CN221123645U - 一种无线传输式钢桩应力监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及土木工程技术领域，尤其是一种无线传输式钢桩应力监测装置，包括外壳，所述外壳焊接在钢桩侧壁表面，所述外壳的内部具有容置腔，所述容置腔内设置有应变传感器、检测模组和数据传输器，所述应变传感器与所述检测模组之间连接，所述检测模组和所述数据传输器连接，其中所述应变传感器焊接于所述外壳邻近于钢桩一侧的内壁，所述数据传输器为无线数据传输器。本实用新型的优点是：结合数据无线传输技术，有效提升传感器的存活率、并避免了传感器安装与保护带来的人力和经济成本；通过监测装置外壳密封焊接于钢桩，可妥善保护监测装置内部各种精密仪器及部件，焊接操作简单、可靠。

Description

一种无线传输式钢桩应力监测装置

技术领域

本实用新型涉及土木工程技术领域，尤其是一种无线传输式钢桩应力监测装置。

背景技术

工程桩沉桩后，有时需要对钢桩桩身应力分布进行监测，用以判断不同深度范围的土体承载力参数。但由于钢桩一般为打入桩，打入时桩身与土体摩擦力较大，一般监测应力计会被损坏，与其连接的导线也难以妥善保护，造成传感器存活率低、导线保护人工和经济成本高等问题。

应力或应变传感器已被广泛应用于工程结构相关的构件应力监测中，但其用于钢桩主要存在以下缺陷：1）传感器与钢桩焊接后外凸于桩壁，易损坏；2）连接导线强度较低，难固定、易损坏；3）所需导线长度较长，对检测精度有一定影响；4）需配备专用数据采集装置，操作不便。

发明内容

本实用新型的目的是根据上述现有技术的不足，提供了一种无线传输式钢桩应力监测装置，通过将检测装置外壳密封焊接于钢桩并结合数据无线传输技术，有效提升传感器的存活率，保证传感器的使用安全。

本实用新型目的实现由以下技术方案完成：

一种无线传输式钢桩应力监测装置，其特征在于：该应力监测装置包括外壳，所述外壳焊接在钢桩侧壁表面，所述外壳的内部具有容置腔，所述容置腔内设置有应变传感器、检测模组和数据传输器，所述应变传感器与所述检测模组之间连接，所述检测模组和所述数据传输器连接，其中所述应变传感器焊接于所述外壳邻近于钢桩一侧的内壁，所述数据传输器为无线数据传输器。

所述容置腔的内部具有蓄电池，所述蓄电池电性连接所述应变传感器、所述检测模组和所述数据传输器。

所述检测模组为微型控制机，所述微型控制机通过导线连接所述应变传感器并读取所述应变传感器的电阻变化值计算应变量。

所述检测模组具有可调的数值读取和储存频率。

所述外壳在高度方向上的截面上，其上、下两侧设置有导角并配合所述外壳与所述钢桩侧壁表面之间的焊缝形成尖状。

沿所述钢桩的桩长方向，在其侧壁表面均匀间隔布置有多个所述应力监测装置。

沿所述钢桩的截面方向，在所述钢桩的同一截面内左右对称布置。

本实用新型的优点是：

1）结合数据无线传输技术，有效提升传感器的存活率、并避免了传感器安装与保护带来的人力和经济成本。

2）通过监测装置外壳密封焊接于钢桩，可妥善保护监测装置内部各种精密仪器及部件，焊接操作简单、可靠。

3）在监测装置外壳之外不需外接导线，避免了导线的重复接入与断开，有效提升测试效率、传感器保护及数据的可靠性。

4）可根据需要灵活调整布置位置及方式，便捷的满足对桩身应力监测的具体要求。

5）各部件之间的连接可以主要采用焊接连接，安装操作灵活方便，不需要特种设备。

附图说明

图1为本实用新型的安装结构图；

图2为图1中A-A断面图；

图3为本实用新型在钢桩表面的布置示意图；

图4为图3中B-B断面图。

实施方式

以下结合附图通过实施例对本实用新型特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1-4所示，图中各标记分别表示为：监测装置1、钢桩2、焊缝3、应变传感器1-1、检测模组1-2、数据传输器1-3、蓄电池1-4、外壳1-5、第一导线1-6、第二导线1-7、第三导线1-8。

