混凝土桩基无损动测仪制造技术

混凝土桩基动测仪，由激振器、传感器、控制器、采样器、袖珍计算机组成，通过对袖珍计算机采用机器语言和ＢＡＳＩＣ语言混合编程，使采样、处理一体化、连续化，本实用新型专利技术具有携带方便（重量轻），测量费用低、速度快等特点。（*该技术在1998年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
混凝土桩基无损动测仪属于固体材料应力测试领域。随着高层建筑、桥梁及大型土建工程的增多，混凝土桩基被广泛应用。由于受地质条件和施工工艺的影响，混凝土桩基有时发生断裂或不均匀等缺陷，从而降低桩的负载力。为保证工程质量，须对桩基进行检测。目前使用的桩基检测设备有静测和动测两种。静测设备是通过压力计、百分表等仪器，根据沉降量随荷载的变化特征确定桩的极限荷载（即承载力）。用此设备测试，时间长，测试费用高，并且经测试后，桩基受到损伤。动测设备中较为有影响的是水电效应法设备，它是由水听器、磁记录仪、存储器、频谱分析仪及处理机系统等多个仪器组成。它通过水听器、磁记录仪进行现场模拟记录，再经室内回放、采样数字化、推断等信息处理。这样最少要1－2天才能得出结果。并且回放时，难免要产生误差，而使处理结果不准确，整套设备费用高，激振时需要有高压（上万伏），不安全。为了提高测桩速度，使仪器便于携带，能做到现场处理，特设计了本技术。本技术－－混凝土桩基无损动测仪，由激振装置3、信号传感器4、控制器5、采样器6、袖珍计算机7组成（图一）。图一中2为待测桩基，1为桩边土。通过激振装置对桩施加一作用力（激振方式为机械激振，作用力可以是瞬态的和似瞬态的），信号传感器用以接收桩在力的作用下的响应，把机械振动波转变为电信号输入到控制器，根据输入信号的强弱，选用控制器的不同灵敏度，将信号以适宜的振幅输入到采样器。由袖珍计算机控制采样器将连续电信号数字化，然后由袖珍计算机进行储存、处理、推断，并联机打印结果。图一中，信号传感器由激振力的大小可选用速度传感器如65型电磁式地震摆、64型地震摆、JJS－10A（CD－2、CDJ－Z27）检波器，也可用加速度传感器、位移传感器。当传感器输出为电荷时，应在传感器之后加一电荷放大器。控制器由信号预置开关电路（R1、R2、开关AB）和信号控制电路（R3～R8）组成（图二）。根据输入信号CD的强弱，调节R6、R7能调节电信号的输出振幅，调节R3、R4、R5可控制信号的电平，开关AB的通断控制预置采样时间，预置采样点数，从而在桩受到力作用之前，使袖珍计算机进入采样状态，一般预置采样时间为0.3ms～3ms，以采空点1～10个为宜。袖珍计算机只要具有可供用户使用的储存空间为10K字节以上，并-->具有绘图功能均可，如PC－1500、PC－1500A、PC－1501PC－1600、PB－700袖珍计算机。袖珍计算机程序采用机器语言和BASIC语言混合编程的方法设计，以分别满足较快的数据采集和FFT计算、绘图的需要，程序设计方框图如图三。采样周期设计为100us～10s以内，以300～500us为最好。袖珍计算机的串行口还接有打印机，将处理结果打印出来。整个过程在30分钟内便可完成。本技术的特点是：1.可以观测并记录桩基振动时域曲线，并转化为频域曲线；2.在计算频域曲线时，根据需要可选择计算振幅谱、功率谱、相位谱、互相关，并据不同干扰可加不同滤波窗；3.判断出桩基破损程度、破损面深度和承载力；4.仪器造价低，与相同功能和精度的仪器组合相比，造价低1／3－1／10；5.仪器轻便，一人可携带，测试费用低，速度快；6.本动测仪还可用于测量其它机械振动的频率。实施例：1.在某工地对1号桩，将传感器置于平整的桩头上并使之固定，用重锤作为激振装置，传感器使用65型电磁式地震摆，采样预置时间为3ms，开关AB用炭棒制成，置于桩的上方，当重锤锤击桩时，先击断炭棒，使袖珍计算机置前处于采样状态。调节炭棒到桩的距离便可调节预置采样时间；采样周期为300us；从锤击桩面开始半分钟后袖珍计算机打印出采样曲线－－时域曲线（图四），接着计算频谱，并打印出频域曲线（图五）。输入桩、土参数后约一分钟，袖珍计算机打印出桩基承载力F为25.6吨。由公式J＝T／2×V（T为反射波出现的时间，V为该处的波速）得L＝4.8米（表一）。该桩用水电效应法测量，承载力为28吨，破损面深度为5.4米，用静测法得承载力为26吨。表一：桩长（m)桩直径(m)承载力(T)反射波出现的时间(ms)波速(m/s）破损深度（m）8.10.3525.63.725754.82.上述条件不变，在某工地对不同的三个桩A、B、C与静测法进行对比试验，结果如表二。-->表二：桩号桩长（m)桩直径(m)静压承载力(T)动测仪承载力(T)设计承载力(T)A9.20.351515.115B5.80.351414.620C9.00.35＞2028203.本技术还可用来求得桩基的传递函数，再据传递函数推断出桩基破损程度、破损面深度和承载力。如图七，在激振装置上附加一个力传感器，袖珍计算机可供用户使用的储存空间在18K字节以上。在控制器的作用下，桩身振动时的响应以及激振力信号由不同道进入采样器。经信号数字化、FFT分析、计算和分析传递函数，可获得破损程度、破损面深度和承载力。在本试验中，用加速度传感器代替力传感器，如图六，也可得到同样的结果。附图说明：图一：本技术方框图图二：控制器、采样器的电路图图三：袖珍计算机程序方框图图四：桩基振动时域曲线图五：桩基振动频域曲线图六：采用传递函数时，本技术的连接图。图中9为加速度传感器，8为电荷放大器图七：采用传递函数时，本技术的连接图。图中10为力传感器本文档来自技高网...

【技术保护点】
混凝土桩基无损动测仪，其特征是，本实用新型包含使桩基产生振动的激振装置，使桩基振动应力响应变为电信号的信号传感器，供选择灵敏度、控制采样预置时间和稳定信号电平的信号控制器，使连续电信号数字化的采样器，以及控制整机使其进行数据采集、储存、处理的袖珍计算机。

【技术特征摘要】
1、混凝土桩基无损动测仪，其特征是，本实用新型包含使桩基产生振动的激振装置，使桩基振动应力响应变为电信号的信号传感器，供选择灵敏度、控制采样预置时间和稳定信号电平的信号控制器，使连续电信号数字化的采样器，以及控制整机使其进行数据采集、储存、处理的袖珍计算机。2、根据权利要求1所述的动测仪，其特征是，信号传感器可以是速度传感器、加速度传感器、位移传感器。3、根据权利要求1或2所述的动测仪，其特征是，激振装置是...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄国祥，卢巧媛，韩宇健，
申请(专利权)人：中南工业大学，
类型：实用新型
国别省市：43[中国|湖南]