專利名稱：一種結(jié)構(gòu)與土相對(duì)位移的測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種測(cè)量裝置，尤其是特別涉及一種結(jié)構(gòu)與土相對(duì)位移的測(cè)量裝置。
背景技術(shù)：
土木水利工程中，各種結(jié)構(gòu)在外力作用下產(chǎn)生的位移是非常值得關(guān)注的一個(gè)問 題，位移的大小直接關(guān)系到結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，因此需要對(duì)其進(jìn)行測(cè)量和監(jiān)控。結(jié)構(gòu)位移分為絕 對(duì)位移和相對(duì)位移。過去對(duì)結(jié)構(gòu)位移的監(jiān)測(cè)主要是測(cè)量絕對(duì)位移，例如，采用水準(zhǔn)儀進(jìn)行表 面沉降監(jiān)測(cè)、利用全站儀進(jìn)行表面水平位移觀測(cè)以及利用測(cè)斜管進(jìn)行土體內(nèi)部水平位移監(jiān) 測(cè)等。實(shí)際工程中，結(jié)構(gòu)與其接觸的土體之間發(fā)生的相對(duì)位移也是非常重要的監(jiān)測(cè)參 數(shù)，相對(duì)位移的大小直接關(guān)系到結(jié)構(gòu)的受力變形狀態(tài)和穩(wěn)定性。如地基基礎(chǔ)工程中廣泛應(yīng) 用的樁基礎(chǔ)與樁周土體之間發(fā)生的相對(duì)位移、擋土墻與地基土體接觸面之間的相對(duì)位移、 面板堆石壩的混凝土面板與上游堆石體之間的相對(duì)位移、復(fù)合地基中樁頂刺入墊層的相對(duì) 位移等。在本發(fā)明之前，對(duì)結(jié)構(gòu)與土相對(duì)位移的測(cè)量往往采取間接的方法，通過測(cè)量多個(gè) 參考點(diǎn)的絕對(duì)位移，用不同參考點(diǎn)之間的絕對(duì)位移之差計(jì)算相對(duì)位移。這種方法過程繁瑣， 測(cè)量工作量大，成本高，而且誤差較大，精度不高；在結(jié)構(gòu)與土體內(nèi)部，由于位移“不可見”， 這種方法往往無法實(shí)施。名稱為“結(jié)構(gòu)豎向相對(duì)位移自動(dòng)測(cè)量裝置”的實(shí)用新型專利(申請(qǐng)?zhí)?0204386. 6) 公開了一種自動(dòng)測(cè)量基礎(chǔ)不均勻沉降及其他相對(duì)豎向位移的裝置，該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用、 操作方便，但該裝置由于使用液面高度的變化進(jìn)行位移測(cè)量，因此只能測(cè)量豎向相對(duì)位移， 無法測(cè)量水平方向的相對(duì)位移或傾斜方向的相對(duì)位移；同時(shí)由于采用了液面高度的變化進(jìn) 行測(cè)量，其結(jié)果受溫度影響較大；當(dāng)儀器埋設(shè)于結(jié)構(gòu)內(nèi)部，不能直接觀察到液面的情況下， 只能通過導(dǎo)電液體電阻的變化來間接測(cè)量位移，增加了誤差的積累；此外，該裝置需要將兩 端的外殼牢牢固定在結(jié)構(gòu)上，而土體是一種非常松散柔軟的結(jié)構(gòu)，無法與該裝置固定連接， 因此該裝置無法測(cè)量結(jié)構(gòu)與土體之間的相對(duì)位移。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就在于克服上述缺陷，開發(fā)一種結(jié)構(gòu)與土體之間相對(duì)位移的測(cè)
量裝置。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種結(jié)構(gòu)與土相對(duì)位移的測(cè)量裝置，包括位移傳感器和護(hù)筒，其主要技術(shù)特征在 于所述位移傳感器置于護(hù)筒內(nèi)，一端通過第一萬向節(jié)與護(hù)筒連接，另一端通過第二萬向節(jié) 與剛性連桿連接，連桿通過護(hù)筒上的連桿出口伸出；所述的護(hù)筒上設(shè)置固定板。本裝置埋設(shè)于土體中，固定板能將護(hù)筒固定在土體中，將連桿與待測(cè)結(jié)構(gòu)相連，通
