專(zhuān)利名稱(chēng)：力矩測(cè)試設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋼管支柱輸電塔的基礎(chǔ)力矩測(cè)試設(shè)備。更具體地， 本發(fā)明涉及一種基礎(chǔ)力矩測(cè)試設(shè)備，其可以通過(guò)沿水平或傾斜方向?qū)?載荷施加到地面上的突出結(jié)構(gòu)的頂部，根據(jù)載荷和深度分析基礎(chǔ)和地 面的支撐性能，以獲得與地面上的突出結(jié)構(gòu)的力矩有關(guān)的量值，從而 保證設(shè)計(jì)準(zhǔn)確以及使用安全。
背景技術(shù)：
隨著電力需求上漲，高壓傳輸線(xiàn)的建造一直在穩(wěn)定增加。然而， 在輸電塔的基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中占據(jù)大部分的格構(gòu)塔基礎(chǔ)，因建造面積 大和尺寸大而存在建造成本高、森林采伐過(guò)度、修復(fù)成本高等問(wèn)題。 近年來(lái)，鋼管支柱塔基礎(chǔ)已廣泛用作格構(gòu)塔基礎(chǔ)的替換物以及環(huán)境友 好的塔基礎(chǔ)。鋼管支柱塔基礎(chǔ)采用單個(gè)支墩以顯著降低用于建造塔的 場(chǎng)地面積，并在保證美觀的同時(shí)還提供許多優(yōu)點(diǎn)，諸如建造和修復(fù)成 本降低、森林釆伐最小以及類(lèi)似優(yōu)點(diǎn)。
圖1是一幅圖示施加到格構(gòu)塔的外力的視圖，其中，水平力、壓
力以及拉拔力(withdrawal force)施加到基礎(chǔ)。大部分結(jié)構(gòu)承受這些 載荷的組合，所述載荷由相應(yīng)測(cè)試方法測(cè)量。
圖2示出作用在基礎(chǔ)上的載荷，其中力矩和水平力組合為作用在 所述基礎(chǔ)上的主要載荷。
如圖1所示，作用在具有格構(gòu)基礎(chǔ)的總體結(jié)構(gòu)或輸電塔上的主要 載荷，包括豎直壓縮載荷、豎直拉伸載荷以及側(cè)向載荷。因此，壓縮& 豎直載荷測(cè)試、拉伸載荷測(cè)試以及側(cè)向載荷測(cè)試用作測(cè)驗(yàn)地面穩(wěn)定性 的方法。
上述測(cè)試的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)已由美國(guó)測(cè)試與材料協(xié)會(huì)(ASTM)或類(lèi)似組 織制定和實(shí)施，并生效。根據(jù)(韓國(guó))國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，已建立和使用了與樁 豎直壓縮測(cè)試有關(guān)的韓國(guó)標(biāo)準(zhǔn)(KS)。
然而，作用在諸如其基礎(chǔ)在地面上突出的鋼管支柱、與基礎(chǔ)支柱整合的支墩等等結(jié)構(gòu)上的主要載荷，不是豎直壓縮栽荷和側(cè)向載荷或
者豎直拉伸載荷，而是力矩載荷(見(jiàn)圖2)。因此，必須優(yōu)化此種結(jié) 構(gòu)的設(shè)計(jì)方法。為了優(yōu)化設(shè)計(jì)鋼管塔基礎(chǔ)，數(shù)量上測(cè)試傾覆力矩的方 法是必要的，但是來(lái)自ASTM、 KS等的官方測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)僅具有與總體獨(dú)立 基礎(chǔ)的主要載荷諸如豎直載荷和水平載荷有關(guān)的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。即，尚未 建立為測(cè)試傾覆力矩而標(biāo)準(zhǔn)化的測(cè)試方法。
因此，需要一種通過(guò)施加外部載荷到結(jié)構(gòu)的頂部來(lái)測(cè)試力矩的設(shè) 備和方法，以根據(jù)作用在所述結(jié)構(gòu)上的力矩來(lái)分析基礎(chǔ)的支撐性能 (behavior)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明致力于解決傳統(tǒng)技術(shù)的上述問(wèn)題，并且本發(fā)明的一方面是 提供一種鋼管輸電塔的基礎(chǔ)力矩測(cè)試設(shè)備，其可以通過(guò)引入力矩作為
