CN208201953U - 电磁式动力试桩锤击系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电磁式动力试桩锤击系统，基本工作原理：当内部线圈通电时产生磁力，经过导磁面板，将接触在面板表面的适配重锤紧紧吸住；当内部线圈断电时产生退磁，重锤瞬间落下，冲击桩顶，实现了重锤平稳、快速吸落的效果。导向架调整节内侧设置卡标，重锤落高可任意选择。还有，本实用新型中提供特制锤垫装置，且厚度可调，保证了锤击作用时间和桩顶保护。受到有效冲击作用后，试验桩整体克服土阻力产生相对变形，保证了动力试桩试验中的实测力曲线、速度阻抗曲线、各通道力、速度曲线的冲击起始时间、幅值等重要参数一致性好，大大提高了数据质量和试验结果的可靠性。

Description

电磁式动力试桩锤击系统

技术领域

本实用新型属于基桩高应变动力试验领域，涉及到关键的现场试验硬件设备。

背景技术

单桩承载力的检测对于基础工程来讲是至关重要的，检测结果的可靠性直接影响着上部结构的安全。基桩高应变动力检测是一项先进的单桩承载力检测技术。相比于传统的单桩静力载荷试验，具有试验速度快、抽样灵活、费用低、检测参数丰富等突出优点。

基桩高应变动力试验的精度取决于实测力和速度阻抗时程曲线的数据质量，而实测数据质量受重锤的锤击作用影响非常大。基桩高应变动力试验要求实测力曲线和速度阻抗曲线的起始时间、相位和冲击脉冲幅值要一致，同时两条单个的力曲线和两条单个的速度阻抗曲线脉冲宽度和幅值大小亦要一致，这样后续的土阻力和桩身阻抗信息才能反映实际桩土性状，计算的承载力结果才能准确可靠。可见，满足上述要求是很不容易的，对重锤的锤击效果要求很高，重锤必须快速、平稳、居中地冲击桩顶。然而，实际工程中常常由于不合理的锤击硬件系统使得落锤严重偏心，力和速度阻抗时程曲线一致性差，导致实测数据不准确和试验结果错误，给工程带来严重隐患。目前锤击主要存在的问题有如下几点：

脱钩器不合理。当前常用机械式偏张脱钩，即在锁扣(衔接重锤)之上有一个横梁，横梁偏向一个方向延展。落锤时，借助吊车钢丝绳连接脱钩器，人工重击横梁端部，使锁扣张开，重锤落下冲击桩顶。这种方式在击打横梁时就已经偏向，这是因为横梁受击的偏向作用和柔性钢丝绳的晃动作用，使得锁扣张开时给重锤多个偏心力。重锤在下落过程中来回摆动，不能居中，偏离试桩中心，给桩顶一个偏心冲击作用。常常桩顶一侧受压作用，另一侧受拉作用，甚至导致桩顶开裂，实测力和速度阻抗曲线无法达到试验要求。需要研制新型原理的脱钩器。

无导向装置或导向装置不合理。试验时往往没有使用导向装置或只使用简易的龙门架式导向架，且没有调平装置，无法保证落锤居中。

重锤不平衡，与脱钩器不适配。试验用重锤缺乏调平处理，重锤底部下落后不能全截面平稳与桩顶平面接触。需要研制新型经过调平处理且与脱钩器匹配的重锤。不同重量、不同尺寸的重锤适配不同的脱钩器。理想情况下，每个重锤适配各自的脱钩器。

无锤垫装置。试验时没有使用锤垫，重锤落到桩顶时产生大量高频干扰，引起力和速度阻抗曲线畸变，给数据处理分析带来麻烦。

因此，实用新型一种新型锤击系统是非常必要的。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型内容包括电磁式动力试桩锤击系统、适配重锤、可伸缩可调平式导向架和特制锤垫装置等，构成一整套全新的基桩高应变动力试验专用锤击系统。

一种电磁式动力试桩锤击系统，所述脱钩器当内部线圈通电时产生磁力，经过导磁面板，将接触在面板表面的适配重锤紧紧吸住；当内部线圈断电时产生退磁，磁力消失重锤瞬间落下，冲击桩顶；当给内部线圈再次通电产生磁力，再次吸住重锤，进行下一次锤击；

电磁脱钩器是一个箱型部件，它由底壳、铁芯、线圈、面板、电缆连接盒、整流控制柜、电缆卷筒和无线遥控器组成；供电采用直流；电磁式动力试桩锤击系统设计呈圆柱形箱体，内部根据吸力要求缠绕相应匝数的线圈；

