本實(shí)用新型涉及基樁檢測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種環(huán)箍式扭轉(zhuǎn)激振裝置。

背景技術(shù)：

樁基礎(chǔ)是現(xiàn)今我國(guó)采用最多的一種基礎(chǔ)形式，具有以下特性：①樁支承于堅(jiān)硬的或較硬的持力層，具有很高的豎向單樁承載力或群樁承載力；②樁基具有很大的豎向單樁剛度或群剛度，在自重或相鄰荷載影響下，不產(chǎn)生過(guò)大的不均勻沉降；③憑借巨大的單樁側(cè)向剛度或群樁基礎(chǔ)的側(cè)向剛度及其整體抗傾覆能力，抵御由于風(fēng)和地震引起的水平荷載與力矩荷載；④樁身穿過(guò)可液化土層而支承于穩(wěn)定的堅(jiān)實(shí)土層或嵌固于基巖，在地震造成淺部土層液化與震陷的情況下，樁基憑靠深部穩(wěn)固土層仍具有足夠的抗壓與抗拔承載力。隨著樁基礎(chǔ)的廣泛應(yīng)用，對(duì)于樁的性能各方面的檢測(cè)要求也隨之增高。其中對(duì)于樁在扭轉(zhuǎn)激振形式下參量的測(cè)量，現(xiàn)有方法多為：在距樁頭一定位置的樁身處沿直徑方向預(yù)埋一根牛腿，并在牛腿上安裝測(cè)力傳感器和速度傳感器，通過(guò)沿樁身切線(xiàn)方向給牛腿施加一個(gè)切向激振，測(cè)出側(cè)向激振的大小以及激振過(guò)程中的樁身扭轉(zhuǎn)切向線(xiàn)速度，然后根據(jù)相關(guān)公式換算阻抗函數(shù)，進(jìn)一步通過(guò)數(shù)值分析方法得到虛擬的時(shí)域響應(yīng)曲線(xiàn)。該方法中的激振方法可能給樁身施加一個(gè)附加的水平荷載，給測(cè)試結(jié)果造成干擾，且該方法不能減弱或消除單向強(qiáng)水流、波浪、潮汐等附加動(dòng)力荷載引起的附加振動(dòng)對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響，存在明顯缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是，針對(duì)現(xiàn)有樁基礎(chǔ)檢測(cè)方法存在的上述不足，提供一種環(huán)箍式扭轉(zhuǎn)激振裝置，減少甚至消除附加動(dòng)力荷載對(duì)切向線(xiàn)速度的影響，使得出的數(shù)據(jù)更加精準(zhǔn)，有利于對(duì)樁身性能的分析。

本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：

一種環(huán)箍式扭轉(zhuǎn)激振裝置，至少包括內(nèi)環(huán)箍、外環(huán)箍、滾珠、滾珠定位箍、抱樁螺栓和傳力桿，所述滾珠定位箍設(shè)置于內(nèi)環(huán)箍和外環(huán)箍之間，內(nèi)環(huán)箍的外側(cè)設(shè)置有外滾槽，外環(huán)箍的內(nèi)側(cè)設(shè)置有內(nèi)滾槽，所述滾珠嵌于內(nèi)環(huán)箍的外滾槽和外環(huán)箍的內(nèi)滾槽之間，并由滾珠定位箍定位；所述內(nèi)環(huán)箍上均勻開(kāi)設(shè)有若干抱樁螺栓孔，各個(gè)抱樁螺栓孔內(nèi)對(duì)應(yīng)穿設(shè)一個(gè)抱樁螺栓，抱樁螺栓用于將內(nèi)環(huán)箍和樁身固定為一整體；所述傳力桿設(shè)置有兩根，兩根傳力桿對(duì)稱(chēng)焊接在垂直于內(nèi)環(huán)箍切線(xiàn)的外側(cè)，所述外環(huán)箍上對(duì)稱(chēng)開(kāi)設(shè)有兩個(gè)與傳力桿同高度的傳力桿位置孔，兩根傳力桿分別從外環(huán)箍的兩個(gè)傳力桿位置孔中伸出。

按上述方案，所述內(nèi)環(huán)箍由兩個(gè)對(duì)稱(chēng)的內(nèi)半圓箍組成，每個(gè)內(nèi)半圓箍的兩端分別設(shè)置有垂直于其端部的內(nèi)環(huán)箍翼板，內(nèi)環(huán)箍翼板上預(yù)留內(nèi)環(huán)箍螺栓孔，兩個(gè)內(nèi)半圓箍的兩端通過(guò)裝配螺栓穿設(shè)在內(nèi)環(huán)箍螺栓孔內(nèi)連接固定。