能，基于作用在所述結(jié)構(gòu)上的主要力是力矩的事實(shí)，這不同于總體結(jié) 構(gòu)，在基礎(chǔ)測(cè)試中作用在所述總體結(jié)構(gòu)上的主要力包括豎直載荷、水 平載荷以及拉伸栽荷。
根據(jù)本發(fā)明的 一方面，提供一種鋼管輸電塔基礎(chǔ)的力矩測(cè)試設(shè)備。 該設(shè)備包括拉伸裝置，其具有連接到地面上的突出結(jié)構(gòu)的頂部的一 端和連接到牽引系統(tǒng)的另一端；牽引系統(tǒng)，提供水平力(載荷)，用 于經(jīng)由拉伸裝置獨(dú)自給結(jié)構(gòu)施加力矩；應(yīng)變儀，被安裝在所述結(jié)構(gòu)的 樁內(nèi)以根據(jù)深度和位置測(cè)量應(yīng)變；以及控制器，控制所述設(shè)備的整體 運(yùn)行并基于由應(yīng)變儀測(cè)得的水平力(載荷)來(lái)根據(jù)深度分析力矩。
所述設(shè)備還可以包括載荷單元，其測(cè)量施加到所述突出結(jié)構(gòu)的頂 部和所述拉伸裝置耦合之部位上的栽荷。
所述栽荷單元可以測(cè)量牽引載荷，控制載荷的幅度，并且在由牽 引系統(tǒng)牽引時(shí)控制載荷增加的速率。
所述設(shè)備還可以包括傾角儀，其根據(jù)深度測(cè)量水平性能；以及土 壤壓力單元，其根據(jù)深度和位置測(cè)量土壤壓力作用。所述傾角儀以及 所述土壤壓力單元安裝在所述結(jié)構(gòu)的樁內(nèi)。
所述控制器可以包括牽引系統(tǒng)控制模塊，其控制牽引系統(tǒng)施加水平力(載荷)；分析模塊，其基于由應(yīng)變儀、傾角儀以及土壤壓力 單元測(cè)得的值來(lái)分析力矩和地面性能；以及數(shù)據(jù)庫(kù)(DB)模塊，其存 儲(chǔ)在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)時(shí)的力矩、水平位移以及土壤壓力。
所述分析模塊可以根據(jù)深度將應(yīng)變轉(zhuǎn)換成應(yīng)力，所述應(yīng)變是在力
量；再根據(jù)深度將應(yīng)力轉(zhuǎn)換成力矩；并且將力矩與設(shè)計(jì)該結(jié)構(gòu)時(shí)的計(jì) 算值作比較。
所述分析模塊可以將在力矩作用時(shí)由傾角儀測(cè)得的水平位移與在 檢查結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)計(jì)算的水平位移作比較，并且通過(guò)使用由土壤壓力單 元根據(jù)深度和位置測(cè)得的數(shù)據(jù)作為實(shí)際土壤壓力在每個(gè)力矩階段檢查 側(cè)向壓力和地基反應(yīng)系數(shù)來(lái)確定地面性能。
所述拉伸裝置可以包括選自鋼棒、鋼絲以及絞合鋼絲中的一種。
所述牽引系統(tǒng)可以包括液壓缸或者絞盤(pán)。
所述拉伸裝置可以沿兩個(gè)或更多方向連接到在所述突出結(jié)構(gòu)的頂 部上的所述牽引系統(tǒng)。
所述設(shè)備還可以包括牽引板，其穿過(guò)所述結(jié)構(gòu)并固定到所述結(jié)構(gòu) 以在所述突出結(jié)構(gòu)的頂部和拉伸裝置耦合的部位將拉伸引入所述結(jié)構(gòu) 的頂部。


從以下結(jié)合附圖給出的優(yōu)選實(shí)施方案的描述，本發(fā)明的上述和其 他方面、特征以及優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見(jiàn)，在所述附圖中
圖1是一幅圖示施加到格構(gòu)塔的外力的視圖，其中水平力、壓力 以及拉拔力施加到基礎(chǔ)；
圖2示出了作用在基礎(chǔ)上的載荷，其中力矩和水平力組合作為作 用在所述基礎(chǔ)上的主要栽荷；
