本發(fā)明涉及巖土工程樁基礎(chǔ)，尤其是涉及一種螺旋鋼樁室內(nèi)安裝扭矩和豎向力監(jiān)測裝置與使用方法。

背景技術(shù)：

1、螺旋鋼樁在各種可再生能源基礎(chǔ)設(shè)施中廣泛應(yīng)用，特別是在太陽能光伏基礎(chǔ)、海上風(fēng)力發(fā)電基礎(chǔ)和地?zé)衢_發(fā)能源樁等領(lǐng)域。其優(yōu)點(diǎn)包括施工速度快、對環(huán)境擾動(dòng)小以及適應(yīng)各種土層條件。螺旋鋼樁的安裝過程中的安裝扭矩和軸向力的變化影響其后續(xù)的軸向或橫向承載性能。在進(jìn)行螺旋鋼樁的室內(nèi)安裝試驗(yàn)時(shí)，需要對其安裝扭矩進(jìn)行精確監(jiān)測，以分別測量螺旋鋼樁不同位置葉片、樁端、中心鋼軸側(cè)面的安裝扭矩和安裝豎向力。

2、通過在螺旋鋼樁的不同位置粘貼應(yīng)變片或應(yīng)變花進(jìn)行測量。然而，螺旋鋼樁在旋轉(zhuǎn)下壓的安裝過程中，傳統(tǒng)的測量方法主要依賴于應(yīng)變片外接導(dǎo)線方式，這將存在以下幾個(gè)問題：操作復(fù)雜，在樁頭繞線和布置電纜需要大量的時(shí)間和人力，增加了施工的復(fù)雜性和工作量；測試?yán)щy，電纜容易受到外部環(huán)境的影響，如被拉扯、纏繞或損壞，導(dǎo)致信號傳輸不穩(wěn)定或失敗，影響測試結(jié)果的準(zhǔn)確性；數(shù)據(jù)收集限制：由于電纜布置的限制，難以同時(shí)對多個(gè)位置進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，導(dǎo)致數(shù)據(jù)收集不完整或不及時(shí)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種螺旋鋼樁室內(nèi)安裝扭矩和豎向力監(jiān)測裝置與使用方法，提高安裝扭矩和豎向力測量的精確度，簡化供電和數(shù)據(jù)傳輸方式。

2、本發(fā)明提供了一種螺旋鋼樁室內(nèi)安裝扭矩和豎向力監(jiān)測裝置與使用方法，包括應(yīng)變片、螺旋鋼樁、無線供電部件、無線數(shù)據(jù)傳輸部件和無線數(shù)據(jù)接收部件，所述應(yīng)變片設(shè)在螺旋鋼樁上，所述無線供電部件設(shè)在螺旋鋼樁的樁頂，所述無線數(shù)據(jù)傳輸部件包括數(shù)據(jù)收集單元和無線發(fā)射單元，所述數(shù)據(jù)收集單元的一側(cè)連接應(yīng)變片的導(dǎo)線，所述數(shù)據(jù)收集單元的另一側(cè)連接無線發(fā)射單元，所述無線供電部件包括發(fā)射端和接收端，所述無線數(shù)據(jù)接收部件包括無線信號接收單元、數(shù)據(jù)處理單元和數(shù)據(jù)存儲顯示單元，所述無線信號接收單元和無線發(fā)射單元相匹配。

3、優(yōu)選的，所述無線供電部件的發(fā)射端與無線數(shù)據(jù)傳輸部件保持1cm內(nèi)的間距，所述無線供電部件的接收端集成在無線數(shù)據(jù)傳輸部件內(nèi)。

4、優(yōu)選的，所述應(yīng)變片粘貼在螺旋鋼樁的緊鄰葉片的中心鋼軸上、樁端和中心鋼軸側(cè)面，所述應(yīng)變片使用高強(qiáng)度粘接劑固定，所述應(yīng)變片表面覆蓋一層防護(hù)涂層或保護(hù)殼。