3過位移傳感器測(cè)量結(jié)構(gòu)與土體的相對(duì)位移。位移傳感器通過萬向節(jié)與護(hù)筒和連桿連接，可 以僅將測(cè)量方向的作用力傳遞給位移傳感器。所述的位移傳感器可采用工程中常用的正弦式位移計(jì)。所述的連桿護(hù)筒外一端可設(shè)連接板，開有螺栓孔，用于與結(jié)構(gòu)相連。所述的固定板為固定在護(hù)筒外壁上的一個(gè)或多個(gè)片狀物。所述的位移傳感器與讀數(shù)儀相連，通常的方法是通過數(shù)據(jù)線與讀數(shù)儀相連。將本實(shí)用新型用于測(cè)量結(jié)構(gòu)與土相對(duì)位移，主要步驟如下根據(jù)所需測(cè)量的相對(duì) 位移大小和方向大致確定位移傳感器和連桿的初始位置；將護(hù)筒和固定板埋置于土體中； 將連桿與被測(cè)結(jié)構(gòu)固定連接；將位移傳感器與讀數(shù)儀連接，讀取儀器的初始讀數(shù)；工程施 工后，結(jié)構(gòu)受力產(chǎn)生位移，帶動(dòng)與其固定連接的連桿運(yùn)動(dòng)，連桿的運(yùn)動(dòng)引起位移傳感器讀數(shù) 的改變；根據(jù)工程監(jiān)測(cè)的需要，每隔一定的時(shí)間測(cè)量一次讀數(shù)，根據(jù)讀數(shù)計(jì)算出結(jié)構(gòu)的相對(duì) 位移。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和效果在于(1)將護(hù)筒埋設(shè)于土體中，由于固定板具有較大的面積，因此承受的土壓力也較 大，而連桿拉動(dòng)位移傳感器的力相對(duì)較小，因此固定板能在土體中滯留不動(dòng)，使與之連接的 測(cè)量裝置護(hù)筒也固定不動(dòng)，測(cè)量裝置與土體位移完全相同，通過這種巧妙的方法將剛性的 測(cè)量裝置固定于柔性的土體之中。(2)由于測(cè)量裝置的位移傳感器不限于某一方向，因此可以測(cè)量水平、豎直或傾斜 方向的位移，應(yīng)用范圍廣。(3)由于儀器埋設(shè)于土體內(nèi)部，通過數(shù)據(jù)線連接等方式可以測(cè)讀結(jié)構(gòu)與土內(nèi)部的 數(shù)據(jù)，這樣將隱蔽在內(nèi)部不可見的相對(duì)位移可見化。(4)測(cè)量裝置所反應(yīng)的位移是結(jié)構(gòu)與土的實(shí)際相對(duì)位移，是一種直接測(cè)量方法，該 實(shí)際相對(duì)位移直接通過數(shù)據(jù)線或其他方式傳遞給讀數(shù)儀，因此測(cè)量誤差僅來源于位移傳感 器自身的誤差，沒有誤差傳遞和誤差積累，測(cè)量誤差小。(5)測(cè)量裝置的位移傳感器可采用工程中常用的正弦式位移計(jì)，位移傳感器技術(shù) 成熟，能直接利用現(xiàn)有的傳感器，不需要另外單獨(dú)開發(fā)，因此成本低，實(shí)施方便。本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)與土相對(duì)位移的測(cè)量裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，成本低廉，以 極其簡(jiǎn)單的方法解決了實(shí)際工程中結(jié)構(gòu)與土之間隱蔽性相對(duì)位移無法測(cè)量的難題，是一種 非常實(shí)用的方法。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)描述。本實(shí)用新型的保護(hù)范 圍并不以具體實(shí)施方式
為限，而是由權(quán)利要求加以限定。
圖1本實(shí)用新型裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2圖1所示結(jié)構(gòu)的俯視圖；圖3頂部固定板示意圖；圖4底部固定板示意圖；圖5中部固定板示意圖；圖6多固定板示意圖；[0029]圖7樁頂刺入量測(cè)量示意圖；圖8圖7中A的放大具體實(shí)施方式
