一种全能型机电一体化基桩承载力检测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种全能型机电一体化基桩承载力检测系统及方法，包括反力系统、位移测量系统、加载系统，所述反力系统与加载系统呈一体化连接，所述反力系统包括锚桩、横梁、液压抱箍、支臂、水平反力装置、支座、基桩、倒置的液压油缸A，位于所述横梁前侧面左右两侧、后侧面左右两侧均水平转动连接有支臂，所述支臂最外端、横梁中心底部均固定有液压油缸A，所述液压油缸A顶杆端头均球铰接于支座，支座通过双销轴与液压抱箍活动连接。由本发明专利技术结构可知，改变传统单一、分离式基桩检测方式，将基桩抗拔、抗压及水平受荷试验，三者合为一体进行检测，检测设备无需繁琐沉重的组装或拆卸，劳动强度极低，工作效率极高，同时极大提高了基桩位移测量精度。

【技术实现步骤摘要】
一种全能型机电一体化基桩承载力检测系统及方法
本专利技术涉及基桩检测领域，尤其是涉及一种全能型机电一体化基桩承载力检测系统及方法。
技术介绍
目前，桩基是一种常用的深基础形式，它由基桩和连接于桩顶的承台共同组成。基桩按受荷类别分为竖向抗压、竖向抗拔、水平受荷。竖向抗压、竖向抗拔、水平受荷承载力检测方法主要有静载试验法、高应变法，其中静载试验是公认的检测基桩承载力最直观、最可靠的传统方法。静载试验系统主要由反力系统、位移测量系统、加载系统组成。反力系统主要由钢梁、配重、钢筋、螺栓抱箍、相邻桩等组成，在拆装或转移至下一根桩的过程中需使用吊车等起重设备，转移距离较远时还需使用货车运输，有时还要焊接桩头钢筋、螺栓紧固抱箍等繁琐的操作，需三至四人密切配合才能完成，劳动强度大，工作效率低。位移测量系统主要由基准梁、基准桩、位移传感器（或百分百表）、表座组成，在组装的过程中首先确定四根基准桩的打入位置（基准桩和受检桩、锚桩（压重平台支墩边）之间的距离需满足规范要求）。基准桩需人工使用大铁锤打入地面1m以下，基准梁一端与基准桩铰接连接，一端与基准桩简支连接，然后再以受检桩为中心对称架设位移传感器（或百分表），检测准备时组装部件较为繁琐且劳动强度大。而基桩在受力时会扰动周围地面土，地面下基准桩带动基准梁一起下沉或隆起，此时测量的位移只是相对于已经下沉或隆起地面土的位移，并非基桩的绝对位移，测量精度低。加载系统主要由液压千斤顶、高压油管、高压油泵组成，每次试验都需拆装，进出油口经常暴露在空气中容易进入灰尘、泥沙或与其他物体碰撞，导致液压千斤顶、液压油管、液压油泵容易损坏，使用寿命大大降低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种全能型机电一体化基桩承载力检测系统及方法，克服现有技术的缺陷，解决基桩检测准备时或结束时，部件组装或拆卸工作较为繁琐且劳动强度大，进而导致工作效率低的问题，同时解决检测基桩时，基桩的绝对位移测量精度低的问题。为了达到上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种机电三位一体化基桩承载力检测系统，包括反力系统、位移测量系统、加载系统，所述反力系统与加载系统呈一体化连接，所述反力系统包括锚桩、横梁、液压抱箍、支臂、水平反力装置、支座、基桩、倒置的液压油缸A，位于所述横梁前侧面左右两侧、后侧面左右两侧均水平转动连接有支臂，所述支臂最外端、横梁中心底部均固定有液压油缸A，所述液压油缸A顶杆端头均球铰接于支座，支座通过双销轴与液压抱箍活动连接；位于横梁四周液压抱箍正下方的地面上均插有锚桩，位于横梁中心底部液压抱箍正下方的地面上插有基桩；所述加载系统设于横梁上，其包括液压油缸B、高压油管、油泵，所述支臂通过液压油缸B实现水平转动，所述油泵通过高压油管与液压油缸B进油口连通；所述位移测量系统包括传感器C、传感器D、普通抱箍，位于四周的所述液压油缸A顶部均设有传感器C，传感器D设于横梁左侧顶部，所述锚桩与基桩下部外周上均通过普通抱箍套设有传感器E；所述水平反力装置设于横梁底部且位于基桩左侧，所述传感器C、传感器D、传感器E均电连接于系统控制器。进一步的，所述液压抱箍包括左抱板、右抱板、支撑杆、液压千斤顶K、顶板，所述左抱板左侧面四角螺纹连接有四根支撑杆，支撑杆右侧匹配滑动连接有顶板且在支撑杆右端螺纹连接有锁紧螺母，所述左抱板与顶板之间的支撑杆上匹配滑动连接有右抱板，所述右抱板与顶板之间设有水平放置的液压千斤顶K，所述液压千斤顶K底座固定于右抱板右侧面上且其顶杆k固定于顶板左侧面上；所述左抱板与右抱板相对的内侧面上设有左右对称的竖直弧形槽。