实施例：如图1至图4所示，本实施例中无线传输式钢桩应力监测装置用于对钢桩2的桩身应力分布进行监测，以判断不同深度范围的土体承载力参数。

具体而言，本实施例中的监测装置1包括外壳1-5，该外壳1-5通过焊缝3焊接在钢桩2的侧壁表面，以使监测装置1与钢桩2对应截面处同步变形。

该外壳1-5的内部具有容置腔，在容置腔的内部设置有应变传感器1-1、检测模组1-2、数据传输器1-3和蓄电池1-4。其中，应变传感器1-1通过第一导线1-6与检测模组1-2连接并形成数据交互，该检测模组1-2可读取应变传感器1-1电阻变化值计算应变量，并通过记录对应的时间信息。检测模组1-2通过第二导线1-7与数据传输器1-3连接以实时发送数据到数据传输器1-3保存传输；该数据传输器1-3为无线数据传输器，其可以通过无线传输的方式可直接将数据实时传输至监测装置、服务器等数据接收设备，无需另外引出导线至位于地面的监测设备。蓄电池1-4通过第三导线1-8与检测模组1-2电性连接以为其供电。在本实施例中，第一导线1-6、第二导线1-7为包含数据传输线路及供电线路的组合导线，第三导线1-8为供电导线，因此，应变传感器1-1与数据传输器1-3的供电分别由与蓄电池1-4电性连接的检测模组1-2通过第一导线1-6、第二导线1-7提供，从而减少外壳1-5内的导线数量及接线复杂程度，便于使用。

在本实施例中，应变传感器1-1焊接在外壳1-5邻近于钢桩2一侧的内壁上，以使应变传感器1-1与监测装置1同步变形，提高应力监测数据的准确性。

如图1所示，本实施例中的外壳1-5在高度方向的上、下两端具有导角并配合焊缝3形成锥尖状结构与钢桩2的侧壁表面相接触；这样一来，监测装置1随着钢桩2的打桩埋入土体时，其锥尖状结构可以尽可能减小土体作用于外壳1-5上的阻力，进而避免外壳1-5受到过大的作用力而发生松动甚至脱落。此外，通过在外壳1-5上设置导角，使其与钢桩2的桩身表面之间预留足够大的焊缝3位置，确保外壳1-5与钢桩2之间的焊接强度。

本实施例在使用时，包括如下步骤：

1）监测装置1组装完成后，开启检测模组1-2并读取监测初始数据；

2）在钢桩2外侧确定监测装置1的设置位置，在监测装置1周边采用焊缝3焊接于钢桩2侧壁，每两个监测装置1为一组，在钢桩2的同一深度截面左右对称布置，同时根据监测要求，在钢桩2的桩长方向布置多组监测装置1；

(3)对钢桩2实施打桩操作，完成打桩之后一定时间，进行静载压桩测试，测试时钢桩2受力压缩，监测装置1中的应变传感器1-1与钢桩2对应截面处同步变形，检测模组1-2自动读取应变数据并通过数据传输器1-3传输。

在打桩阶段、试桩阶段及拔桩阶段，均可通过各测点处监测装置1进行应变数据采集，进而得到钢桩2桩身应力分布。

在本实施例中，检测模组1-2具有自动控制功能，根据读取到的应变传感器1-1应变数值实时调整数值读取和储存频率，在试桩期间传感器数值变化较大，采用较高的满足试验要求的监测频率，非试桩期间，传感器数值变化幅度微小，采用较低监测频率或进入待机状态，减少用电量及数据存储量。

虽然以上实施例已经参照附图对本实用新型目的的构思和实施例做了详细说明，但本领域普通技术人员可以认识到，在没有脱离权利要求限定范围的前提条件下，仍然可以对本实用新型作出各种改进和变换，故在此不一一赘述。

Claims (7)

1.一种无线传输式钢桩应力监测装置，其特征在于：该应力监测装置包括外壳，所述外壳焊接在钢桩侧壁表面，所述外壳的内部具有容置腔，所述容置腔内设置有应变传感器、检测模组和数据传输器，所述应变传感器与所述检测模组之间连接，所述检测模组和所述数据传输器连接，其中所述应变传感器焊接于所述外壳邻近于钢桩一侧的内壁，所述数据传输器为无线数据传输器。

2.根据权利要求1所述的一种无线传输式钢桩应力监测装置，其特征在于：所述容置腔的内部具有蓄电池，所述蓄电池电性连接所述应变传感器、所述检测模组和所述数据传输器。

3.根据权利要求1所述的一种无线传输式钢桩应力监测装置，其特征在于：所述检测模组为微型控制机，所述微型控制机通过导线连接所述应变传感器并读取所述应变传感器的电阻变化值计算应变量。

4.根据权利要求3所述的一种无线传输式钢桩应力监测装置，其特征在于：所述检测模组具有可调的数值读取和储存频率。

5.根据权利要求1所述的一种无线传输式钢桩应力监测装置，其特征在于：所述外壳在高度方向上的截面上，其上、下两侧设置有导角并配合所述外壳与所述钢桩侧壁表面之间的焊缝形成尖状。

6.根据权利要求1所述的一种无线传输式钢桩应力监测装置，其特征在于：沿所述钢桩的桩长方向，在其侧壁表面均匀间隔布置有多个所述应力监测装置。

7.根据权利要求1或6所述的一种无线传输式钢桩应力监测装置，其特征在于：沿所述钢桩的截面方向，在所述钢桩的同一截面内左右对称布置。