按上述方案，所述外環(huán)箍由兩個(gè)對(duì)稱(chēng)的外半圓箍組成，每個(gè)外半圓箍的兩端分別設(shè)置有垂直于其端部的外環(huán)箍翼板，外環(huán)箍翼板上預(yù)留外環(huán)箍螺栓孔，兩個(gè)外半圓箍的兩端通過(guò)裝配螺栓穿設(shè)在外環(huán)箍螺栓孔內(nèi)連接固定。

按上述方案，所述抱樁螺栓孔設(shè)有4個(gè)，相鄰兩個(gè)抱樁螺栓孔互為90°預(yù)留在內(nèi)環(huán)箍上(抱樁螺栓孔還可以根據(jù)實(shí)際需要改變數(shù)量和角度)。

本實(shí)用新型環(huán)箍式扭轉(zhuǎn)激振裝置測(cè)量樁參量并求解相應(yīng)虛擬時(shí)域響應(yīng)曲線(xiàn)的方法，包括以下步驟：

1)根據(jù)樁的形狀選擇合適大小的環(huán)箍式扭轉(zhuǎn)激振裝置，環(huán)箍式扭轉(zhuǎn)激振裝置的內(nèi)環(huán)箍的直徑略大于樁的最大對(duì)角線(xiàn)長(zhǎng)度或直徑，以便于抱樁螺栓的固定；

2)將組裝好的環(huán)箍式扭轉(zhuǎn)激振裝置套入距樁頭合適位置的樁身處，擰緊抱樁螺栓將內(nèi)環(huán)箍和樁身固定為一整體；

3)在內(nèi)環(huán)箍的合適位置處對(duì)稱(chēng)安裝速度傳感器，并保證對(duì)稱(chēng)速度傳感器的連線(xiàn)方向與水流方向垂直；在兩根傳力桿上分別安裝一測(cè)力傳感器；并將速度傳感器和測(cè)力傳感器連接到測(cè)試主機(jī)上；

4)激振時(shí)，通過(guò)快速轉(zhuǎn)動(dòng)外環(huán)箍翼板使外環(huán)箍轉(zhuǎn)動(dòng)并通過(guò)外環(huán)箍上的傳力桿位置孔撞擊傳力桿，進(jìn)而對(duì)內(nèi)環(huán)箍施加扭矩并傳遞至樁身；

5)在激振過(guò)程中分別通過(guò)測(cè)力傳感器和速度傳感器測(cè)出作用在對(duì)稱(chēng)的兩個(gè)傳力桿上的荷載和內(nèi)環(huán)箍的兩個(gè)切向線(xiàn)速度；

6)根據(jù)步驟5)中所測(cè)的內(nèi)環(huán)箍的兩個(gè)切向線(xiàn)速度，如果不受強(qiáng)水流、波浪、潮汐的附加動(dòng)力荷載作用，此時(shí)測(cè)出的兩個(gè)切向線(xiàn)速度為大小相等、方向相反的一對(duì)參量，分別定義為V和-V，取這一對(duì)參量絕對(duì)值的平均值(|V|+|-V|)/2，即得到此時(shí)樁身的扭轉(zhuǎn)切向線(xiàn)速度；

7)如果受強(qiáng)水流、波浪、潮汐的附加動(dòng)力荷載作用，此時(shí)測(cè)出的與水流方向一致的切向線(xiàn)速度V₁大小為不受附加動(dòng)力荷載影響的切向線(xiàn)速度絕對(duì)值|V|與由附加動(dòng)力荷載引起的切向線(xiàn)速度絕對(duì)值|V_f|之和，即|V|+|V_f|；與水流方向相反的切向線(xiàn)速度V₂大小為不受附加動(dòng)力荷載影響的切向線(xiàn)速度絕對(duì)值|V|與由附加動(dòng)力荷載引起的切向線(xiàn)速度絕對(duì)值|V_f|之差，即|V|-|V_f|，取切向線(xiàn)速度V₁與V₂絕對(duì)值的平均值(|V_1|+|-V₂|)/2)，即得到消除附加動(dòng)力荷載影響之后的樁身的扭轉(zhuǎn)切向線(xiàn)速度；

8)結(jié)合步驟5)中測(cè)出的荷載換算得到作用在樁身上的扭矩，并結(jié)合步驟6)～7)中得到的樁身的扭轉(zhuǎn)切向線(xiàn)速度，換算出相應(yīng)的不受強(qiáng)水流、波浪、潮汐的附加動(dòng)力荷載作用和受強(qiáng)水流、波浪、潮汐的附加動(dòng)力荷載作用的阻抗函數(shù)，進(jìn)而通過(guò)數(shù)值分析方法得到相應(yīng)的虛擬時(shí)域響應(yīng)曲線(xiàn)。

