用于瞬态激振设备的释放装置及瞬态激振设备的制作方法

本实用新型涉及结构动力特性的测试，具体地涉及一种用于瞬态激振设备的释放装置及瞬态激振设备。

背景技术：

由于动力检测具有经济、快速、无损等特点，因此广泛应用于桩基工程质量的检测中，例如用于评价基桩桩身结构的完整性以及推算基桩承载力。其中，结构动力特性由结构形式、质量分布、结构刚度、材料性质等自身特性决定，而动力测试是了解结构动力特性的重要手段。通过结构动力测试，能够确定结构振动频率、模态、阻尼等动力特性，据此可以了解结构刚度、构件受力，从而确定结构工作状态。在结构使用过程中，当其内部损伤积累到一定程度，或者在遭受外部破坏的情况下，结构自身刚度会发生变化，结构振动周期、阻尼随之变大，通过测试动力参数的改变，进而确定结构损伤程度。

桩基动力检测的思路基本相同，多数都是在桩基顶部施加冲击荷载，按照不同理论分析动力输入与结构响应，从而评价基桩承载力及其完整性。一般地，基桩动力测试方法根据顶激振力的大小、桩身应力水平及桩土间的相互位移情况可分为高应变动测方法(高应变动测方法一般选择锤重大于预估单桩极限承载力的1.0％～1.5％重锤对基桩进行冲击，桩身产生的应变量级在10^-3左右，通过对波动方程的求解，得到参与桩土振动的土的静、动阻力及桩的缺陷状况，从而对基桩承载力和桩身完整性进行定量评价)和低应变动测方法(低应变测桩方法的桩身应变量级一般在10^-5以内，主要有反射波法、动力参数法、机械阻抗法、水电效应法等)。

然而，目前高应变测试均采用重锤进行激振，由于重锤质量大，需要配套专门的锤击车或吊车来提升重锤，从而增加了测试成本，同时由于锤击车或者吊车体积一般较大，对使用空间的大小具有一定的要求，这样也限制了其使用场所。而相比高应变测试，低应变测试中采用的冲击力锤质量较小，最大也只有几十千克，其锤击力普遍在在5t以下。然而，目前桩基础向大直径、长桩方向发展，而原有低应变激振所使用的力锤质量有限，激振力幅值低，响应信号不能充分反映长桩状态，因此桩基低应变测试所用的激振力也需要相应的随之增加。增加激振力的有效途径是提高激振质量和落锤高度，而目前现有技术中没有专门的辅助设备与之配套。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了克服现有技术存在的低应变测试激振力有限的问题，提供一种用于瞬态激振设备的释放装置及瞬态激振设备，该瞬态激振设备结构简单、占地面积小、成本较低且能够提高较大的激振力，并且激振力能够根据需要进行调整。

为了实现上述目的，本实用新型一方面提供一种用于瞬态激振设备的释放装置，所述释放装置包括：

中空的本体，所述本体的顶部设置有提升部，所述本体的底部设置有止挡部，所述止挡部具有中心孔，所述本体的侧壁设置有滑动槽；

第一滑动套筒，所述第一滑动套筒与所述本体的内壁可滑动连接并能够通过所述止挡部止挡在所述本体内；所述第一滑动套筒的内壁设置有容纳槽；

第二滑动套筒，所述第二滑动套筒与所述第一滑动套筒的内壁可滑动连接并能够通过所述止挡部止挡在所述本体内；所述第二滑动套筒的侧面设置有容纳孔，所述容纳孔中设置有用于夹紧重物的夹紧部，初始状态下，所述容纳槽位于所述容纳孔的上部；所述夹紧部能够在外力作用下进入所述容纳槽并能够从所述容纳槽中自由进入所述容纳孔中；所述第二滑动套筒的中心孔与所述止挡部的中心孔对准，用于容纳所述重物的一部分；

弹性件，所述弹性件位于所述第一滑动套筒内，所述弹性件的第一端抵靠在所述第一滑动套筒上，所述弹性件的第二端抵靠在所述第二滑动套筒上，初始状态下，所述弹性件使所述第一滑动套筒远离所述止挡部并使所述第二滑动套筒与所述止挡部接触；