5、優(yōu)選的，所述應(yīng)變片的導(dǎo)線通過螺旋鋼樁內(nèi)部或外部的保護(hù)管道引出，所述保護(hù)管道采用耐磨、防水材料，所述保護(hù)管道的出口處需加裝密封裝置。

6、優(yōu)選的，所述無線數(shù)據(jù)傳輸部件的外部加裝防護(hù)殼。

7、優(yōu)選的，所述無線數(shù)據(jù)傳輸部件的無線發(fā)射單元采用低功耗無線通信技術(shù)。

8、優(yōu)選的，所述無線供電部件的發(fā)射端包括一個(gè)電源、一個(gè)功率放大器和一個(gè)發(fā)射線圈或天線。

9、優(yōu)選的，所述無線供電部件的接收端包括一個(gè)接收線圈、整流器和電源管理電路。

10、一種螺旋鋼樁室內(nèi)安裝扭矩和豎向力監(jiān)測裝置的使用方法，包括以下步驟：

11、s1、將應(yīng)變片粘貼在螺旋鋼樁的不同葉片的中心鋼軸附近、樁端和中心鋼軸側(cè)面，并安裝導(dǎo)線、保護(hù)管道，在螺旋鋼樁樁頂安裝無線數(shù)據(jù)傳輸部件和無線供電部件的發(fā)射端及接收端，并確保設(shè)備連接可靠；

12、s2、進(jìn)行初步調(diào)試，確保應(yīng)變片、導(dǎo)線和無線傳輸部件的連接正常，檢查無線數(shù)據(jù)接收部件與無線數(shù)據(jù)傳輸部件的通信連接是否正常，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和無線傳輸?shù)姆€(wěn)定性；

13、s3、應(yīng)變片采集到的扭矩和豎向力數(shù)據(jù)通過導(dǎo)線傳輸?shù)綗o線數(shù)據(jù)傳輸部件，無線數(shù)據(jù)傳輸部件將扭矩和豎向力數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后通過無線信號發(fā)送到無線數(shù)據(jù)接收部件，無線供電部件持續(xù)為無線發(fā)射單元和數(shù)據(jù)收集單元提供電力；

14、s4、無線數(shù)據(jù)接收部件接收扭矩和豎向力數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)處理單元對其進(jìn)行處理和分析，計(jì)算出螺旋鋼樁的安裝扭矩和安裝豎向力，使用內(nèi)置算法和處理器實(shí)時(shí)處理數(shù)據(jù)，將處理后的數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)存儲顯示單元中，并通過顯示裝置實(shí)時(shí)顯示測量結(jié)果，操作人員通過顯示屏查看實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)。

15、因此，本發(fā)明采用上述的一種螺旋鋼樁室內(nèi)安裝扭矩和豎向力監(jiān)測裝置與使用方法，提高安裝扭矩和豎向力測量的精確度：通過無線測試裝置，實(shí)現(xiàn)對螺旋鋼樁安裝過程中螺旋葉片和中心鋼軸各個(gè)部分的安裝扭矩的實(shí)時(shí)監(jiān)測和精確測量，確保安裝質(zhì)量；采用無線供電技術(shù)，消除有線布線的復(fù)雜性，同時(shí)通過無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)提高施工效率，降低設(shè)備故障率和維護(hù)成本；解決高成本、低效率及耗時(shí)等問題，使螺旋鋼樁的安裝高效、可靠、便捷。