如圖1和圖2所示，一種結(jié)構(gòu)與土相對(duì)位移的測(cè)量裝置，由位移傳感器1、護(hù)筒3、 連桿11、固定板10組成。護(hù)筒3可選圓柱形，位移傳感器1置于其中。位移傳感器1下端通過第一萬向節(jié) 21與護(hù)筒3底板連接，位移傳感器1上端通過第二萬向節(jié)22與連桿11相連接。萬向節(jié)21、 22的作用是使位移傳感器1能前后左右自由運(yùn)動(dòng)，當(dāng)連桿11主要沿位移傳感器測(cè)量方向運(yùn) 動(dòng)時(shí)，連桿11僅傳遞測(cè)量方向作用力給位移傳感器1，而不能傳遞彎矩，從而使位移傳感器 1內(nèi)部的傳力桿不會(huì)因?yàn)閺澢豢ㄋ?。與位移傳感器1相連的連桿11通過護(hù)筒3上的連桿出口 6伸出護(hù)筒3 ；連桿11護(hù) 筒外一端為連接端，可采用各種已知方式用于與結(jié)構(gòu)進(jìn)行固定連接，如焊接、粘接或螺栓連 接，比如實(shí)施例中連桿11護(hù)筒外一端設(shè)連接板8，為圓形，中心開有螺栓孔9。連桿11應(yīng)具 有足夠的剛度，使之帶動(dòng)位移傳感器1運(yùn)動(dòng)時(shí)受力變形很小，不會(huì)影響測(cè)量精度。根據(jù)所測(cè) 量結(jié)構(gòu)和相對(duì)位移的方向，連桿11可在制作時(shí)根據(jù)需要彎折成不同形狀。固定板10為具有一定面積的片狀物，固定在護(hù)筒3外壁上，優(yōu)選垂直于護(hù)筒3軸 向固定。例如護(hù)筒為圓柱形，可選固定板10為圓環(huán)形薄片，圍繞并固定在護(hù)筒3外壁上，根 據(jù)測(cè)量需要，固定板10可位于護(hù)筒3頂部(如圖3)，或位于護(hù)筒3底部(如圖4)，或位于 護(hù)筒3中部(如圖5)，或有多個(gè)固定板10與護(hù)筒3固定連接(如圖6)。固定板10的直徑 可取20 30cm，當(dāng)土體強(qiáng)度較低時(shí)，固定板10直徑可適當(dāng)增加。位移傳感器1通過數(shù)據(jù)線5與讀數(shù)儀12相連。與位移傳感器1相連的數(shù)據(jù)線5 通過護(hù)筒3上的數(shù)據(jù)線出口 7伸出后，與讀數(shù)儀12相連。位移傳感器1可采用工程中常用 的正弦式位移計(jì)，讀數(shù)儀12采用頻率儀。本實(shí)用新型的測(cè)量裝置，結(jié)構(gòu)與土相對(duì)位移的測(cè)量方法主要技術(shù)步驟如下根據(jù) 所需測(cè)量的相對(duì)位移大小和方向大致確定位移傳感器1和連桿11的初始位置；將護(hù)筒3和 固定板10埋置于土體中，固定板10由于具有較大的面積，承受了一定的土壓力，因此連桿 11拉動(dòng)位移傳感器1運(yùn)動(dòng)時(shí)，固定板10和護(hù)筒3能固定在土體中；連接板8與被測(cè)結(jié)構(gòu)固 定連接；將數(shù)據(jù)線5與讀數(shù)儀12連接，并讀取儀器的初始讀數(shù)；工程施工后，結(jié)構(gòu)受力產(chǎn)生 位移，帶動(dòng)與其固定連接的連桿11運(yùn)動(dòng)，連桿11的運(yùn)動(dòng)引起位移傳感器1讀數(shù)的改變；根 據(jù)工程監(jiān)測(cè)的需要，每隔一定的時(shí)間測(cè)量一次讀數(shù)，根據(jù)讀數(shù)計(jì)算出相對(duì)位移。當(dāng)結(jié)構(gòu)與土體可能發(fā)生多個(gè)方向的位移時(shí)，還可在不同方向同時(shí)埋設(shè)多個(gè)測(cè)量裝 置，即可同時(shí)測(cè)量多個(gè)方向的相對(duì)位移。實(shí)施例1如圖1和圖2所示，一種結(jié)構(gòu)與土相對(duì)位移的測(cè)量裝置，由位移傳感器1、護(hù)筒3、 連桿11、固定板10組成。位移傳感器1為正弦式位移計(jì)，置于圓柱形護(hù)筒3中，圓環(huán)薄片狀 固定板10固定在護(hù)筒3頂部。位移傳感器1下端通過第一萬向節(jié)21與護(hù)筒3底板連接， 位移傳感器1上端通過第二萬向節(jié)22與連桿11相連接。連桿11為剛性，另一端通過護(hù)筒 3上的連桿出口 6伸出護(hù)筒3，該端為圓形連接板8，中心開有螺栓孔9。采用頻率儀作為讀數(shù)儀12，數(shù)據(jù)線5通過護(hù)筒3上的數(shù)據(jù)線出口 7伸出后，與讀數(shù)儀12相連。將上述測(cè)量裝置用于實(shí)際工程測(cè)量。