專利名稱：混凝土樁基無損動測儀的制作方法
專利說明 混凝土樁基無損動測儀屬于固體材料應(yīng)力測試領(lǐng)域。
隨著高層建筑、橋梁及大型土建工程地增多，混凝土樁基被廣泛應(yīng)用。由于受地質(zhì)條件和施工工藝的影響，混凝土樁基有時發(fā)生斷裂或不均勻等缺陷，從而降低樁的負(fù)載力。為保證工程質(zhì)量，須對樁基進(jìn)行檢測。
目前使用的樁基檢測設(shè)備有靜測和動測兩種。靜測設(shè)備是通過壓力計、百分表等儀器，根據(jù)沉降量隨荷載的變化特征確定樁的極限荷載(即承載力)。用此設(shè)備測試，時間長，測試費用高，并且經(jīng)測試后，樁基受到損傷。動測設(shè)備中較為有影響的是水電效應(yīng)法設(shè)備，它是由水聽器、磁記錄儀、存儲器、頻譜分析儀及處理機(jī)系統(tǒng)等多個儀器組成。它通過水聽器、磁記錄儀進(jìn)行現(xiàn)場模擬記錄，再經(jīng)室內(nèi)回放、采樣數(shù)字化、推斷等信息處理。這樣最少要1－2天才能得出結(jié)果。并且回放時，難免要產(chǎn)生誤差，而使處理結(jié)果不準(zhǔn)確，整套設(shè)備費用高，激振時需要有高壓(上萬伏)，不安全。
為了提高測樁速度，使儀器便于攜帶，能做到現(xiàn)場處理，特設(shè)計了本實用新型。
本實用新型－－混凝土樁基無損動測儀，由激振裝置3、信號傳感器4、控制器5、采樣器6、袖珍計算機(jī)7組成(圖一)。圖一中2為待測樁基，1為樁邊土。通過激振裝置對樁施加一作用力(激振方式為機(jī)械激振，作用力可以是瞬態(tài)的和似瞬態(tài)的)，信號傳感器用以接收樁在力的作用下的響應(yīng)，把機(jī)械振動波轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘栞斎氲娇刂破?，根?jù)輸入信號的強(qiáng)弱，選用控制器的不同靈敏度，將信號以適宜的振幅輸入到采樣器。由袖珍計算機(jī)控制采樣器將連續(xù)電信號數(shù)字化，然后由袖珍計算機(jī)進(jìn)行儲存、處理、推斷，并聯(lián)機(jī)打印結(jié)果。圖一中，信號傳感器由激振力的大小可選用速度傳感器如65型電磁式地震擺、64型地震擺、JJS－10A(CD－2、CDJ－Z27)檢波器，也可用加速度傳感器、位移傳感器。當(dāng)傳感器輸出為電荷時，應(yīng)在傳感器之后加一電荷放大器?？刂破饔尚盘栴A(yù)置開關(guān)電路(R1、R2、開關(guān)AB)和信號控制電路(R3～R8)組成(圖二)。根據(jù)輸入信號CD的強(qiáng)弱，調(diào)節(jié)R6、R7能調(diào)節(jié)電信號的輸出振幅，調(diào)節(jié)R3、R4、R5可控制信號的電平，開關(guān)AB的通斷控制預(yù)置采樣時間，預(yù)置采樣點數(shù)，從而在樁受到力作用之前，使袖珍計算機(jī)進(jìn)入采樣狀態(tài)，一般預(yù)置采樣時間為0.3ms～3ms，以采空點1～10個為宜。袖珍計算機(jī)只要具有可供用戶使用的儲存空間為10K字節(jié)以上，并具有繪圖功能均可，如PC－1500、PC－1500A、PC－1501PC－1600、PB－700袖珍計算機(jī)。袖珍計算機(jī)程序采用機(jī)器語言和BASIC語言混合編程的方法設(shè)計，以分別滿足較快的數(shù)據(jù)采集和FFT計算、繪圖的需要，程序設(shè)計方框圖如圖三。采樣周期設(shè)計為100us～10s以內(nèi)，以300～500us為最好。袖珍計算機(jī)的串行口還接有打印機(jī)，將處理結(jié)果打印出來。整個過程在30分鐘內(nèi)便可完成。
本實用新型的特點是 1.可以觀測并記錄樁基振動時域曲線，并轉(zhuǎn)化為頻域曲線； 2.在計算頻域曲線時，根據(jù)需要可選擇計算振幅譜、功率譜、相位譜、互相關(guān)，并據(jù)不同干擾可加不同濾波窗； 3.判斷出樁基破損程度、破損面深度和承載力； 4.儀器造價低，與相同功能和精度的儀器組合相比，造價低1／3－1／10； 5.儀器輕便，一人可攜帶，測試費用低，速度快； 6.本動測儀還可用于測量其它機(jī)械振動的頻率。