进一步的，所述左抱板左侧与右抱板右侧对称设有两支撑竖板，所述两支撑竖板之间贯穿有双销轴且其左右两端均通过限位螺母锁定，所述双销轴通过支座与液压油缸A顶杆a端头球铰接；所述支座由上基板、下基板、限位竖板、圆形压板组成，所述上基板与下基板通过螺栓固定且两者之间形成球形槽M，所述顶杆a端部呈球形，与球形槽M相匹配；所述下基板左右两侧设有对称的两限位竖板，两限位竖板底部连接有圆形压板。进一步的，所述两限位竖板上贯穿有竖直的条形孔，双销轴穿过条形孔，即两限位竖板位于两支撑竖板之间的双销轴上。进一步的，所述右抱板右侧面上设有竖直的环形板R，环形板R与右抱板右侧面形成柱形插槽R，所述顶板左侧面上匹配设有竖直的环形板S，环形板S与顶板左侧面形成柱形插槽S；所述液压千斤顶K底座嵌于柱形插槽R内且其顶杆k嵌于柱形插槽S内，所述环形板S、环形板S的侧面周向上均等距离设有四个锁紧螺钉，锁紧螺钉贯穿于环形板S与环形板S。进一步的，所述水平反力装置包括基座A、液压油缸B、基座C、液压油缸D，基座A设于横梁底部且位于横梁底部液压油缸A的左侧，基座C位于基座A与横梁底部液压油缸A之间，所述液压油缸B底座竖直转动连接于基座A，所述液压油缸D底座竖直转动连接于基座C且其顶杆d竖直转动连接于液压油缸B壳体上的基座E；所述基座A、基座C、基座E均为U型基板结构，基座A、基座C均通过螺栓固定于横梁底部，基座E通过螺栓固定于液压油缸B壳体上，所述液压油缸B底座、液压油缸D底座、顶杆d端头均通过销轴分别转动连接于基座A、基座C、基座E。进一步的，位于所述横梁中心底部液压抱箍的左抱板左侧面上设有竖直的环形板T，环形板T与左抱板左侧面形成柱形插槽T，所述环形板T的侧面周向上等距离设有四个锁紧螺钉；所述柱形插槽T内通过锁紧螺钉固定有液压千斤顶H，液压千斤顶H的顶杆h端面上固定有竖直的球座，所述球座左侧面上设有球形槽N，所述球形槽N与液压油缸B顶杆b的球形端头相匹配；所述球形端头上设有传感器Q，所述传感器Q电连接于系统控制器，当检测基桩水平荷载时，通过传感器Q定位，使得球形端头与球形槽N处于同一水平线上且刚好抵入球形槽N内。进一步的，所述竖直弧形槽横截面呈扇形，且其圆心角小于180度，直径等于基桩的外径。进一步的，所述横梁中心顶部设有GPS定位装置且其左右两侧底部设有麦克纳姆轮；所述支臂的外端头通过法兰盘固定有液压油缸A，位于所述液压油缸A内侧的支臂底部均设有摄像头a，位于横梁中心底部的液压油缸A右侧设有摄像头b；所述支臂最外端、横梁中心底部的液压油缸A油管上均设有压力传感器。进一步的，其检测方法包括以下步骤：S1：向系统控制器中输入已知的四根锚桩与基桩坐标、试验类别（抗压、抗拔或水平受荷试验）、试验加载值、基桩桩号、桩径等信息；S2：利用GPS定位装置测出横梁中心底部液压油缸A的坐标，再结合已知基桩坐标，两点确定一条直线，使得整个检测系统移动至基桩上方；S3：利用摄像头b识别基桩圆形截面，对基桩中心进行双目视觉定位，获得基桩中心相当于摄像头的相对位置和深度，然后控制检测系统移动，使得横梁中心和基桩圆心重合；S4：根据锚桩坐标，确定四条支臂伸长距离和旋转角度，同时利用传感器C监测四条支臂伸长的长度及支臂旋转角度，并通过摄像头a本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全能型机电一体化基桩承载力检测系统，包括反力系统、位移测量系统、加载系统，其特征在于：所述反力系统与加载系统呈一体化连接，所述反力系统包括锚桩（1）、横梁（2）、液压抱箍（3）、支臂（4）、水平反力装置（5）、支座（6）、基桩（7）、倒置的液压油缸A（8），位于所述横梁（2）前侧面左右两侧、后侧面左右两侧均水平转动连接有支臂（4），所述支臂（4）最外端、横梁（2）中心底部均固定有液压油缸A（8），所述液压油缸A（8）顶杆端头均球铰接于支座（6），支座（6）通过双销轴（60）与液压抱箍（3）活动连接；/n位于横梁（2）四周液压抱箍（3）正下方的地面上均插有锚桩（1），位于横梁（2）中心底部液压抱箍（3）正下方的地面上插有基桩（7）；/n所述加载系统设于横梁（2）上，其包括液压油缸B（21）、高压油管（22）、油泵（23），所述支臂（4）通过液压油缸B（21）实现水平转动，所述油泵（23）通过高压油管（22）与液压油缸B（21）进油口连通；/n所述位移测量系统包括传感器C（11）、传感器D（12）、普通抱箍（13），位于四周的所述液压油缸A（8）顶部均设有传感器C（11），传感器D（12）设于横梁（2）左侧顶部，所述锚桩（1）与基桩（7）下部外周上均通过普通抱箍（13）套设有传感器E（14）；/n所述水平反力装置（5）设于横梁（2）底部且位于基桩（1）左侧，所述传感器C（11）、传感器D（12）、传感器E（14）均电连接于系统控制器（9）。/n...

