波壓力傳感器預埋裝置及其埋設方法
【專利摘要】波壓力傳感器預埋裝置及其埋設方法，把波壓力傳感器設置在保護裝置內，特征是保護裝置由組合套筒和調向底座組成；組合套筒的結構是：在套筒底端的鋼板上固定有彈簧；套筒的底端鋼板上還設置有引線口；導向鋼絲焊接在套筒的右端；調向底座的結構包括U型導向滑槽、連接鋼板、限位板和固定支架：兩根U型導向滑槽平行布置，通過連接鋼板焊接成整體底座，限位板安置在兩根U型導向滑槽的內部；4根固定支架分別焊接在U型導向滑槽的上部和下部。本發明使波壓力傳感器不受模板吊裝的影響，傳感器的受壓面可保持與承受波壓力的墻面齊平，并可有效保護波壓力傳感器不受外力的影響而破壞。波壓力傳感器埋設成活率高，定位準確，測量數據真實可靠。
【專利說明】波壓力傳感器預埋裝置及其埋設方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于土木工程原位觀測中波壓力測試領域，涉及一種波壓力傳感器預埋裝置。特別是涉及離岸深水結構變形與穩定性監測時所用的波壓力傳感器預埋裝置。本發明還涉及這種波壓力傳感器預埋裝置的埋設方法。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著我國航運事業和港口經濟的繁榮發展，很多港口已趨飽和。同時，自然條件優越的港址大多已被開發，新港區的開辟不得不面對深水區域、大波浪荷載和軟弱地基等嚴峻復雜的自然條件。隨著港口向大型化、深水化發展，許多港區新建的深水結構離岸越來越遠，波浪情況也變得更加惡劣。為了研究離岸深水結構的變形和穩定性，對波浪荷載的實時觀測成為了必要的手段之一，一般采用波壓力傳感器進行直接測量。
[0003]目前波壓力傳感器的埋設大多采用預埋法，即直接將波壓力傳感器綁扎在鋼筋籠上。然而，采用該方法埋設的波壓力傳感器成活率偏低，測得的波壓力數據可信度難以保證，直接影響到結構變形和穩定性研究。分析其原因，主要影響因素有三點:
1、模板脫開后，傳感器承壓面無法完全露出。傳統埋設方法中，需要根據鋼筋保護層厚度預先設置好傳感器位置。但是模板在吊裝過程中會出現不可避免的前后晃動，這時固定好的傳感器會被模板擠壓至保護層內部，并且該方法埋設的傳感器在外力作用下改變位置后不可完全恢復原位，這就直接導致了澆筑完混凝土后傳感器承壓面無法露出，從而達不到界面波壓力傳感器的要求。
[0004]2、傳感器承壓面的垂直度無法保證。傳統埋設方法中，在鋼筋籠中綁扎傳感器時垂直度就已經確定。然而，隨后的模板吊裝、混凝土澆筑等施工工藝都會導致垂直度的不可恢復性改變。
[0005]3、傳感器沒有保護裝置。由于離岸深水結構大多屬于大體積混凝土，澆筑時混凝土落差達到3m甚至更大，沒有保護裝置的傳感器在高動能的粗骨料沖擊下很容易遭到破壞。另外，混凝土在振搗時振搗棒對無保護裝置的傳感器也有一定的破壞作用。
[0006]因此，開發一種波壓力傳感器預埋裝置，并采用配套的埋設方法十分必要。
【發明內容】
[0007]為了克服傳統技術存在的承壓面無法完全露出、垂直度無法保證、沒有保護裝置等缺陷和不足，本發明的目的是提供一種新型的波壓力傳感器預埋裝置，以及這種波壓力傳感器預埋裝置的埋設方法，該裝置和方法能夠解決波壓力傳感器的受壓面要與承受波壓力的墻面齊平的關鍵問題。
[0008]完成上述發明任務所采用的技術方案是:
一種波壓力傳感器預埋裝置，波壓力傳感器設置在保護裝置內，其特征在于，該保護裝置由組合套筒和調向底座組成；所述組合套筒的結構是:在套筒的底端的鋼板上固定有彈簧；該套筒的底端鋼板上還設置有引線口 ；導向鋼絲焊接在所述套筒的右端；所述調向底座的結構包括U型導向滑槽、連接鋼板、限位板和固定支架:兩根U型導向滑槽平行布置，通過連接鋼板焊接成整體底座，所述限位板安置在該兩根U型導向滑槽的內部；4根固定支架分別焊接在U型導向滑槽的上部和下部。