伸出部，所述伸出部从所述第一滑动套筒伸出并穿过所述滑动槽伸出至所述本体外，所述伸出部能够沿所述滑动槽向下滑动。

优选地，所述提升部包括与所述本体的顶部固定的基体以及设置在所述基体上并用于穿设钢丝绳的穿设孔。

优选地，所述夹紧部呈球状，所述容纳槽具有倾斜向下的表面，所述表面能够使所述夹紧部从所述容纳槽中自由滑入所述容纳孔中。

优选地，所述弹性件为弹簧。

优选地，所述止挡部为挡板，所述挡板与所述本体通过紧固件固定。

优选地，所述伸出部包括螺杆，所述第一滑动套筒上设置有能够与所述螺杆配合的螺纹孔。

优选地，所述伸出部包括圆盘结构以及从所述第一滑动套筒的侧壁向外延伸的辐条，所述辐条穿过所述滑动槽与所述圆盘结构固定。

本实用新型第二方面提供一种瞬态激振设备，所述瞬态激振设备包括支架、重物、可升降的设置在所述重物上方的释放装置，所述释放装置为所述的释放装置，所述重物的顶部设置有能够通过所述夹紧部夹紧的突出部，所述支架上设置限位挡板，所述限位挡板能够通过与所述伸出部配合而限制所述释放装置上升。

优选地，所述支架上固定有包括绞盘的绞盘装置，所述释放装置通过所述提升部固定有钢丝绳，所述钢丝绳能够卷绕到所述绞盘上。

优选地，所述绞盘装置设置有防止所述绞盘倒转的自锁装置。

优选地，所述支架包括设置在所述重物的两侧的导向杆。

优选地，所述重物的两侧设置有用于与所述导向杆配合的导向槽。

优选地，所述支架的底部设置有调平螺母。

本实用新型中提供的瞬态激振设备结构简单、占地面积小、成本低，而且该瞬态激振设备能够实现重物(例如重锤)的提升、自动释放以及冲击的全过程，采用本实用新型所提供的瞬态激振设备进行动力结构测试时，能够将重物的质量提升至200kg甚至更大，使激振力的最大幅值达到20t，有效提高了低应变测试中激振能量，从而解决了现有技术中桩基低应变测试中采用力锤激振能量较小的这一缺点。而且，采用本实用新型所提供的瞬态激振设备进行动力结构测试时，由于冲击高度和冲击质量可控，相比采用冲击力锤激振的方法，本设备所产生的冲击力具有极高的可重复性，在实际测试时，非常有利于测试数据和结果的多次平均分析。

附图说明

图1是本实用新型的具体实施方式提供的瞬态激振设备的结构示意图；

图2是本实用新型的具体实施方式提供的用于瞬态激振设备的释放装置的结构示意图(初始状态)。

图3是图2所示的释放装置即将夹紧重物的状态示意图。

图4是图2所示的释放装置的夹紧重物的结构示意图(初始状态)

图5是图2所示的释放装置的即将释放重物的状态示意图。

附图标记说明

100-释放装置； 110-本体；

111-滑动槽； 120-提升部；

121-基体； 122-穿设孔；

130-止挡部； 140-第一滑动套筒；

141-容纳槽； 150-第二滑动套筒；

160-夹紧部； 170-弹性件；

180-伸出部； 181-圆盘结构；

200-支架； 210-限位挡板；

220-导向杆； 230-调平螺母；

300-重物； 310-突出部；

400-绞盘； 500-钢丝绳。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指参考附图所示的上、下、左、右；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外。

