一种用于PHC管桩冲击力学研究的检测装置及其方法与流程

本发明涉及管桩领域，具体的是一种用于phc管桩冲击力学研究的检测装置及其方法。

背景技术：

phc管桩，即预应力高强度混凝土管桩。是采用先张预应力离心成型工艺，并经过10个大气压(1.0mpa左右)、180℃左右的蒸汽养护，制成一种空心圆筒型混凝土预制构件，标准节长为10m，直径从300mm～800mm，混凝土强度等级≥c80。

在现实中，管桩可能受到来自不同方向以及不同角度的冲击，其冲击力也会因此而有部分差异，对管桩造成的冲击也会产生差别，而目前对phc管桩进行冲击力检测时，其施加的压力方向较为固定，比较单一，不能够很好的模拟出这种状态，不利于管桩的冲击研究。

技术实现要素：

为解决上述背景技术中提到的不足，本发明的目的在于提供一种用于phc管桩冲击力学研究的检测装置及其方法，本发明通过设置有呈螺纹状的闭合导轨，且固定底座可相对管桩进行转动，冲击发射器沿着导轨滑动，从而模拟了不同的方位与高度，可以对管桩的冲击研究做全面的数据收集；

同时，本发明通过设置有角度调节滚珠，可对冲击的角度进行微调，可以用于研究同一方位的同一高度，不同角度的冲击对管桩的影响。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种用于phc管桩冲击力学研究的检测装置，包括固定底座，所述固定底座与地面转动连接，固定底座的中心处设置有管桩本体，管桩本体固定于地面，固定底座的表面设置有外环套筒，外环套筒的内部设置有内环套筒，管桩本体、外环套筒与内环套筒同心设置，外环套筒的内表面设置有外环导轨，内环套筒的内表面设置有内环导轨，内环套筒的外侧壁焊接有连接板，且内环套筒通过连接板与外环套筒固定连接，外环导轨与内环导轨之间设置有冲击发射器，且冲击发射器的输出端贯穿内环导轨并朝向管桩本体。

进一步地，所述内环导轨与外环导轨均由两个呈镜像对称的螺旋状跑道构成，两个跑道的端点相连形成闭环，且两个跑道的相交处设置有呈镜像对称的连接装置，连接装置的后端设置有伸缩气缸，且伸缩气缸固定于外环套筒的外侧壁。

进一步地，所述连接装置包括两个前后设置的连接块，两个连接块之间设置有连接杆，连接块可插入内环套筒的两个跑道相交的通孔内。

进一步地，所述冲击发射器包括空心圆球，空心圆球的一侧开设有缺口，空心圆球的内腔转动连接有角度调节滚珠，角度调节滚珠的表面设置有伸缩装置，伸缩装置通过缺口向外伸出，角度调节滚珠的内腔设置有冲击驱动装置，且伸缩装置通过冲击驱动装置与角度调节滚珠相连接，伸缩装置远离角度调节滚珠的一端固定连接有冲击板，冲击板的表面四周活动连接有固定夹板，固定夹板之间设置有冲击锤头，空心圆球远离缺口的一侧焊接有牵引杆，牵引杆远离空心圆球的一端设置有牵引轮，牵引轮位于外环导轨内。

进一步地，所述空心圆球的表面分布有第一通道，第一通道内设置有刹车装置，刹车装置由固定气缸与刹车片构成，刹车片可沿着第一通道伸入空心圆球内并与角度调节滚珠相连接，第一通道的一侧设置有第二通道，第二通道内转动连接有驱动滚轮，驱动滚轮紧贴于角度调节滚珠的表面。

进一步地，所述伸缩装置包括第一伸缩杆，第一伸缩杆为中空设置，且第一伸缩杆焊接于空心圆球的表面，第一伸缩杆的内腔活动连接有第二伸缩杆，且冲击驱动装置与第二伸缩杆相连接，第二伸缩杆的表面设置有锁紧装置，且锁紧装置与固定夹板相连。

