CN219863006U - 一种容栅式传感器及具有其的支护结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种容栅式传感器及具有其的支护结构，该传感器包括活塞部及筒体，所述活塞部的活塞头在筒体内活动，所述活塞头上设有相对活塞头的端部延伸的动栅，所述筒体的外壁上开设有条形槽，所述条形槽内安装有定栅和电子单元，所述筒体的内壁开设有导向槽，所述条形槽和导向槽的延伸方向均平行于筒体的轴向，所述条形槽和导向槽连通；所述定栅位于动栅与电子单元之间，且所述动栅可沿着所述导向槽滑动。本实用新型可同时对冠梁的水平位移和钢支撑的压力进行监测，记录水平位移和压力等数值，有利于通过数值分析方法分析基坑的理论模型。

Description

一种容栅式传感器及具有其的支护结构

技术领域

本实用新型属于基坑应力与位移监测领域，尤其涉及一种容栅式传感器及具有其的支护结构。

背景技术

在深基坑支护工程的监测技术中，对支护结构顶部水平位移进行监测和选择受力较大部位的土层锚杆或内支撑进行支撑结构的受力监测为两种常规的监测方法，通过铟钢丝、钢卷尺两用式位移收敛计对支护结构顶部进行收敛量测、铟钢丝式伸缩计进行量测与自动记录系统相联、精密光学经纬仪进行观测以及全站仪进行观测等方法对支护结构顶部水平位移进行监测；通过锚杆拉力监测、钢管内支撑压力监测、钢筋混凝土内支撑受力监测等选择受力较大部位的土层锚杆或内支撑进行支撑结构的受力监测。但这两种监测技术需要安装不同的传感器进行监测，无法同时完成水平位移和支撑结构的受力监测。

中国发明专利CN107882041A公开了一种基坑支护智能支撑装置及方法，通过设置测斜传感器或位移传感器等基坑变形传感器以实时监测基坑围护机构的基坑变形值，再通过计算机控制系统通过液压泵站来主动控制相应的千斤顶进行加载或减载，使得钢支撑能够对基坑围护机构实现有效支撑，能够实现基坑围护结构的变形满足设计要求，有效保证基坑施工的结构安全。但是该基坑支护智能支撑装置只适用于单一的预应力值，无法适应不同大小基坑的预应力值。

实用新型内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供了一种可同时对冠梁的水平位移和钢支撑的压力进行监测，记录水平位移和压力等数值的容栅式传感器。

为实现上述目的，本实用新型的具体技术方案如下：

一种容栅式传感器，该传感器包括活塞部及筒体，所述活塞部的活塞头在筒体内活动，所述活塞头上设有相对活塞头的端部延伸的动栅，所述筒体的外壁上开设有条形槽，所述条形槽内安装有定栅和电子单元，所述筒体的内壁开设有导向槽，所述条形槽和导向槽的延伸方向均平行于筒体的轴向，所述条形槽和导向槽连通；所述定栅位于动栅与电子单元之间，且所述动栅可沿着所述导向槽滑动。

由此，因为位移和力是相关的，通过容栅式传感器动栅相对定栅的位移，便可获知基坑的变形位移，通过变形位移便得到了应力。

进一步，所述筒体上设有气孔。

进一步，所述筒体的一端安装有防止活塞头脱离导向槽的抱箍。

再进一步，所述活塞部还包括活塞杆和基座，所述活塞杆的一端连接活塞头，所述活塞杆的另一端连接基座。

更进一步，所述动栅的发射极与定栅的接收极相互平行。

基于同一个设计构思，本实用新型还提供了一种支护结构，该支护结构包括围护桩及设置在围护桩顶端的冠梁，所述冠梁的内壁之间安装有钢支撑，所述钢支撑的一端抵接在冠梁的一侧壁上，所述钢支撑的另一端通过如上所述的容栅式传感器抵接在冠梁的另一侧壁上，所述活塞部通过液压装置与钢支撑的端部连接，所述筒体的端部抵接在冠梁的侧壁上。

由此，通过容栅式传感器监测钢支撑安装时受压杆件的支撑承载力，使支撑承载力与理论设计值一致，在使用过程中同时对冠梁的水平位移和钢支撑的压力进行监测，记录水平位移和压力等数值，有利于通过数值分析方法分析基坑的理论模型。