根据本实用新型的一个方面，本实用新型提供一种用于瞬态激振设备的释放装置，如图2所示，所述释放装置100包括中空的本体110、第一滑动套筒140、第二滑动套筒150、弹性件170以及伸出部180。其中，所述本体110的顶部设置有提升部120，所述本体110的底部设置有止挡部130，所述止挡部130具有用于使重物通过的中心孔，所述本体110的侧壁设置有滑动槽111。所述第一滑动套筒140与本体110的内壁可滑动连接并能够通过止挡部130止挡在本体110内；所述第一滑动套筒140的内壁设置有容纳槽141。所述第二滑动套筒150与第一滑动套筒140的内壁可滑动连接并能够通过止挡部130止挡在本体110内；所述第二滑动套筒150的侧面设置有容纳孔，所述容纳孔中设置有用于夹紧重物的夹紧部160(可以理解的是，为保证装置的正常运行，夹紧部160不会向内滑出，即不会滑入到第二滑动套筒150的内孔中。例如，容纳孔可以是非柱状孔，所述容纳孔具有防止夹紧部向内滑出的限位部，具体的，可以使容纳孔的靠近第二滑动套筒150的内孔的一侧的尺寸偏小，从而防止夹紧部滑入夹紧部的内孔中)，初始状态下，所述容纳槽141位于容纳孔的上部；所述夹紧部160能够在外力作用下进入容纳槽141并能够从容纳槽141中自由进入容纳孔中。所述第二滑动套筒150的中心孔与止挡部130的中心孔对准，用于容纳重物的一部分；所述弹性件170位于第一滑动套筒140内，所述弹性件170的第一端抵靠在第一滑动套筒140上，所述弹性件170的第二端抵靠在第二滑动套筒150上，初始状态下，所述弹性件170使第一滑动套筒140远离止挡部130并使第二滑动套筒150与止挡部130接触。所述伸出部180从第一滑动套筒140伸出并穿过滑动槽111伸出至本体110外，所述伸出部180能够沿滑动槽111向下滑动。

根据本实用新型的另一个方面，本实用新型还提供一种瞬态激振设备，如图1所示，所述瞬态激振设备包括支架200、重物300、可升降的设置在重物300上方的释放装置，所述释放装置为上述释放装置100，所述重物300的顶部设置有能够通过夹紧部160夹紧的突出部310，所述支架200上设置限位挡板210，所述限位挡板210能够通过与伸出部180配合作用而限制释放装置100继续上升。

使用时，先使释放装置100处于合适的高度(例如，可以通过下文的绞盘以及钢丝绳配合实现)，并使重物300的突出部310与第二滑动套筒150的中心孔对准，然后向下按压释放装置100，使得重物被释放装置的夹紧部夹紧(对于释放装置夹紧重物并释放状物的运动过程及原理将在下文详细描述)，然后提升释放装置100，待将释放装置100提升到限位挡板210所处的位置时，由于限位挡板210的作用释放装置会释放重物，从而通过重物的冲击进行结构动力测试。

本实用新型中提供的瞬态激振设备结构简单、占地面积、成本低，而且该瞬态激振设备能够实现重物(例如重锤)的提升、自动释放以及冲击的全过程，而且，采用本实用新型所提供的瞬态激振设备进行动力结构测试时，能够将重物的质量提升至200kg甚至更大，使激振力的最大幅值达到20t，有效提高了低应变测试中激振能量，从而解决了现有技术中桩基低应变测试中采用力锤激振能量较小的这一缺点。而且，采用本实用新型所提供的瞬态激振设备进行动力结构测试时，由于冲击高度和冲击质量可控，相比采用冲击力锤激振的方法，本设备所产生的冲击力具有极高的可重复性，在实际测试时，非常有利于测试数据和结果的多次平均分析。

另外，为了拆装方便、便于运输，减小占地面积，本实用新型中的支架以及其他部件尽可能选择可拆卸连接。

下面对释放装置夹紧重物以及释放重物的运动过程及原理进行详细的说明：

首先，如图2所示为释放装置的初始状态下。如上所述，在将重物300的突出部310与第二滑动套筒150的中心孔以及止挡部130的中心孔对准后，向下按压释放装置100，此时夹紧部160向突出部310施加向下的力，根据作用力与反作用力，也就是说，突出部310向上推动夹紧部160，从而使得第二滑动套筒150沿第一滑动套筒140的内壁向上滑动，弹性件170被压缩，当容纳夹紧部160的容纳孔与第一滑动套筒140的容纳槽141对准时(如图3所示)，夹紧部160向外移动进入容纳槽141中，继续向下按压释放装置，此时突出部310超出夹紧部160，然后停止按压释放装置，此时弹性件170恢复形变，突出部310被夹紧(如图4所示)。释放装置100上升到一定高度时限位挡板210与伸出部180接触(重物的释放高度可以通过调整限位挡板210的高度进行调整。)，然后继续提升释放装置，此时由于限位挡板210的作用，伸出部180会相对于本体110沿滑动槽111向下滑动(如图4和图5所示)，在此过程中，夹紧部160会再次进入容纳槽，突出部310向下通过夹紧部160处，从而释放重物。其中，滑动槽的高度、初始状态下第一滑动套筒距离止挡部130的距离以及容纳孔与容纳槽之间的距离之间根据具体的运动过程进行确定，只要能够满足上述运动原理即可。