[0009]以上設計的優化方案有:
所述套筒采用一種和波壓力傳感器適配的中空有底鋼管，套筒的直徑略大于所述波壓力傳感器的直徑。
[0010]所述彈簧直徑略小于套筒，彈簧長度要能保證波壓力傳感器與其連接后左端露出套筒外有足夠的長度。
[0011]所述托架由相互連接的圓環和掛鉤組成，圓環的直徑略大于套筒。
[0012]所述的U型導向滑槽采用一種和連接鋼板適配的槽鋼。
[0013]所述的限位板由一塊鋼板和鋼絲掛鉤焊接而成。
[0014]完成本申請第二個發明任務的技術方案是，上述波壓力傳感器預埋裝置的埋設方法，其特征在于，步驟如下:
A、分組編號，根據設計文件確定需要組裝的獨立單元數量，并按測線對獨立單元分組編號;
B、組裝獨立單元:
將套筒穿過托架的下端圓環；
在套筒的內壁和波壓力傳感器的外壁用刷子涂抹上潤滑油；
將波壓力傳感器的測量界面用一層土工布包住，然后將其電纜線從套筒端部的引線口穿入；
將波壓力傳感器套進套筒中，抵住彈簧，完成組合套筒的組裝；
將限位板放進U型導向滑槽內，保證其能在滑槽內部上下滑動，完成調向底座的組裝；
C、埋設波壓力傳感器。
[0015]其中，C、埋設波壓力傳感器的步驟包括以下子步驟:
1)進行傳感器埋設位置的放樣；
2)將固定支架上端的掛鉤掛在橫向鋼筋上，固定支架下端靠在橫向鋼筋上并固定；
3)對組合套筒中托架的上端掛鉤高度進行調節，將組裝好的獨立單元組合套筒掛在橫向鋼筋上；
4)將兩根L型導向鋼絲的一端裝進U型導向滑槽內；
5)移動L型導向鋼絲調節波壓力傳感器端面方向與鉛垂線方向一致，將限位板移緊靠鋼絲下部并固定；
6)將波壓力傳感器的電纜線沿著限位板的鋼絲和豎向鋼筋綁扎至鋼筋籠頂部，多余的電纜線整理成圈并固定；
7)循環步驟2)飛)，直到完成所有測線波壓力傳感器的安裝；
8)吊裝內外模板，澆筑混凝土，拆除模板后將界面波壓力傳感器的表面土工布拆除；頂部的電纜線引進觀測房中，接入MCU或二次儀表中，波壓力傳感器埋設完成。
[0016]本發明具有下列優點和積極效果:
I)該裝置將波壓力傳感器固定在組合套筒中，傳感器一端連接著彈簧，彈簧固定在套筒右端。這樣使得傳感器在模板在吊裝過程中隨著模板的前后晃動而做出同樣的運動，避免了傳統埋設方法中傳感器的不可恢復性移動，保證界面波壓力傳感器的埋設要求；
2)該裝置通過在U型導向滑槽內上下移動L型導向鋼絲，調節波壓力傳感器測量端面方向與鉛垂線方向一致，并且通過固定導向鋼絲下部的限位板，保證測量端面方向在模板吊裝、混凝土澆筑等施工工藝中不產生變化；
3)由于本裝置中波壓力傳感器固定在組合套筒中，鋼管材質的套筒對傳感器有著良好的保護，避免了傳感器在高動能的粗骨料和振搗棒的沖擊下遭到破壞。
[0017]本發明的波壓力傳感器預埋裝置，使波壓力傳感器不受模板吊裝的影響而產生位移，傳感器的受壓面可保持與承受波壓力的墻面齊平，并且可以有效地保護波壓力傳感器不受外力的影響而破壞。波壓力傳感器埋設成活率高，定位準確，測量數據真實可靠，真正實現界面波壓力傳感器的埋設。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1.1是波壓力傳感器預埋裝置組合套筒平面示意圖；
圖1.2是圖1.1的1-1剖視圖；
圖2.1是波壓力傳感器預埋裝置調向底座平面示意圖；
圖2.2是圖2.2的2-2剖視圖；
圖3是波壓力傳感器預埋裝置埋設方法中組合套筒安裝示意圖；
圖4是該埋設方法中調向底座安裝示意圖；
圖5是圖3和圖4的3-3剖視圖；
圖6是圖3和圖4的4-4剖視圖；
圖7是埋設方法示意圖。
【具體實施方式】
[0019]為了使本發明的目的、技術方案及優點清楚明白，以下結合附圖及實施案例，對本發明方法作進一步詳細說明。
[0020]一、波壓力傳感器預埋裝置 1、總體結構