此外，所述钢支撑通过紧固件与所述液压装置连接，所述液压装置通过紧固件与所述活塞部的基座连接。

本实用新型具有以下优点：

1）、容栅式传感器可监测钢支撑安装时受压杆件的支撑承载力，使支撑承载力与理论设计值一致。

2）、容栅式传感器气压腔室可调节压力数值，使容栅式传感器适用于支撑结构不同轴向应力大小数值的基坑，同时容栅式传感器同时对冠梁的水平位移和钢支撑的压力进行监测。

3）、容栅式传感器中采用的容栅式传感器响应速度快，结构简单，可用于复杂的工况。

附图说明

图1为本实用新型的支护结构示意图；

图2为图1位于A处的放大图；

图3为图2的爆炸图；

图4为本实用新型的容栅式传感器结构示意图；

图5为本实用新型的容栅式传感器剖视图；

图6为本实用新型的容栅式传感器使用状态图，其中A）为动栅处于第一位置状态，B）为动栅处于第二位置状态。

图中标记说明：1、围护桩；2、冠梁；3、钢支撑；4、液压装置；5、容栅式传感器；51、活塞部；52、筒体；53、活塞头；54、动栅；55、定栅；56、电子单元；57、气孔；58、抱箍；59、活塞杆；60、基座；6、紧固件；7、条形槽；8、导向槽。

具体实施方式

为了更好地了解本实用新型的目的、结构及功能，下面结合附图，对本实用新型做进一步详细的描述。

容栅式传感器是一种可用于对支护结构位移和应力等进行综合监测的装置，通过对监测数据进行整理与分析，比较勘察、设计所预期的性状与监测结果的差别，对原设计成果进行评价并判断现有施工方案的合理性。通过反分析法计算和修正岩土力学参数，预测下一施工阶段可能出现的新动态，为施工期间进行设计优化和合理施工提供可靠信息，对后续开挖提出建议，对可能出现的险情进行及时预报。

如图1至图3所示，本实施例的一种支护结构包括围护桩1及设置在围护桩1顶端的冠梁2，所述冠梁2的内壁之间安装有钢支撑3，所述钢支撑3的一端抵接在冠梁2的一侧壁上，所述钢支撑3的另一端通过容栅式传感器5抵接在冠梁2的另一侧壁上。

如图4和图5所示，所述容栅式传感器5包括活塞部51及筒体52，所述活塞部51包括活塞头53、活塞杆59和基座60，所述活塞杆59的一端连接活塞头53，所述活塞杆59的另一端连接基座60。所述筒体52上设有气孔57。所述活塞头53设置在所述筒体52内，且在筒体52内活动。所述活塞头53上设有相对活塞头53的端部延伸的动栅54，所述筒体52的外壁上开设有条形槽7，所述条形槽7内安装有定栅55和电子单元56，所述筒体52的内壁开设有导向槽8，所述条形槽7和导向槽8的延伸方向均平行于筒体52的轴向，所述条形槽7和导向槽8连通。所述定栅55位于动栅54与电子单元56之间，且所述动栅54可沿着所述导向槽8滑动。具体地，所述动栅54相对定栅55活动，且所述动栅54的发射极与定栅55的接收极相互平行。所述筒体52的一端安装有防止活塞头53脱离的抱箍58。

如图1、图3和图4所示，所述活塞部51通过液压装置4与钢支撑3的端部连接，所述筒体52的端部抵接在冠梁2的侧壁上。具体地，所述钢支撑3通过紧固件6与所述液压装置4连接，所述液压装置4通过紧固件6与所述活塞部51的基座60连接。

容栅式传感器可监测钢支撑安装时受压杆件的支撑承载力，使支撑承载力与理论设计值一致，容栅式传感器气压腔室可调节压力数值，使容栅式传感器适用于支撑结构不同轴向应力大小数值的基坑，同时在使用过程中同时对冠梁的水平位移和钢支撑的压力进行监测，记录水平位移和压力等数值，有利于通过数值分析方法分析基坑的理论模型。

