电磁式地基承载力智能测试装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种电磁式地基承载力智能测试装置及方法，属于地基承载力检测技术领域。该装置由反力架、连接杆、电磁铁、压力传感器、承压板、应力位移采集仪、激光测距仪、电脑、蓄电池、电阻器、百分表等组件组成。本发明专利技术可以实现荷载的稳定控制、压力的自动补偿，提高检测精度；可以实现数据的自动采集与分析，提高数据的准确性；使用电磁铁作为检测装置主体可以有效避免传统千斤顶油压不稳、漏油的缺陷，且不受环境温度的影响，解决了地基承载力检测精度不足的问题。度不足的问题。度不足的问题。

【技术实现步骤摘要】
电磁式地基承载力智能测试装置及方法


[0001]本专利技术属于地基承载力检测
，具体涉及一种电磁式地基承载力智能测试装置及方法。

技术介绍

[0002]工程最常用的地基承载力检测方法为静载试验法，该检测方式通过重物堆载或设置锚桩提供反力，采用油压千斤顶进行分级加载。由于加载过程中会发生地基压缩变形，引起荷载值降低。为维持竖向荷载，需对千斤顶不断进行补荷，但由于油压千斤顶存在精度较低、容易漏油、油压受环境温度影响较大等缺陷，采集得到的数据离散性较大。
[0003]为改进地基承载力测量精度，近年来出现了采用电磁式检测设备进行地基承载力检测的技术方案，在专利CN110528489B中公开了一种提高稳定性的公路修筑用地基承载力动力触探检测设备，通过给电磁线圈通电，使其产生磁性，摆锤在磁力的吸引下向上移动，并与电磁线圈吸合，两者接触之后关闭电源，电磁线圈失去磁性，摆锤受重力影响下向下移动，摆锤落地后再次通电，摆锤又被重新吸引上去，往复如此，可根据摆锤与地基接触的情况，检测出地基承载力，可实现自动化加载。该方法属于动力检测方法，但对于大多数工程，需要基于静载试验法确定地基承载力，目前有关电磁式的检测设备未见相关报道。在专利CN202211469348.6Z中公开了一种回填土地基承载力检测装置，该装置针对动力触探检测中不便在固定的位移距离上模拟不同的冲击力对地基的撞击，使检测装置难以满足不同的检测条件，提出了两套电磁组件的控制方式。其中，第一电磁组件通过调整电流大小形成与磁铁板之间的斥力，用于调整配重箱对地基的冲击力；第二电磁组件通过控制配重箱的开合实现对地基的冲击及提升。该方法适用于中小型工程地基承载力的快速检测，但对于重大工程结构，尤其是长期承受静载作用时，该检测方法不能代替静载平板载荷法。