进一步地，所述第二伸缩杆包括底盘，底盘的表面固定连接有第一立板与第二立板，底盘的表面中心处转动连接有丝杠，丝杠的一端设置有小电机，小电机的输出端与丝杠相连接，第一立板、第二立板与丝杠同心设置，锁紧装置套于丝杠的表面。

进一步地，所述锁紧装置包括驱动圆盘，驱动圆盘套于丝杠的表面，驱动圆盘的外侧设置有驱动圆环，驱动圆环位于第一立板与第二立板之间，驱动圆盘的表面固定连接有焊接块，第二立板的表面开设有与焊接块相配合的滑槽，且驱动圆环通过焊接块与驱动圆盘固定连接，驱动圆环的表面铰接有驱动杆，驱动杆远离驱动圆环的一端贯穿冲击板与固定夹板铰接。

进一步地，所述冲击驱动装置包括驱动电机，驱动电机的输出端连接有转盘，转盘靠近弧边的表面固定连接有限位柱，限位柱的表面套设有套杆，套杆远离限位柱的一端焊接有冲击推杆。

一种用于phc管桩冲击力学研究的检测方法，由上述的检测装置执行，所述检测方法包括以下步骤：

s1、将管桩本体安装于固定底座的中心处，调试设备；

s2、根据需求选择冲击锤头的型号，将其安装于冲击板的表面，然后通过固定夹板固定夹持；

s3、启动冲击发射器，牵引轮沿着外环导轨滑动，从而带动整个冲击发射器进行移动，用以模拟冲击发射器的高度与方位；

s4、角度调节滚珠在空心圆球内转动，用以模拟不同的角度；

s5、在移动到合适的位置后，停下冲击发射器，冲击驱动装置通过伸缩装置推动冲击锤头对管桩本体冲击。

本发明的有益效果：

1、本发明通过设置有呈螺纹状的闭合导轨，且固定底座可相对管桩进行转动，冲击发射器沿着导轨滑动，从而模拟了不同的方位与高度，可以对管桩的冲击研究做全面的数据收集；

2、本发明通过设置有角度调节滚珠，可对冲击的角度进行微调，可以用于研究同一方位的同一高度，不同角度的冲击对管桩的影响。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明整体结构示意图；

图2是本发明内环套筒与连接装置连接示意图；

图3是本发明冲击发射器结构示意图；

图4是图3中a处放大示意图；

图5是本发明刹车装置结构示意图；

图6是本发明角度调节滚珠与伸缩装置连接示意图；

图7是本发明伸缩装置结构示意图；

图8是本发明第二伸缩杆结构示意图；

图9是本发明锁紧装置结构示意图；

图10是本发明冲击驱动装置结构示意图。

图中：1、固定底座；2、管桩本体；3、外环套筒；4、内环套筒；41、内环导轨；5、连接板；6、冲击发射器；61、空心圆球；611、第一通道；612、刹车装置；6121、固定气缸；6122、刹车片；613、第二通道；614、驱动滚轮；62、角度调节滚珠；63、伸缩装置；631、第一伸缩杆；632、第二伸缩杆；6321、第一立板；6322、第二立板；6323、丝杠；633、锁紧装置；6331、驱动圆盘；6332、驱动圆环；6333、焊接块；6334、驱动杆；64、冲击驱动装置；641、驱动电机；642、转盘；643、限位柱；644、套杆；645、冲击推杆；65、冲击板；66、固定夹板；67、冲击锤头；68、牵引杆；69、牵引轮；7、连接装置；71、连接块；72、连接杆；8、伸缩气缸。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

一种用于phc管桩冲击力学研究的检测装置，如图1和2所示，包括固定底座1，固定底座1与地面转动连接，固定底座1的中心处设置有管桩本体2，管桩本体2固定于地面，固定底座1的表面设置有外环套筒3，外环套筒3的内部设置有内环套筒4，管桩本体2、外环套筒3与内环套筒4同心设置，外环套筒3与内环套筒4可相对于管桩本体2转动，外环套筒3的内表面设置有外环导轨，内环套筒4的内表面设置有内环导轨41，内环套筒4的外侧壁焊接有连接板5，且内环套筒4通过连接板5与外环套筒3固定连接，外环导轨与内环导轨41之间设置有冲击发射器6，且冲击发射器6的输出端贯穿内环导轨41并朝向管桩本体2。