动力试桩试验时，利用吊车将电磁脱钩器放置于重锤顶面，通电吸住重锤，提升至所需高度后，断电退磁释放重锤；由于断电落锤是在瞬间完成，在不受任何外力作用的情况下自由落体地落到桩顶。

可伸缩式导向架为特制钢结构，由基础节和调整节组成；基础节侧面为梯形，顶底面为正方形；基础节底面边长4m，调整节侧面为长方形，顶底面为正方形；调整节套在基础节内部。

特制锤垫由钢板、橡胶、气囊组成的片状结构，其规格与重锤底面相同。

电磁式动力试桩锤击系统通过通断电生成磁力和退磁，实现重锤平稳、快速吸落的效果。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型锤击居中、平稳、快速，实测数据质量非常高。系统中特制了电磁式动力试桩锤击系统，使落锤过程不受任何外力干扰，落锤全程为完全的自由落体运动。同时，系统中特制了导向装置，试验时导向架中心与试桩中心一致，以引导和控制落锤过程沿着铅垂方向。这样，保证了重锤居中、平稳、快速地冲击桩顶，试桩整体产生变形，保证了实测力曲线、速度阻抗曲线、各通道力、速度曲线的冲击起始时间、幅值等重要实测参数一致性好，大大提高了数据质量和验结果的可靠性。

2、电磁式动力试桩锤击系统无外力干扰。本实用新型的脱钩器与现在普遍采用的机械式或液压式脱钩器完全不同。首先，电磁脱钩的几何尺寸、吸力大小与适配重锤相适应，互相配合工作。其次，电磁式动力试桩锤击系统通过充放电，吸住或释放重锤是在瞬间完成的，不受任何外力的干扰，保证了落锤平稳。

3、可伸缩可调平式导向架实用、方便、适应性强。本实用新型中的导向架是一个由基础节和调整节组成的特殊装置。当桩顶标高较通常情况有变化时，调整节可自由伸缩，以适应不同桩顶标高的现场情况。调整节内侧每间隔10cm设有卡标，重锤落距可任意选择。此外，导向架底部四个角部均设置了支腿调平装置，以适应场地不平整的情况。无需调平时，支腿装置固定在导向架内侧，便于运输和保护；如需调平时，可方便地抽出各方向的支腿，单独调整，最终保证导向架四个脚部在同一个水平面上，使得导向架整体垂直平稳，非常实用。

4、特制锤垫厚度可调、延长作用时间及保护桩顶完整。特制锤垫由内包钢骨架的硬质橡胶加工制作而成，呈方形片状结构，试验时根据需要在桩顶放置数量不等，可方便调整锤垫厚度。特制锤垫中钢骨架起弹簧传力作用，而橡胶、气囊起到缓冲、延长锤击作用。这样，既可以将重锤的冲击力传递给桩顶，又可以延长冲击作用时间，充分调动土阻力。同时，还可以保护桩顶不被冲击破损。

附图说明

图1为电磁式动力试桩锤击系统纵断面图。

图2为适配重锤结构图。

图3为可伸缩可调平式导向架基础节纵断面图。

图4为可伸缩自调平式导向架调整节纵断面图。

图5为卡标外观图。

图6为本实用新型锤击系统整体外观图。

图7为本实用新型特制锤垫图外观图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型做进一步描述：

实施例：

如附图所示，一种电磁式锤击系统，操作步骤为，当内部线圈通电时产生磁力，经过导磁面板，将接触在面板表面的适配重锤紧紧吸住；当内部线圈断电时产生退磁，磁力消失重锤瞬间落下；

给内部线圈再次通电产生磁力，再次吸住重锤，进行下一次锤击；电磁式动力试桩锤击系统是一个箱型部件，它由底壳、铁芯、线圈、面板、电缆连接盒、整流控制柜、电缆卷筒和无线遥控器组成。供电采用直流，这样吸力稳定、吸力强、剩磁小；考虑到锤的重量、形状和吸力的均匀、稳定，电磁式动力试桩锤击系统设计呈圆柱形箱体，内部根据吸力要求缠绕相应匝数的线圈；使用吊车将电磁脱钩器放置重锤顶面，通电吸住重锤上提至所需高度后，断电退磁释放重锤；由于断电落锤是在瞬间完成，在不受任何外力作用的情况下自由落体地落到桩顶，且平稳居中；