本实施例的工作原理如下：

如图1和图4所示，空气在压强作用下的可压缩程度，用弹性模量E（即压强变化量与单位质量空气体积的相对变化量之比）度量。基坑钢支撑预加轴向应力一般不超过400kN，为使容栅式传感器具有普遍适用性，通过筒体52的气孔57对气压腔室调节0.02MPa和0.04MPa两个压力数值，使容栅式传感器适用于100-250kN的预加轴向应力和250-450kN的预加轴向应力。容栅式传感器的气压腔室压力值为0.02MPa时，以此时初始轴向应力（80kN）为初始值，通过施加不同的轴向应力压缩容栅式传感器，如图6所示，使得所述动栅54相对定栅55活动，即容栅式传感器的发射极与容栅式传感器的接收极发生相对位移，发射极与接收极面积发生相对变化，记录容栅式传感器压缩的位移数值和对应的相对面积变化，同时将轴向应力值与对应的相对面积变化相关联，可以得出位移数值与轴向应力的关系，通过对容栅式传感器压缩的位移数值与轴向应力数值进行线性拟合，得出线性拟合公式，输入置电子单元中，设定为模式“1”；当容栅式传感器气压腔室压力值为0.04MPa时，测定的方式与上述方法一致，得出线性拟合公式，输入置电子单元中，设定为模式“2”。当基坑的钢支撑3预加轴向应力设计值为150kN时，通过液压装置4加压给钢支撑3和容栅式传感器施加轴向应力，容栅式传感器的压缩位移可以转化为发射极与接收极面积发生相对变化，电子单元将相对面积变化转换，可实时显示钢支撑3安装完成时的轴向应力与压缩位移值，当轴向应力的数值达到设计值150kN时，液压装置4停止加压，钢支撑3安装完成。钢支撑3使用过程中，当基坑发生变形时，由于容栅式传感器具有响应速度快，灵敏度高等特性，容栅式传感器可实时监测冠梁的形变位移，电子单元56将冠梁2的形变位移转化为发射极与接收极面积发生相对变化，可以将冠梁2的形变位移转化为轴向应力，实时显示此时的轴向应力与压缩位移值，通过电子单元56的处理，可显示与安装时位移数值的变化值和轴向应力的变化值。当基坑的钢支撑3预加轴向应力设计值为300kN时，如图4和图6所示，通过筒体52的气孔57进行加压至0.04MPa，切换为模式“2”，此时可以保证所述动栅54和定栅55的相对位移不会过大，使得容栅式传感器发射极与接收极相对位移过大没有相对接触面积而无法进行监测。

可以理解，本实用新型是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本实用新型的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本实用新型的精神和范围。因此，本实用新型不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本实用新型所保护的范围内。

Claims (7)

1.一种容栅式传感器，其特征在于，包括活塞部（51）及筒体（52），所述活塞部（51）的活塞头（53）在筒体（52）内活动，所述活塞头（53）上设有相对活塞头（53）的端部延伸的动栅（54），所述筒体（52）的外壁上开设有条形槽（7），所述条形槽（7）内安装有定栅（55）和电子单元（56），所述筒体（52）的内壁开设有导向槽（8），所述条形槽（7）和导向槽（8）的延伸方向均平行于筒体（52）的轴向，所述条形槽（7）和导向槽（8）连通；所述定栅（55）位于动栅（54）与电子单元（56）之间，且所述动栅（54）可沿着所述导向槽（8）滑动。

2.根据权利要求1所述的容栅式传感器，其特征在于，所述筒体（52）上设有气孔（57）。

3.根据权利要求1所述的容栅式传感器，其特征在于，所述筒体（52）的一端安装有防止活塞头（53）脱离导向槽（8）的抱箍（58）。

4.根据权利要求1所述的容栅式传感器，其特征在于，所述活塞部（51）还包括活塞杆（59）和基座（60），所述活塞杆（59）的一端连接活塞头（53），所述活塞杆（59）的另一端连接基座（60）。

5.根据权利要求1所述的容栅式传感器，其特征在于，所述动栅（54）的发射极与定栅（55）的接收极相互平行。

6.一种支护结构，包括围护桩（1）及设置在围护桩（1）顶端的冠梁（2），所述冠梁（2）的内壁之间安装有钢支撑（3），其特征在于，所述钢支撑（3）的一端抵接在冠梁（2）的一侧壁上，所述钢支撑（3）的另一端通过如权利要求1至5任意一项所述的容栅式传感器抵接在冠梁（2）的另一侧壁上，所述活塞部（51）通过液压装置（4）与钢支撑（3）的端部连接，所述筒体（52）的端部抵接在冠梁（2）的侧壁上。

7.根据权利要求6所述的支护结构，其特征在于，所述钢支撑（3）通过紧固件（6）与所述液压装置（4）连接，所述液压装置（4）通过紧固件（6）与所述活塞部（51）的基座（60）连接。