技术实现思路

[0004]为了解决以上技术问题不足，本专利技术提供了一种电磁式地基承载力智能测试装置及方法。与传统技术比，本专利技术可实现：应力、位移采集仪自动采集数据；激光测距仪自动采集电磁铁间距离并自动补偿，维持荷载恒定；根据所提出的程序算法进行数据分析，控制电脑调节电阻器的滑动实现压力的自动补偿，提高检测精度，保证数据的准确性，完成智能化地基承载力检测。
[0005]本专利技术采用的技术方案如下：
[0006]本专利技术实施例提供了一种电磁式地基承载力智能测试装置，包括反力架、第一电磁铁、第二电磁铁、压力传感器、承压板、应力位移采集仪、测距仪、控制器、电源、第一电阻器、第二电阻器；
[0007]在反力架上悬挂有连接杆，在连接杆的底部固定第一电磁铁和测距仪；在第一电磁铁的下方相对的设置第二电磁铁，第二电磁铁由承压板支撑，且在承压板上还设置有压力传感器和位移传感器；所述的第一电磁铁与第一电阻器相连，第二电磁铁与第二电阻器
相连，第一电阻器、第二电阻器由电源供电；
[0008]所述的压力传感器、位移传感器与应力、位移采集仪相连，所述应力、位移采集仪与控制器相连。
[0009]作为进一步的技术方案，所述的连接杆为可伸缩连接杆。
[0010]作为进一步的技术方案，所述的测距仪与所述的控制器相连，所述的控制器根据测距仪的测量数据控制所述的可伸缩连接杆。
[0011]作为进一步的技术方案，所述的位移传感器为百分表。
[0012]第二方面，本专利技术实施例提供了一种电磁式地基承载力智能测试方法，包括以下步骤：
[0013]首先对地基进行处理：测量放线，整平压实，注意保持地基土层结构和天然湿度不被破坏。
[0014]依次将承压板、压力传感器以及下方电磁铁放置于待检测的地基上，再将位移传感器分别固定于承压板两侧。
[0015]将反力架固定于待检测的地基上，安置上方电磁铁，用可自动调节长度的连接杆将其与反力架进行固定连接，并保证上方电磁铁与下方电磁铁对正。
[0016]将激光测距仪安装于上方电磁铁，其中距离按照电磁力公式计算确定。
[0017]将两组电阻器接通蓄电池并分别连接上下电磁铁。
[0018]将位移传感器、压力传感器分别连接应力位移采集仪。
[0019]进一步地，将电脑连接应力位移采集仪、激光测距仪和电阻器，分别用于控制荷载等级、测量承压板位移、测量磁铁间距离及控制电阻器值。
[0020]进一步地，根据闭合通路的电磁学原理，接通蓄电池的电阻器会产生磁场，从而使上下电磁铁产生互斥力(电磁力)。
[0021]进一步地，打开电脑控制程序，调整电阻器线圈匝数用于控制电流，同步调整磁铁间距离用于控制荷载，并与压力传感器进行对比确认加载精度，施加第一级荷载。
[0022]进一步地，下方承压板受荷会压缩地基，进而使承压板下移引起电磁铁间距离增大，通过压力传感器自动采集承压板荷载并自动补偿，通过激光测距仪自动采集电磁铁间距离并自动补偿，维持荷载恒定。
[0023]进一步地，当该级变形量满足沉降控制标准时，则调整电阻器接电位置用于增大电流，施加下一荷载等级。
[0024]进一步地，重复上述步骤，直至满足地基承载力测试规定的终止试验条件中任一条时即可终止加载，此时表明地基变形已达到极限值，由此绘制荷载
‑
位移(P
‑
S)曲线，根据P
‑
S曲线明显转折点法或S
‑
l ogt法(沉降速率法)，可按如下公式确定地基承载力。
[0025][0026]式中，[P]——地基极限承载力特征值；
[0027]P
j
——地基破坏荷载的前一级荷载；
[0028]K——安全系数，一般为2。
[0029]作为进一步的技术方案，在试验过程中，进行压力补偿的方法如下：
[0030]实时采集分析承压板应力传感器数值σ，并与每级荷载初始设定应力σ
i0
相比较，若
(σ
i0
‑
σ)/σ
i0
<0.1％，维持加载数值不变；
[0031]若(σ
i0
‑
σ)/σ
i0
≥0.1％时，则激发电磁控制系统，通过减小线圈长度增加电流密度，提高电磁互斥力。
[0032]本专利技术的有益效果如下：
[0033]本专利技术中将两块上下对称设置的第一电磁铁、第二电磁铁作为检测装置主体，同时配合压力传感器、位移传感器、应力位移采集仪、测距仪、电阻器、第一电阻器、第二电阻器等，可以有效避免传统千斤顶油压不稳、漏油的缺陷，且不受环境温度的影响，解决了地基承载力检测精度不足的问题；具体的，本专利技术通过设置压力传感器数值，实时采集分析承压板压力传感器数值，并与每级荷载初始设定应力进行比较，实现压力自动补偿；通过设置测距仪对磁铁间距的监测可以保证上方第一电磁铁与下方第二电磁铁间的距离按照设定的距离进行精确设置，进而保证承载力的检测精度；通过位移传感器(百分表)可以测试分级加载过程中承压板竖向位移量，用于绘制荷载
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.电磁式地基承载力智能测试装置，其特征在于，包括反力架、第一电磁铁、第二电磁铁、压力传感器、位移传感器、承压板、应力位移采集仪、测距仪、控制器、电源、第一电阻器、第二电阻器；在反力架上悬挂有连接杆，在连接杆的底部固定第一电磁铁和测距仪；在第一电磁铁的下方相对的设置第二电磁铁，第二电磁铁由承压板支撑，且在承压板上还设置有压力传感器和位移传感器；所述的第一电磁铁与第一电阻器相连，第二电磁铁与第二电阻器相连，第一电阻器、第二电阻器由电源供电；所述的压力传感器、位移传感器与应力、位移采集仪相连，所述应力、位移采集仪与控制器相连。2.如权利要求1所述的电磁式地基承载力智能测试装置，其特征在于，所述的连接杆为可伸缩连接杆。3.如权利要求2所述的电磁式地基承载力智能测试装置，其特征在于，所述的测距仪与所述的控制器相连，所述的控制器根据测距仪的测量数据控制所述的可伸缩连接杆。4.如权利要求1所述的电磁式地基承载力智能测试装置，其特征在于，所述的位移传感器为百分表。5.如权利要求1所述的电磁式地基承载力智能测试装置，其特征在于，所述的测距仪为激光测距仪。6.基于权利要求1
‑
5任一所述的电磁式地基承载力智能测试装置的测试方法，其特征在于，如下：对地基进行处理，依次将承压板、压力传感器以及第二电磁铁放置于待检测的地基上，再将位移传感器分别固定于承压板上；将反力架固定于待检测的地基上，安置第一电磁铁，并保证第一电磁铁与第二电磁铁上下对正；将测距仪安装于第一电磁铁上，其中距离按照电磁力公式计算确定；将位移传感器、压力传感器分别连接应力、位移采集仪，应力、位移采集仪连接控制器；将第一电阻器连接第一电磁铁，...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕斌，宫海霞，王小华，江大海，王楚怡，房彦宏，厉超，张宏博，闫志超，田明震，王岩梓，张磊，孙兆云，
申请(专利权)人：山东大学山东省交通科学研究院，
类型：发明
国别省市：