本實(shí)用新型的有益效果：

1、本實(shí)用新型裝置能夠減弱或消除單向強(qiáng)水流、波浪、潮汐等附加動(dòng)力荷載引起的附加振動(dòng)對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響，準(zhǔn)確地測(cè)量出裝置上所加荷載和消除附加動(dòng)力荷載影響后激振過(guò)程中的樁身扭轉(zhuǎn)切向線(xiàn)速度；

2、本實(shí)用新型裝置不會(huì)給樁身施加一個(gè)附加的水平荷載，通過(guò)所測(cè)荷載換算出作用在樁身上的扭矩，結(jié)合求出的扭矩和消除影響后的樁身扭轉(zhuǎn)切向線(xiàn)速度求出相應(yīng)的阻抗函數(shù)，進(jìn)而通過(guò)數(shù)值分析方法得到更為準(zhǔn)確的虛擬的時(shí)域響應(yīng)曲線(xiàn)；

3、減少甚至消除附加動(dòng)力荷載對(duì)切向線(xiàn)速度的影響，使得出的數(shù)據(jù)更加精準(zhǔn)，有利于對(duì)樁身性能的分析，安裝簡(jiǎn)單方便，易操作，成本低廉。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型環(huán)箍式扭轉(zhuǎn)激振裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1沿A-A向的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖1沿B-B向的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為圖1沿C-C向的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為圖1沿D-D向的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1-內(nèi)環(huán)箍，2-外環(huán)箍，3-滾珠，4-滾珠定位箍，5-裝配螺栓，6-抱樁螺栓，7-內(nèi)半圓箍，8-內(nèi)環(huán)箍翼板，9-內(nèi)環(huán)箍螺栓孔，10-外半圓箍，11-外環(huán)箍翼板，12-外環(huán)箍螺栓孔，13-外滾槽，14-內(nèi)滾槽，15-抱樁螺栓孔，16-傳力桿，17-傳力桿位置孔。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和一個(gè)較佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的描述。

參照?qǐng)D1～圖5所示，本實(shí)用新型所述的環(huán)箍式扭轉(zhuǎn)激振裝置，至少包括內(nèi)環(huán)箍1、外環(huán)箍2、滾珠3、滾珠定位箍4、抱樁螺栓6和傳力桿16，滾珠定位箍4設(shè)置于內(nèi)環(huán)箍1和外環(huán)箍2之間，內(nèi)環(huán)箍1的外側(cè)設(shè)置有外滾槽13，外環(huán)箍2的內(nèi)側(cè)設(shè)置有內(nèi)滾槽14，滾珠3嵌于內(nèi)環(huán)箍1的外滾槽13和外環(huán)箍2的內(nèi)滾槽14之間，并由滾珠定位箍4定位；內(nèi)環(huán)箍1上均勻開(kāi)設(shè)有若干抱樁螺栓孔15，各個(gè)抱樁螺栓孔15內(nèi)對(duì)應(yīng)穿設(shè)一個(gè)抱樁螺栓6，抱樁螺栓6用于將內(nèi)環(huán)箍1和樁身固定為一整體；傳力桿16設(shè)置有兩根，兩根傳力桿16對(duì)稱(chēng)焊接在垂直于內(nèi)環(huán)箍1切線(xiàn)的外側(cè)，外環(huán)箍2上對(duì)稱(chēng)開(kāi)設(shè)有兩個(gè)與傳力桿16同高度的傳力桿位置孔17，兩根傳力桿16分別從外環(huán)箍2的兩個(gè)傳力桿位置孔17中伸出。

內(nèi)環(huán)箍1由兩個(gè)對(duì)稱(chēng)的內(nèi)半圓箍7組成，每個(gè)內(nèi)半圓箍7的兩端分別設(shè)置有垂直于其端部的內(nèi)環(huán)箍翼板8，內(nèi)環(huán)箍翼板8上預(yù)留內(nèi)環(huán)箍螺栓孔9，兩個(gè)內(nèi)半圓箍7的兩端通過(guò)裝配螺栓5穿設(shè)在內(nèi)環(huán)箍螺栓孔9內(nèi)連接固定。

外環(huán)箍2由兩個(gè)對(duì)稱(chēng)的外半圓箍10組成，每個(gè)外半圓箍10的兩端分別設(shè)置有垂直于其端部的外環(huán)箍翼板11，外環(huán)箍翼板11上預(yù)留外環(huán)箍螺栓孔12，兩個(gè)外半圓箍10的兩端通過(guò)裝配螺栓5穿設(shè)在外環(huán)箍螺栓孔12內(nèi)連接固定。