實施例 1.在某工地對1號樁，將傳感器置于平整的樁頭上并使之固定，用重錘作為激振裝置，傳感器使用65型電磁式地震擺，采樣預(yù)置時間為3ms，開關(guān)AB用炭棒制成，置于樁的上方，當(dāng)重錘錘擊樁時，先擊斷炭棒，使袖珍計算機(jī)置前處于采樣狀態(tài)。調(diào)節(jié)炭棒到樁的距離便可調(diào)節(jié)預(yù)置采樣時間；采樣周期為300us；從錘擊樁面開始半分鐘后袖珍計算機(jī)打印出采樣曲線－－時域曲線(圖四)，接著計算頻譜，并打印出頻域曲線(圖五)。輸入樁、土參數(shù)后約一分鐘，袖珍計算機(jī)打印出樁基承載力F為25.6噸。由公式 J＝T／2×V(T為反射波出現(xiàn)的時間，V為該處的波速) 得L＝4.8米(表一)。
該樁用水電效應(yīng)法測量，承載力為28噸，破損面深度為5.4米，用靜測法得承載力為26噸。
表一 2.上述條件不變，在某工地對不同的三個樁A、B、C與靜測法進(jìn)行對比試驗，結(jié)果如表二。
表二 3.本實用新型還可用來求得樁基的傳遞函數(shù)，再據(jù)傳遞函數(shù)推斷出樁基破損程度、破損面深度和承載力。如圖七，在激振裝置上附加一個力傳感器，袖珍計算機(jī)可供用戶使用的儲存空間在18K字節(jié)以上。在控制器的作用下，樁身振動時的響應(yīng)以及激振力信號由不同道進(jìn)入采樣器。經(jīng)信號數(shù)字化、FFT分析、計算和分析傳遞函數(shù)，可獲得破損程度、破損面深度和承載力。在本試驗中，用加速度傳感器代替力傳感器，如圖六，也可得到同樣的結(jié)果。

圖一本實用新型方框圖 圖二控制器、采樣器的電路圖 圖三袖珍計算機(jī)程序方框圖 圖四樁基振動時域曲線 圖五樁基振動頻域曲線 圖六采用傳遞函數(shù)時，本實用新型的連接圖。圖中9為加速度傳感器，8為電荷放大器 圖七采用傳遞函數(shù)時，本實用新型的連接圖。圖中10為力傳感器
權(quán)利要求1、混凝土樁基無損動測儀，其特征是，本實用新型包含使樁基產(chǎn)生振動的激振裝置，使樁基振動應(yīng)力響應(yīng)變?yōu)殡娦盘柕男盘杺鞲衅?，供選擇靈敏度、控制采樣預(yù)置時間和穩(wěn)定信號電平的信號控制器，使連續(xù)電信號數(shù)字化的采樣器，以及控制整機(jī)使其進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、儲存、處理的袖珍計算機(jī)。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的動測儀，其特征是，信號傳感器可以是速度傳感器、加速度傳感器、位移傳感器。
3、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的動測儀，其特征是，激振裝置是對樁施加一作用力的機(jī)械裝置，或者是附有力傳感器的對樁施加一作用力的機(jī)械裝置。
4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的動測儀，其特征是，控制器由R1、R2和預(yù)置開關(guān)AB組成的信號預(yù)置開關(guān)電路、R3～R8組成的信號控制電路組成。
5、根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的動測儀，其特征是，信號預(yù)置開關(guān)的預(yù)置時間為300us～3000us。
6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的動測儀，其特征是，采樣器的采樣周期為100us～10s，采樣分辨率不低于1／256。
專利摘要混凝土樁基動測儀，由激振器、傳感器、控制器、采樣器、袖珍計算機(jī)組成，通過對袖珍計算機(jī)采用機(jī)器語言和BASIC語言混合編程，使采樣、處理一體化、連續(xù)化。本實用新型具有攜帶方便(重量輕)，測量費用低、速度快等特點。
文檔編號G01N3/32GK2031522SQ8821215
公開日1989年1月25日 申請日期1988年2月6日 優(yōu)先權(quán)日1988年2月6日
發(fā)明者黃國祥, 盧巧媛, 韓宇健 申請人:中南工業(yè)大學(xué)