本实用新型可伸缩式导向架为特制钢结构，由基础节和调整节组成；基础节侧面为梯形，顶底面为正方形；基础节底面边长4m，且钢材加宽加厚，以满足支撑力要求；基础节由三段组成，每段高度可根据锤重和桩径等参数进行确定；基础节某一侧面焊接有梯子，便于需要时攀爬。调整节侧面为长方形，顶底面为正方形。调整节套在基础节内部，当桩顶标高高出地面较高时，可提升调整节位置，以适应落距的要求；相反，当桩顶标高在地面以下一定深度时，可降低调整节位置；调整节内间隔10cm设有一个卡标，便于控制重锤落距，此外，基础节底面四个角部均设置了支腿调平装置，以适应场地不平整的情况；无需调平时，支腿装置固定在导向架内侧，便于运输和保护；如需调平时，可方便地抽出各方向的支腿，单独调整，最终保证导向架四个脚部在同一个水平面上，使得导向架整体垂直平稳；这种可伸缩可调平的设计，不但可以引导控制落锤的居中平稳，而且通过伸缩调整节和调平支腿以适应不同工况条件，适应性强。

特制锤垫由钢板、橡胶、气囊组成的片状结构，其规格与重锤底面相同。

电磁式动力试桩锤击系统通过通断电生成磁力和退磁，实现重锤平稳、快速吸落的效果。

操作时，在桩顶下约2倍桩径处对称安装两支应变传感器和两支加速度传感器，并与主电缆相连，主电缆与采集仪相连。一些准备就绪，等待落锤冲击作用，采集数据。

使用吊车将锤头吊起，放置在试桩桩顶，确保重锤重心与桩中心一致。

使用吊车将电磁式动力试桩锤击系统吊起，放置在重锤顶面。

使用吊车将可伸缩可调平式导向架吊起，嵌套在连接好的电磁式动力试桩锤击系统和重锤外面。基础节保持稳固、水平。现场场地不平整时，抽出底部支腿进行调平。固定好导向架后，吊车主钩伸入电磁式动力试桩锤击系统吊耳，等待通电吸住重锤。电缆卷筒连接电源，通过整流控制柜将交流电转换为直流电，给电磁脱钩器通电，吸住重锤。起吊至规定的卡标位置，即重锤处于所需的落高处。

断电去磁，重锤平稳落至桩顶，采集力和速度阻抗时程曲线。

信号采集完成后，使用吊车将电磁式动力试桩锤击系统下放至重锤顶面，通电产生磁力，吸住重锤。重复上述步骤，进行再次冲击作用，继续采集数据。

最后，数据质量满足要求后，结束试验。

利用本实用新型所述的技术方案，或本领域的技术人员在本实用新型技术方案的启发下，设计出类似的技术方案，而达到上述技术效果的，均是落入本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种电磁式动力试桩锤击系统，包括脱钩器，其特征在于：所述脱钩器当内部线圈通电时产生磁力，经过导磁面板，将接触在面板表面的适配重锤紧紧吸住；当内部线圈断电时产生退磁，磁力消失重锤瞬间落下，冲击桩顶；当给内部线圈再次通电产生磁力，再次吸住重锤，进行下一次锤击；

电磁脱钩器是一个箱型部件，它由底壳、铁芯、线圈、面板、电缆连接盒、整流控制柜、电缆卷筒和无线遥控器组成；供电采用直流；电磁式动力试桩锤击系统设计呈圆柱形箱体，内部根据吸力要求缠绕相应匝数的线圈；

动力试桩试验时，利用吊车将电磁脱钩器放置于重锤顶面，通电吸住重锤，提升至所需高度后，断电退磁释放重锤；由于断电落锤是在瞬间完成，在不受任何外力作用的情况下自由落体地落到桩顶。

2.根据权利要求1所述的电磁式动力试桩锤击系统，其特征在于：可伸缩式导向架为特制钢结构，由基础节和调整节组成；基础节侧面为梯形，顶底面为正方形；基础节底面边长4m，调整节侧面为长方形，顶底面为正方形；调整节套在基础节内部。

3.根据权利要求1所述的电磁式动力试桩锤击系统，其特征在于：特制锤垫由钢板、橡胶、气囊组成的片状结构，其规格与重锤底面相同。

4.根据权利要求1所述的电磁式动力试桩锤击系统，其特征在于：电磁式动力试桩锤击系统通过通断电生成磁力和退磁，实现重锤平稳、快速吸落的效果。