本波壓力傳感器預埋裝置由組合套筒和調向底座組成。
[0021]如圖1.1、1.2，組合套筒包括套筒1、彈簧2、托架3、導向鋼絲4和引線口 5。
[0022]導向鋼絲4焊接在套筒的右端，彈簧2固定在套筒I的底端鋼板上。套筒I底端鋼板設置有引線口 5。
[0023]如圖2.1、2.2，調向底座包括U型導向滑槽6、連接鋼板7、限位板8和固定支架9。
[0024]兩根U型導向滑槽6平行布置，通過連接鋼板7焊接成整體底座，限位板8安置在兩根U型導向滑槽6內部。4根固定支架9分別焊接在U型導向滑槽6的上部和下部。
[0025]2、零部件的結構
I)套筒I
套筒I是一種和波壓力傳感器10適配的中空有底鋼管，直徑略大于波壓力傳感器10。
[0026]2)彈簧 2
彈簧2直徑略小于套筒1，彈簧2長度要能保證波壓力傳感器10與其連接后左端露出套筒I外有足夠的長度。
[0027]3)托架 3
托架3由相互連接的圓環和掛鉤組成，圓環的直徑略大于套筒I。
[0028]3) U型導向滑槽6
U型導向滑槽6是一種和連接鋼板7適配的槽鋼。
[0029]4)限位板8
限位板8由一塊鋼板和鋼絲掛鉤焊接而成。
[0030]5)其他零部件均為常用件。
[0031]二、波壓力傳感器埋設方法
波壓力傳感器埋設方法包括以下步驟:
1、分組編號
根據設計文件確定需要組裝的獨立單元數量，并按測線對獨立單元分組編號。
[0032]2、組裝獨立單元
I)組裝組合套筒
如圖1.1、1.2，將套筒I穿過托架3的下端圓環；在套筒I的內壁和波壓力傳感器10的外壁用刷子涂抹上潤滑油；將波壓力傳感器10的測量界面用一層土工布包住，將其電纜線從套筒I端部的引線口 5穿入；`將波壓力傳感器10套進套筒I中，抵住彈簧2。
[0033]2)組裝調向底座
如圖2.1、2.2，將限位板8放進U型導向滑槽6內，保證其能在滑槽內部上下滑動。
[0034]3、埋設波壓力傳感器
1)在已經完成的鋼筋籠中按設計圖紙要求進行傳感器埋設位置的放樣，并做好標記；
2)如圖5，將組裝好的獨立單元調向底座放進鋼筋籠內部，在做好的標記處將固定支架9上端的掛鉤掛在橫向鋼筋上，固定支架9下端靠在橫向鋼筋上，并用扎絲進行簡單的綁扎固定；
3)如圖3，根據傳感器埋設標高以及該位置在鋼筋籠中上下橫向鋼筋的相對距離對組合套筒中托架3的上端掛鉤高度進行調節；將組裝好的獨立單元組合套筒掛在橫向鋼筋上；
4)如圖4、圖6，將兩根L型導向鋼絲4的一端裝進U型導向滑槽6內，L型導向鋼絲4要與槽鋼的端部緊靠，并能在滑槽內上下移動；
5)通過在U型導向滑槽內上下移動L型導向鋼絲，調節波壓力傳感器測量端面方向與鉛垂線方向一致，并且固定緊靠在導向鋼絲下部的限位板8，將限位板8上端掛鉤固定在橫向鋼筋上；
6)如圖7，將波壓力傳感器10的電纜線沿著限位板8的鋼絲掛鉤綁扎到鋼筋籠的鋼筋上，然后沿著一根豎向鋼筋綁扎至鋼筋籠頂部，多余的電纜線整理成圈后系在鋼筋籠的豎向鋼筋頂部；
7)循環步驟2)^6),直到完成所有測線波壓力傳感器的安裝；
8)如圖7，吊裝內外模板，澆筑混凝土，拆除模板后將界面波壓力傳感器10的表面土工布拆除；頂部的電纜線引進觀測房中，接入MCU或二次儀表中，注意保護好外部電纜線，波壓力傳感器埋設完成。[0035]4、效果驗證
下面結合實際工程對該發明作進一步說明并驗證其使用效果。此處所描述的具體實施案例僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0036]連云港徐圩港區直立式結構東防波堤采用新型桶式基礎結構，該結構由I個橢圓桶體和2個上部圓桶體組成，基礎桶體呈橢圓形，桶內通過隔板劃分為九個隔艙，2個上部圓桶體坐落在基礎桶的底板上，通過底板上的杯口圈梁連接。為了研究新型桶式基礎防波堤穩定性和變形問題，需要對施工過程中桶式結構進行現場監測檢測。