復(fù)合地基是一種常用的地基處理方法，如圖7、圖8所示，復(fù)合地基通過鋪設(shè)在樁 基16上的褥墊層15來調(diào)整樁土荷載分擔(dān)。復(fù)合地基受力后，樁基16頂部會(huì)刺入褥墊層 15，本實(shí)用新型之前，樁基16頂部的刺入量難以準(zhǔn)確測(cè)量。本實(shí)用新型將上述測(cè)量裝置按 位移傳感器1測(cè)量方向埋入樁間土 14中，使固定板10接近樁周土 14表面；在樁基16頂部 用沖擊鉆打一小孔，用膨脹螺栓13穿過連接板8上的螺栓孔9插入小孔中，并擰緊從而將 連接板8固定在樁基16頂部。當(dāng)復(fù)合地基受力后，樁間土 14下沉，使固定板10在土壓力 作用下也跟著下沉，樁基16頂部刺入墊層15，樁土之間發(fā)生相對(duì)位移，通過連桿11帶動(dòng)位 移傳感器1運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生讀數(shù)的變化，由此可以測(cè)讀出相對(duì)位移大小，即刺入量。
權(quán)利要求一種結(jié)構(gòu)與土相對(duì)位移的測(cè)量裝置，包括位移傳感器(1)和護(hù)筒(3)，其特征在于所述位移傳感器(1)置于護(hù)筒(3)內(nèi)，一端通過第一萬向節(jié)(21)與護(hù)筒(3)連接，另一端通過第二萬向節(jié)(22)與剛性連桿(11)連接，連桿(11)通過護(hù)筒(3)上的連桿出口(6)伸出；所述的護(hù)筒(3)上設(shè)置固定板(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量裝置，其特征在于所述的固定板(10)為固定在護(hù)筒 (3)外壁上的一個(gè)或多個(gè)片狀物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量裝置，其特征在于所述連桿(11)的護(hù)筒(3)外一端設(shè) 開有螺栓孔(9)的連接板(8)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量裝置，其特征在于所述的位移傳感器(1)為正弦式位 移計(jì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量裝置，其特征在于所述的護(hù)筒(3)為圓柱形，所述的固 定板(10)為圍繞并固定在在護(hù)筒(3)外壁上的圓環(huán)狀薄片。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量裝置，其特征在于所述的位移傳感器(1)與讀數(shù)儀 (12)相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量裝置，其特征在于所述的位移傳感器(1)通過數(shù)據(jù)線 (5)與讀數(shù)儀(12)相連。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種結(jié)構(gòu)與土相對(duì)位移的測(cè)量裝置，包括位移傳感器(1)和護(hù)筒(3)，其特征在于所述位移傳感器(1)置于護(hù)筒(3)內(nèi)，一端通過第一萬向節(jié)(21)與護(hù)筒(3)連接，另一端通過第二萬向節(jié)(22)與剛性連桿(11)連接，連桿(11)通過護(hù)筒(3)上的連桿出口(6)伸出；所述的護(hù)筒(3)上設(shè)置固定板(10)。本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)與土相對(duì)位移的測(cè)量裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，成本低廉，以極其簡(jiǎn)單的方法解決了實(shí)際工程中結(jié)構(gòu)與土體之間隱蔽性相對(duì)位移無法測(cè)量的難題。
文檔編號(hào)G01B21/02GK201637396SQ20102002222
公開日2010年11月17日 申請(qǐng)日期2010年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月15日
發(fā)明者丁選明, 李平, 楊貴, 陳育民 申請(qǐng)人:河海大學(xué);南京河海科技有限公司