【技术特征摘要】
1.一种全能型机电一体化基桩承载力检测系统，包括反力系统、位移测量系统、加载系统，其特征在于：所述反力系统与加载系统呈一体化连接，所述反力系统包括锚桩（1）、横梁（2）、液压抱箍（3）、支臂（4）、水平反力装置（5）、支座（6）、基桩（7）、倒置的液压油缸A（8），位于所述横梁（2）前侧面左右两侧、后侧面左右两侧均水平转动连接有支臂（4），所述支臂（4）最外端、横梁（2）中心底部均固定有液压油缸A（8），所述液压油缸A（8）顶杆端头均球铰接于支座（6），支座（6）通过双销轴（60）与液压抱箍（3）活动连接；
位于横梁（2）四周液压抱箍（3）正下方的地面上均插有锚桩（1），位于横梁（2）中心底部液压抱箍（3）正下方的地面上插有基桩（7）；
所述加载系统设于横梁（2）上，其包括液压油缸B（21）、高压油管（22）、油泵（23），所述支臂（4）通过液压油缸B（21）实现水平转动，所述油泵（23）通过高压油管（22）与液压油缸B（21）进油口连通；
所述位移测量系统包括传感器C（11）、传感器D（12）、普通抱箍（13），位于四周的所述液压油缸A（8）顶部均设有传感器C（11），传感器D（12）设于横梁（2）左侧顶部，所述锚桩（1）与基桩（7）下部外周上均通过普通抱箍（13）套设有传感器E（14）；
所述水平反力装置（5）设于横梁（2）底部且位于基桩（1）左侧，所述传感器C（11）、传感器D（12）、传感器E（14）均电连接于系统控制器（9）。