抱樁螺栓孔15設(shè)有4個(gè)，相鄰兩個(gè)抱樁螺栓孔15互為90°預(yù)留在內(nèi)環(huán)箍1上，抱樁螺栓孔還可以根據(jù)實(shí)際需要改變數(shù)量和角度。

本實(shí)用新型環(huán)箍式扭轉(zhuǎn)激振裝置測(cè)量樁參量并求解相應(yīng)虛擬時(shí)域響應(yīng)曲線(xiàn)的方法，包括以下步驟：

1)根據(jù)樁的形狀選擇合適大小的環(huán)箍式扭轉(zhuǎn)激振裝置，實(shí)施例中樁為圓形樁或方形樁，環(huán)箍式扭轉(zhuǎn)激振裝置的內(nèi)環(huán)箍1的直徑略大于圓形樁的直徑或方形樁的最大對(duì)角線(xiàn)長(zhǎng)度，以便于抱樁螺栓6的固定；

2)將組裝好的環(huán)箍式扭轉(zhuǎn)激振裝置套入距樁頭合適位置的樁身處，擰緊抱樁螺栓6將內(nèi)環(huán)箍1和樁身固定為一整體；

3)在內(nèi)環(huán)箍1的合適位置處對(duì)稱(chēng)安裝速度傳感器，并保證對(duì)稱(chēng)速度傳感器的連線(xiàn)方向與水流方向垂直；在兩根傳力桿16上分別安裝一測(cè)力傳感器；并將速度傳感器和測(cè)力傳感器連接到測(cè)試主機(jī)上；

4)激振時(shí)，通過(guò)快速轉(zhuǎn)動(dòng)外環(huán)箍翼板11使外環(huán)箍2轉(zhuǎn)動(dòng)并通過(guò)外環(huán)箍2上的傳力桿位置孔17撞擊傳力桿16，進(jìn)而對(duì)內(nèi)環(huán)箍1施加扭矩并傳遞至樁身；

5)在激振過(guò)程中分別通過(guò)測(cè)力傳感器和速度傳感器測(cè)出作用在對(duì)稱(chēng)的兩個(gè)傳力桿16上的荷載和內(nèi)環(huán)箍1的兩個(gè)切向線(xiàn)速度；

6)根據(jù)步驟5)中所測(cè)的內(nèi)環(huán)箍1的兩個(gè)切向線(xiàn)速度，如果不受強(qiáng)水流、波浪、潮汐的附加動(dòng)力荷載作用，此時(shí)測(cè)出的兩個(gè)切向線(xiàn)速度為大小相等、方向相反的一對(duì)參量，分別定義為V和-V，取這一對(duì)參量絕對(duì)值的平均值(|V|+|-V|)/2，即得到此時(shí)樁身的扭轉(zhuǎn)切向線(xiàn)速度；

7)如果受強(qiáng)水流、波浪、潮汐的附加動(dòng)力荷載作用，此時(shí)測(cè)出的與水流方向一致的切向線(xiàn)速度V₁大小為不受附加動(dòng)力荷載影響的切向線(xiàn)速度絕對(duì)值|V|與由附加動(dòng)力荷載引起的切向線(xiàn)速度絕對(duì)值|V_f|之和，即|V|+|V_f|；與水流方向相反的切向線(xiàn)速度V₂大小為不受附加動(dòng)力荷載影響的切向線(xiàn)速度絕對(duì)值|V|與由附加動(dòng)力荷載引起的切向線(xiàn)速度絕對(duì)值|V_f|之差，即|V|-|V_f|，取切向線(xiàn)速度V₁與V₂絕對(duì)值的平均值(|V_1|+|-V₂|)/2)，即得到消除附加動(dòng)力荷載影響之后的樁身的扭轉(zhuǎn)切向線(xiàn)速度；

8)結(jié)合步驟5)中測(cè)出的荷載換算得到作用在樁身上的扭矩，并結(jié)合步驟6)～7)中得到的樁身的扭轉(zhuǎn)切向線(xiàn)速度，換算出相應(yīng)的不受強(qiáng)水流、波浪、潮汐的附加動(dòng)力荷載作用和受強(qiáng)水流、波浪、潮汐的附加動(dòng)力荷載作用的阻抗函數(shù)，進(jìn)而通過(guò)數(shù)值分析方法得到相應(yīng)的虛擬時(shí)域響應(yīng)曲線(xiàn)。

顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型所作的舉例，而并非是對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，依本實(shí)用新型的精神所引伸出的顯而易見(jiàn)的變化或變動(dòng)仍處于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。