其中，释放装置100可以通过钢丝绳实现升降，具体的，如图2所示，所述提升部120包括与本体110的顶部固定的基体121以及设置在基体121上并用于穿设钢丝绳的穿设孔122。

进一步地，所述夹紧部160呈球状，所述容纳槽141具有倾斜向下的表面141a，所述表面141a能够使夹紧部160从容纳槽141中自由滑入容纳孔中。例如，夹紧部160可以为钢珠。其中，容纳孔可以是多个并沿第二滑动套筒150周向间隔布置，对应地，所述钢珠也为多个。另外，所述弹性件170可以为弹簧。

对于止挡部与本体的固定方式可以根据实际情况进行选择，例如，所述止挡部可以通过紧固件与本体110固定，具体的，所述止挡部130为挡板，所述挡板与本体110通过紧固件固定。其中，所述紧固件可以是螺栓。

另外，伸出部180可以有多种形式，作为本实用新型的一种实施方式，所述伸出部180包括螺杆，所述第一滑动套筒140上设置有能够与螺杆配合的螺纹孔。作为本实用新型的另一种实施方式，如图1所示，所述伸出部180包括圆盘结构181以及从第一滑动套筒140的侧壁向外延伸的辐条，所述辐条穿过滑动槽111与圆盘结构181固定。

进一步地,可以通过绞盘与钢丝绳的配合，从而实现释放装置100的升降，具体的，所述支架200上固定有包括绞盘400的绞盘装置，所述释放装置100通过提升部120固定有钢丝绳500(可以通过在支架200上设置滑轮，从而使钢丝绳跨过滑轮而与提升部120固定)，所述钢丝绳500能够卷绕到绞盘400上。其，绞盘可以是手摇绞盘.。本实用新型的释放装置100在提升重物的过程中，省时省力，即使提升200kg重物时也可以仅通过一个人实现，并且提升高度最大可达到1.5m。

其中，为了应对特殊情况、提高安全系数,，所述绞盘装置设置有防止绞盘400倒转的自锁装置，这样在通过摇动绞盘使释放装置上升的过程中即使由于特殊情况摇动绞盘的工作人员突然松手，由于自锁装置的自锁功能，绞盘也不会倒转。

另外，由于当重物落下砸落在基桩上时易出现重物的中心线与基桩的中心线不一致的情况，从而出现偏心锤击，影响高应变动力检测数据，而且重物的中心轴线与基桩的中心轴线不在一条直线上还会使得重物容易倒下，存在安全隐患。为此，本实用新型中提供的瞬态激振设备在支架200上设置导向杆，并在重物上设置导向槽，从而避免上述问题。具体的，结合图1所示，所述支架200包括设置在重物300的两侧的导向杆220。进一步地，所述重物300的两侧设置有用于与导向杆220配合的导向槽。

其中，所述重物300可以是重锤，重锤包括锤身和以及与锤身可拆卸连接的锤头(例如通过卡扣连接)，突出部310可以设置在锤身的尾部，导向槽可以设置在锤身的侧面，锤身可以采用钢材制作，分为多段，各段之间可拆卸连接，可以通过确定每段的质量而确定整个锤身的质量，例如，每段质量可以是50kg。锤身可单独使用，也可将多块组装成一体进行冲击，冲击质量根据需要可以选择50kg、100kg、150kg、200kg。锤头可以由钢铁、橡胶、塑料等材料制作而成，冲击时，重锤锤头与冲击结构直接接触，起到缓冲作用，由不同材料制作的锤头，可以改变冲击过程中的接触时间、冲击力最大幅值、冲击力频谱特性，可根据试验要求进行选择。

另外，由于有时现场的地面不够平整，因此为保证测试的准确性，在测试之前需要调平，为此，本实用新型提供的瞬态激振设备的支架200的底部设置有调平螺母230，这样在进行测试之前可以通过调平螺母进行调平。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于此。在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本实用新型所公开的内容，均属于本实用新型的保护范围。