圖3a是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的基礎(chǔ)力矩測(cè)試設(shè)備的示意圖，其 中應(yīng)變儀、土壤壓力單元以及傾角儀安裝在基礎(chǔ)中，并且力施加到結(jié) 構(gòu)的頂部；
圖3b是在圖3a中示出的設(shè)備的框圖4至6是用于測(cè)試的設(shè)備的示意圖；圖7至9是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的測(cè)試設(shè)備的示意圖10和11示出鋼筋混凝土基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)；以及
圖12示出一種用于測(cè)量地面上測(cè)試體的暴露部分的位移的布置。
具體實(shí)施例方式
下文中，將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案。
圖3a是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的基礎(chǔ)力矩測(cè)試設(shè)備的示意圖，其 中應(yīng)變儀、土壤壓力單元以及傾角儀安裝在基礎(chǔ)中并且力施加到結(jié)構(gòu) 的頂部；圖3b是在圖3a中示出的設(shè)備的框圖；圖4至6是用于測(cè)試 的設(shè)備的示意圖；圖7至9是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的測(cè)試設(shè)備的示 意圖；圖10和11示出鋼筋混凝土基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)；以及圖12示出一種用 于測(cè)量地面上測(cè)試體的暴露部分的位移的布置。
參見(jiàn)圖3至12，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的一種鋼管輸電塔的基礎(chǔ) 力矩測(cè)試設(shè)備包括拉伸裝置320，其具有連接到在地面上突出的結(jié)構(gòu) 的頂部的一端和連接到牽引系統(tǒng)330的另一端；牽引系統(tǒng)330，提供 水平力(栽荷)，用于經(jīng)由拉伸裝置320獨(dú)自給結(jié)構(gòu)IO施加力矩；應(yīng) 變儀IIO，被安裝在所述結(jié)構(gòu)10的樁內(nèi)以根據(jù)深度和位置測(cè)量應(yīng)變； 以及控制器20,控制所述設(shè)備的整體運(yùn)行并根據(jù)深度基于由應(yīng)變儀 IIO測(cè)得的水平力(載荷)分析力矩。
所述設(shè)備還可以包括傾角儀120，其根據(jù)深度測(cè)量水平性能；以 及土壤壓力單元130，其根據(jù)深度和位置測(cè)量土壤壓力作用。所述傾 角儀120以及所述土壤壓力單元安裝在所述結(jié)構(gòu)的樁內(nèi)。
所述控制器20可以包括牽引系統(tǒng)控制模塊210，其控制牽引系統(tǒng) 330施加水平力(載荷)；分析模塊220,其基于由應(yīng)變儀110、傾角 儀120以及土壤壓力單元130測(cè)得的值來(lái)分析力矩和地面性能；以及 數(shù)據(jù)庫(kù)(DB)模塊230，其存儲(chǔ)在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)時(shí)的力矩、水平位移以及 土壤壓力。
在具有此構(gòu)造的力矩測(cè)試設(shè)備中，控制器20的分析模塊2"通過(guò) 根據(jù)深度將應(yīng)變儀110對(duì)稱(chēng)安裝在樁基礎(chǔ)內(nèi)的施力位置以及與所述施 力位置相對(duì)的位置當(dāng)力矩作用時(shí)在拉伸部分和壓縮部分根據(jù)深度測(cè)量 應(yīng)變，根據(jù)深度將所測(cè)應(yīng)變轉(zhuǎn)換成應(yīng)力，再根據(jù)深度將應(yīng)力轉(zhuǎn)換成力矩，并且將力矩與設(shè)計(jì)該結(jié)構(gòu)時(shí)存儲(chǔ)在DB模塊230中的值作比較。