2.根据权利要求1所述的一种全能型机电一体化基桩承载力检测系统，其特征在于：所述液压抱箍（3）包括左抱板（31）、右抱板（32）、支撑杆（33）、液压千斤顶K（34）、顶板（35），所述左抱板（31）左侧面四角螺纹连接有四根支撑杆（33），支撑杆（33）右侧匹配滑动连接有顶板（35）且在支撑杆（33）右端螺纹连接有锁紧螺母（36），所述左抱板（31）与顶板（35）之间的支撑杆（33）上匹配滑动连接有右抱板（32），所述右抱板（32）与顶板（35）之间设有水平放置的液压千斤顶K（34），所述液压千斤顶K（34）底座固定于右抱板（32）右侧面上且其顶杆k（30）固定于顶板（35）左侧面上；
所述左抱板（31）与右抱板（32）相对的内侧面上设有左右对称的竖直弧形槽（38）。


3.根据权利要求2所述的一种全能型机电一体化基桩承载力检测系统，其特征在于：所述左抱板（31）左侧与右抱板（32）右侧对称设有两支撑竖板（37），所述两支撑竖板（37）之间贯穿有双销轴（60）且其左右两端均通过限位螺母（40）锁定，所述双销轴（60）通过支座（6）与液压油缸A（8）顶杆a（81）端头球铰接；
所述支座（6）由上基板（61）、下基板（62）、限位竖板（63）、圆形压板（64）组成，所述上基板（61）与下基板（62）通过螺栓（65）固定且两者之间形成球形槽M（66），所述顶杆a（81）端部呈球形，与球形槽M（66）相匹配；
所述下基板（62）左右两侧设有对称的两限位竖板（63），两限位竖板（63）底部连接有圆形压板（64）。


4.根据权利要求3所述的一种全能型机电一体化基桩承载力检测系统，其特征在于：所述两限位竖板（63）上贯穿有竖直的条形孔（67），双销轴（60）穿过条形孔（67），即两限位竖板（63）位于两支撑竖板（37）之间的双销轴（60）上。


5.根据权利要求2或3所述的一种全能型机电一体化基桩承载力检测系统，其特征在于：所述右抱板（32）右侧面上设有竖直的环形板R（321），环形板R（321）与右抱板（32）右侧面形成柱形插槽R（322），所述顶板（35）左侧面上匹配设有竖直的环形板S（323），环形板S（323）与顶板（35）左侧面形成柱形插槽S（324）；
所述液压千斤顶K（34）底座嵌于柱形插槽R（322）内且其顶杆k（30）嵌于柱形插槽S（324）内，所述环形板S（321）、环形板S（323）的侧面周向上均等距离设有四个锁紧螺钉（9），锁紧螺钉（9）贯穿于环形板S（321）与环形板S（323）。


6.根据权利要求2所述的一种全能型机电一体化基桩承载力检测系统，其特征在于：所述水平反力装置（5）包括基座A（51）、液压油缸B（52）、基座C（53）、液压油缸D（54），基座A（51）设于横梁（2）底部且位于横梁（2）底部液压油缸A（8）的左侧，基座C（53）位于基座A（51）与横梁（2）底部液压油缸A（8）之间，所述液压油缸B（52）底座竖直转动连接于基座A（51），所述液压油缸D（54）底座竖直转动连接于基座C（53）且其顶杆d（55）竖直转动连接于液压油缸B（52）壳体上的基座E（56）；
所述基座A（51）、基座C（53）、基座E（56）均为U型基板结构，基座A（51）、基座C（53）均通过螺栓固定于横梁（2）底部，基座E（56）通过螺栓固定于液压油缸B（52）壳体上，所述液压油缸B（52）底座、液压油缸D（54）底座、顶杆d（55）端头均通过销轴分别转动连接于基座A（51）、基座C（53）、基座E（56）。


7.根据权利要求6所述的一种全能型机电一体化基桩承载力检测系统，其特征在于：位于所述横梁（2）中心底部液压抱箍（3）的左抱板（31）左侧面上设有竖直的环形板T（311），环形板T（311）与左抱板（31）左侧面形成柱形插...

【专利技术属性】
技术研发人员：李东昌，樊勇，黄星，王鹏，鹿逢月，
申请(专利权)人：淮安市建筑工程质量检测中心有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32