横平竖直；第二量角器必须切除一部分，但必须保留0°-(90°+20°＝110°)区段，以适应斜率为3:1的斜桩的俯仰角度要求。

5、铰接座底部内侧靠近横向撑杆位置，可能会阻碍钢管桩导向套的转动，可将该位置切成斜角，保证钢管桩导向套可向前俯出20°，即保证第二指针能自由转动至在第二量角器读书为110°位置。

当然，本发明创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (9)

1.一种水上沉桩模拟试验放桩器，其特征在于：包括竖向撑杆、可沿竖向撑杆滑动的Z轴滑座、一端通过平行于竖向撑杆的第一转轴铰接于所述Z轴滑座上的横向撑杆、设在横向撑杆另一端的铰接座以及通过垂直于竖向撑杆和横向撑杆的第二转轴铰接于所述铰接座上的钢管桩导向套，沿所述竖向撑杆设有刻度尺，所述Z轴滑座上设有可与竖向撑杆锁紧的第一制动机构、可与横向撑杆锁紧的第二制动机构以及可以显示横向撑杆绕第一转轴摆动角度的第一量角器，所述铰接座上设有可与钢管桩导向套锁紧的第三制动机构以及可以显示钢管桩导向套绕第二转轴摆动角度的第二量角器。

2.根据权利要求1所述的水上沉桩模拟试验放桩器，其特征在于：所述竖向撑杆上设有沉槽，所述刻度尺嵌装在所述沉槽内。

3.根据权利要求2所述的水上沉桩模拟试验放桩器，其特征在于：所述Z轴滑座上开设有第一导向孔，所述竖向撑杆穿置于所述第一导向孔内，Z轴滑座可沿竖向撑杆上下滑动。

4.根据权利要求3所述的水上沉桩模拟试验放桩器，其特征在于：所述竖向撑杆具有矩形横截面，所述第一导向孔为矩形孔。

5.根据权利要求3所述的水上沉桩模拟试验放桩器，其特征在于：所述第一制动机构包括设在Z轴滑座上的第一制动螺栓，第一制动螺栓的一端伸出所述第一导向孔内。

6.根据权利要求1所述的水上沉桩模拟试验放桩器，其特征在于：所述第一量角器包括设在Z轴滑座上并以第一转轴为圆心的第一弧形尺和平行于横向撑杆并与横向撑杆固定连接的第一指针，所述第二制动机构包括可将横向撑杆与Z轴滑座紧固连接的第二制动螺栓。

7.根据权利要求1所述的水上沉桩模拟试验放桩器，其特征在于：所述第二量角器包括设在铰接座上并以第二转轴为圆心的第二弧形尺和平行于钢管桩导向套并与钢管桩导向套固定连接的第二指针，所述第三制动机构包括可将钢管桩导向套与铰接座紧固连接的第三制动螺栓。

8.根据权利要求1所述的水上沉桩模拟试验放桩器，其特征在于：还包括X轴撑杆，所述竖向撑杆的顶端设有导向套，X轴撑杆穿置于导向套内，竖向撑杆可沿X轴撑杆纵向移动。

9.根据权利要求8所述的水上沉桩模拟试验放桩器，其特征在于：所述导向套上设有可与X轴撑杆紧固连接的第四制动螺栓。