16、下面通過附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

技術(shù)特征：

1.一種螺旋鋼樁室內(nèi)安裝扭矩和豎向力監(jiān)測裝置，其特征在于，包括應(yīng)變片、螺旋鋼樁、無線供電部件、無線數(shù)據(jù)傳輸部件和無線數(shù)據(jù)接收部件，所述應(yīng)變片設(shè)在螺旋鋼樁上，所述無線供電部件設(shè)在螺旋鋼樁的樁頂，所述無線數(shù)據(jù)傳輸部件包括數(shù)據(jù)收集單元和無線發(fā)射單元，所述數(shù)據(jù)收集單元的一側(cè)連接應(yīng)變片的導(dǎo)線，所述數(shù)據(jù)收集單元的另一側(cè)連接無線發(fā)射單元，所述無線供電部件包括發(fā)射端和接收端，所述無線數(shù)據(jù)接收部件包括無線信號接收單元、數(shù)據(jù)處理單元和數(shù)據(jù)存儲顯示單元，所述無線信號接收單元和無線發(fā)射單元相匹配。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種螺旋鋼樁室內(nèi)安裝扭矩和豎向力監(jiān)測裝置，其特征在于，所述無線供電部件的發(fā)射端與無線數(shù)據(jù)傳輸部件保持1cm內(nèi)的間距，所述無線供電部件的接收端集成在無線數(shù)據(jù)傳輸部件內(nèi)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種螺旋鋼樁室內(nèi)安裝扭矩和豎向力監(jiān)測裝置，其特征在于，所述應(yīng)變片粘貼在螺旋鋼樁的緊鄰葉片的中心鋼軸上、樁端和中心鋼軸側(cè)面，所述應(yīng)變片使用高強(qiáng)度粘接劑固定，所述應(yīng)變片表面覆蓋一層防護(hù)涂層或保護(hù)殼。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種螺旋鋼樁室內(nèi)安裝扭矩和豎向力監(jiān)測裝置，其特征在于，所述應(yīng)變片的導(dǎo)線通過螺旋鋼樁內(nèi)部或外部的保護(hù)管道引出，所述保護(hù)管道采用耐磨、防水材料，所述保護(hù)管道的出口處需加裝密封裝置。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種螺旋鋼樁室內(nèi)安裝扭矩和豎向力監(jiān)測裝置，其特征在于，所述無線數(shù)據(jù)傳輸部件的外部加裝防護(hù)殼。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種螺旋鋼樁室內(nèi)安裝扭矩和豎向力監(jiān)測裝置，其特征在于，所述無線數(shù)據(jù)傳輸部件的無線發(fā)射單元采用低功耗無線通信技術(shù)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種螺旋鋼樁室內(nèi)安裝扭矩和豎向力監(jiān)測裝置，其特征在于，所述無線供電部件的發(fā)射端包括一個(gè)電源、一個(gè)功率放大器和一個(gè)發(fā)射線圈或天線。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種螺旋鋼樁室內(nèi)安裝扭矩和豎向力監(jiān)測裝置，其特征在于，所述無線供電部件的接收端包括一個(gè)接收線圈、整流器和電源管理電路。

9.如權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的一種螺旋鋼樁室內(nèi)安裝扭矩和豎向力監(jiān)測裝置的使用方法，其特征在于，包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種螺旋鋼樁室內(nèi)安裝扭矩和豎向力監(jiān)測裝置與使用方法，包括應(yīng)變片、螺旋鋼樁、無線供電部件、無線數(shù)據(jù)傳輸部件和無線數(shù)據(jù)接收部件，所述應(yīng)變片設(shè)在螺旋鋼樁上，所述無線供電部件設(shè)在螺旋鋼樁的樁頂，所述無線數(shù)據(jù)傳輸部件包括數(shù)據(jù)收集單元和無線發(fā)射單元，所述數(shù)據(jù)收集單元的一側(cè)連接應(yīng)變片的導(dǎo)線，所述數(shù)據(jù)收集單元的另一側(cè)連接無線發(fā)射單元，所述無線供電部件包括發(fā)射端和接收端，所述無線數(shù)據(jù)接收部件包括無線信號接收單元、數(shù)據(jù)處理單元和數(shù)據(jù)存儲顯示單元。本發(fā)明采用上述的一種螺旋鋼樁室內(nèi)安裝扭矩和豎向力監(jiān)測裝置與使用方法，提高安裝扭矩和豎向力測量的精確度，采用無線供電技術(shù)。

技術(shù)研發(fā)人員：邵康,張軍偉,許凌馨,何孟林,達(dá)瓦格西
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西南石油大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/17