對上筒結構所承受的波壓力隨時間和高程變化的監測是對桶體進行變形和穩定分析的前提。上桶高11.8m，根據監測要求在上桶海測布置5組共20只波壓力傳感器，均采用本發明所提供的預埋裝置和埋設方法，見圖7。儀器埋設完全符合設計要求，脫模后波壓力傳感器自動露出表面，并且測量端面方向與結構表面齊平，成活率100%。經過長期的監測，分析觀測數據，其變化具有良好的規律性，與實際情況完全吻合，說明波壓力傳感器工作正常，波壓力數據真實、準確，可信度高。為分析作用于桶式基礎防波堤堤身的波浪力及其分布和研究波堤穩定性和變形提供了有力的數據支撐。
【權利要求】
1.一種波壓力傳感器預埋裝置，該波壓力傳感器設置在保護裝置內，其特征在于，該保護裝置由組合套筒和調向底座組成；所述組合套筒的結構是:在套筒的底端的鋼板上固定有彈簧；該套筒的底端鋼板上還設置有引線口 ；導向鋼絲焊接在所述套筒的右端；所述調向底座的結構包括U型導向滑槽、連接鋼板、限位板和固定支架:兩根U型導向滑槽平行布置，通過連接鋼板焊接成整體底座，所述限位板安置在該兩根U型導向滑槽的內部；4根固定支架分別焊接在U型導向滑槽的上部和下部。
2.根據權利要求1所述的波壓力傳感器預埋裝置，其特征在于，所述套筒采用一種和波壓力傳感器適配的中空有底鋼管，套筒的直徑略大于所述波壓力傳感器的直徑。
3.根據權利要求1所述的波壓力傳感器預埋裝置，其特征在于，所述彈簧直徑略小于套筒，彈簧長度要能保證波壓力傳感器與其連接后左端露出套筒外有足夠的長度。
4.根據權利要求1所述的波壓力傳感器預埋裝置，其特征在于，所述托架由相互連接的圓環和掛鉤組成，該圓環的直徑略大于套筒的直徑。
5.根據權利要求1所述的波壓力傳感器預埋裝置，其特征在于，所述的U型導向滑槽采用一種和連接鋼板適配的槽鋼。
6.根據權利要求1-5之一所述的波壓力傳感器預埋裝置，其特征在于，所述的限位板由一塊鋼板和鋼絲掛鉤焊接而成。
7.權利要求1所述的波壓力傳感器預埋裝置的埋設方法，其特征在于，步驟如下: A、分組編號，根據設計文件確定需要組裝的獨立單元數量，并按測線對獨立單元分組編號; B、組裝獨立單元:· 將套筒穿過托架的下端圓環； 在套筒的內壁和波壓力傳感器的外壁用刷子涂抹上潤滑油； 將波壓力傳感器的測量界面用一層土工布包住，然后將其電纜線從套筒端部的引線口穿入； 將波壓力傳感器套進套筒中，抵住彈簧，完成組合套筒的組裝； 將限位板放進U型導向滑槽內，保證其能在滑槽內部上下滑動，完成調向底座的組裝； C、埋設波壓力傳感器。
8.根據權利要求7所述的波壓力傳感器預埋裝置的埋設方法，其特征在于，步驟C、埋設波壓力傳感器，包括以下子步驟: 1)進行傳感器埋設位置的放樣； 2)將固定支架上端的掛鉤掛在橫向鋼筋上，固定支架下端靠在橫向鋼筋上并固定； 3)對組合套筒中托架的上端掛鉤高度進行調節，將組裝好的獨立單元組合套筒掛在橫向鋼筋上； 4)將兩根L型導向鋼絲的一端裝進U型導向滑槽內； 5)移動L型導向鋼絲調節波壓力傳感器端面方向與鉛垂線方向一致，將限位板移緊靠鋼絲下部并固定； 6)將波壓力傳感器的電纜線沿著限位板的鋼絲和豎向鋼筋綁扎至鋼筋籠頂部，多余的電纜線整理成圈并固定； 7)循環步驟2)飛)，直到完成所有測線波壓力傳感器的安裝；8)吊裝內外模板，澆筑混凝土，拆除模板后將界面波壓力傳感器的表面土工布拆除；頂部的電纜線引進觀測房 中，接入MCU或二次儀表中，波壓力傳感器埋設完成。
【文檔編號】E02D33/00GK103711151SQ201310611698
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年11月27日 優先權日:2013年11月27日
【發明者】曹永勇, 蔡正銀, 關云飛, 黃英豪, 王偉, 楊立功 申請人:水利部交通運輸部國家能源局南京水利科學研究院