另外，傾角管安裝在基礎(chǔ)內(nèi)，安裝傾角儀120并且進(jìn)行力矩測(cè)試 以根據(jù)深度獲得傾角。然后，基于所述傾斜角計(jì)算對(duì)應(yīng)深度的水平位 移，并且將所述水平位移與在檢查設(shè)計(jì)時(shí)計(jì)算的并存儲(chǔ)在DB模塊230 中的水平位移作比較。
此外，在建造基礎(chǔ)時(shí)從力矩測(cè)試中根據(jù)深度和位置獲得的土壤壓 力單元的數(shù)據(jù)用作實(shí)際土壤壓力以在每個(gè)力矩階段檢查側(cè)向壓力、地 基反應(yīng)系數(shù)等。然后，綜合并分析數(shù)據(jù)以確定地面性能。
圖3a和3b中示出的牽引系統(tǒng)330利用液壓缸或絞盤(pán)，并且具有 足夠的沖程以在地面鉆孔或在執(zhí)行對(duì)結(jié)構(gòu)的毀壞時(shí)進(jìn)行測(cè)試。牽引系 統(tǒng)330和結(jié)構(gòu)的頂部通過(guò)鋼棒(拉伸棒或類(lèi)似構(gòu)件)或諸如鋼絲、絞 合鋼絲的拉伸裝置320連接起來(lái)。此外，在牽引系統(tǒng)330和結(jié)構(gòu)的頂 部之間設(shè)置載荷單元310以測(cè)量牽引栽荷。在此，載荷單元310用于 掌握載荷、控制栽荷的幅度以及在牽引時(shí)控制栽荷增加的速率。牽引 系統(tǒng)330可以對(duì)應(yīng)于牽引方法而改變，并且在水平牽引時(shí)可以包括邊 坡(bank)、明蟹(open cut)、支撐板(bearing plate)等。
圖3中示出單向的力矩測(cè)試。對(duì)于雙向載荷，可以對(duì)稱(chēng)或沿實(shí)際 施加力的方向布置牽引系統(tǒng)，以使得可以用多個(gè)牽引載荷進(jìn)行測(cè)試。 在鋼管中，在結(jié)構(gòu)的頂部的牽引板穿過(guò)并固定到鋼管。如果所述結(jié)構(gòu) 像鋼筋混凝土一樣堅(jiān)固，則可以考慮到受牽引部分來(lái)制造牽引板，或 者可以單獨(dú)給牽引板鉆孔以具有受牽引部分。
根據(jù)本發(fā)明，可以根據(jù)介于地面和地面上的突出結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)之間 的作用力矩來(lái)分析支撐性能，以使得可以保證與地面上的突出部分的 力矩有關(guān)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)確和使用安全。
雖然已參照實(shí)施方案和附圖描述了本發(fā)明，但是對(duì)本領(lǐng)域普通技 術(shù)人員來(lái)說(shuō)顯而易見(jiàn)的是，實(shí)施方案是作為說(shuō)明而給出的，并且可以 進(jìn)行各種改進(jìn)和等效的實(shí)施方案，而不脫離本發(fā)明的主旨和范圍。因 此，本發(fā)明的范圍應(yīng)僅由附屬的權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種鋼管輸電塔基礎(chǔ)的力矩測(cè)試設(shè)備，該設(shè)備包括拉伸裝置，具有連接到從地面突出的結(jié)構(gòu)的頂部的一端，和連接到牽引系統(tǒng)的另一端；牽引系統(tǒng)，提供水平力(載荷)，用于經(jīng)由所述拉伸裝置獨(dú)自給所述結(jié)構(gòu)施加力矩；應(yīng)變儀，被安裝在所述結(jié)構(gòu)的樁內(nèi)以根據(jù)深度和位置測(cè)量應(yīng)變；以及控制器，控制所述設(shè)備的整體運(yùn)行，并基于由所述應(yīng)變儀測(cè)得的水平力(載荷)來(lái)根據(jù)深度分析力矩。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括載荷單元，其測(cè)量施加到所述突出結(jié)構(gòu)的頂部和所述拉伸裝置耦 合之部位上的載荷。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中所述栽荷單元測(cè)量牽引載荷， 控制載荷的幅度，并且在由牽引系統(tǒng)牽引時(shí)控制栽荷增加的速率。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括 傾角儀，根據(jù)深度測(cè)量水平性能；以及 土壤壓力單元，根據(jù)深度和位置測(cè)量土壤壓力作用， 所述傾角儀以及所述土壤壓力單元安裝在所述結(jié)構(gòu)的樁內(nèi)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中所述控制器包括 牽引系統(tǒng)控制模塊，其控制牽引系統(tǒng)施加水平力(載荷)； 分析模塊，其基于由所述應(yīng)變儀、傾角儀以及土壤壓力單元測(cè)得的值來(lái)分析力矩和地面性能；以及數(shù)據(jù)庫(kù)(DB)模塊，其存儲(chǔ)在設(shè)計(jì)所述結(jié)構(gòu)時(shí)的力矩、水平位移 以及土i裏壓力。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中所述分析模塊根據(jù)深度將應(yīng) 變轉(zhuǎn)換成應(yīng)力，所述應(yīng)變是在力矩因牽引系統(tǒng)而作用時(shí)在拉伸部分和 壓縮部分根據(jù)深度被應(yīng)變儀所測(cè)量；再根據(jù)深度將應(yīng)力轉(zhuǎn)換成力矩； 以及將力矩與設(shè)計(jì)所述結(jié)構(gòu)時(shí)所計(jì)算的值作比較。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中所述分析模塊將在力矩作用 時(shí)由傾角儀測(cè)得的水平位移與在檢查所述結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)時(shí)計(jì)算的水平位移作比較，并且通過(guò)使用由土壤壓力單元根據(jù)位置和深度測(cè)得的數(shù)據(jù) 作為實(shí)際土壤壓力在每個(gè)力矩階段檢查側(cè)向壓力和地基反應(yīng)系數(shù)來(lái)確 定地面性能。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述拉伸裝置包括選自鋼棒、 鋼絲以及絞合鋼絲中的一種。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述牽引系統(tǒng)包括液壓缸或 者絞盤(pán)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述拉伸裝置在所述突出結(jié) 構(gòu)的頂部上沿兩個(gè)或更多方向連接到所述牽引系統(tǒng)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括牽引板，其穿過(guò)所述結(jié)構(gòu) 并固定到所述結(jié)構(gòu)以在所述突出結(jié)構(gòu)的頂部和拉伸裝置耦合的部位將 拉伸引入所述結(jié)構(gòu)的頂部。
全文摘要
本申請(qǐng)公開(kāi)一種鋼管支柱輸電塔的基礎(chǔ)力矩測(cè)試設(shè)備。所述設(shè)備可以通過(guò)沿水平或傾斜方向?qū)⑤d荷施加到地面上的突出結(jié)構(gòu)的頂部，根據(jù)載荷和深度分析基礎(chǔ)和地面的支撐性能，以獲得與地面上的突出結(jié)構(gòu)的力矩有關(guān)的量值，從而保證設(shè)計(jì)準(zhǔn)確以及使用安全。
文檔編號(hào)E02D33/00GK101614021SQ200810186419
公開(kāi)日2009年12月30日 申請(qǐng)日期2008年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月24日
發(fā)明者吳基大, 咸庚沅, 李庸禧, 金大洪, 金大鶴, 金敬烈 申請(qǐng)人:韓國(guó)電力公社