内环导轨41与外环导轨均由两个呈镜像对称的螺旋状跑道构成，两个跑道的端点相连形成闭环，内环导轨41的表面开设有滑槽，滑槽相交的地方产生缺口，缺口处设置有呈镜像对称的连接装置7，连接装置7的后端设置有伸缩气缸8，且伸缩气缸8固定于外环套筒3的外侧壁。

连接装置7包括两个前后设置的连接块71，两个连接块71之间设置有连接杆72，连接块71可插入内环套筒4的两个跑道相交的缺口内，从而填补缺口，使得跑道形成一个整体，便于冲击发射器6进行移动。

如图3和6所示，冲击发射器6包括空心圆球61，空心圆球61的一侧开设有缺口，空心圆球61的内腔转动连接有角度调节滚珠62，角度调节滚珠62可以模拟不同的冲击角度，角度调节滚珠62的表面设置有伸缩装置63，伸缩装置63通过缺口向外伸出，角度调节滚珠62的内腔设置有冲击驱动装置64，且伸缩装置63通过冲击驱动装置64与角度调节滚珠62相连接，伸缩装置63远离角度调节滚珠62的一端固定连接有冲击板65，冲击板65的表面四周活动连接有固定夹板66，固定夹板66之间设置有冲击锤头67，冲击锤头67可根据需求进行更换，然后通过固定夹板66固定住，空心圆球61远离缺口的一侧焊接有牵引杆68，牵引杆68远离空心圆球61的一端设置有牵引轮69，牵引轮69位于外环导轨内，牵引轮69可通过电力牵引，从而带动整个冲击发射器6沿着导轨滑动。

如图3和4所示，空心圆球61的表面分布有第一通道611，第一通道611内设置有刹车装置612，刹车装置612由固定气缸6121与刹车片6122构成，刹车片6122可沿着第一通道611伸入空心圆球61内并与角度调节滚珠62相连接，从而将角度调节滚珠62固定住，第一通道611的一侧设置有第二通道613，第二通道613内转动连接有驱动滚轮614，驱动滚轮614通过电力驱动，驱动滚轮614有四个，分别位于空心圆球61的上下左右，驱动滚轮614紧贴于角度调节滚珠62的表面，驱动滚轮614在使用时，相对的两个驱动滚轮614只会有一个转动，比如上端的驱动滚轮614转动时，下端的不会使用，通过驱动滚轮614可驱动角度调节滚珠62进行转动，从而调节冲击力的角度。

如图7所示，伸缩装置63包括第一伸缩杆631，第一伸缩杆631为中空设置，且第一伸缩杆631焊接于空心圆球61的表面，第一伸缩杆631的内腔活动连接有第二伸缩杆632，且冲击驱动装置64与第二伸缩杆632相连接，第二伸缩杆632的表面设置有锁紧装置633，且锁紧装置633与固定夹板66相连。

如图8所示，第二伸缩杆632包括底盘，底盘的表面固定连接有第一立板6321与第二立板6322，底盘的表面中心处转动连接有丝杠6323，丝杠6323的一端设置有小电机，小电机的输出端与丝杠6323相连接，第一立板6321、第二立板6322与丝杠6323同心设置，锁紧装置633套于丝杠6323的表面。

如图9所示，锁紧装置633包括驱动圆盘6331，驱动圆盘6331套于丝杠6323的表面，驱动圆盘6331的外侧设置有驱动圆环6332，驱动圆环6332位于第一立板6321与第二立板6322之间，驱动圆盘6331的表面固定连接有焊接块6333，第二立板6322的表面开设有与焊接块6333相配合的滑槽，且驱动圆环6332通过焊接块6333与驱动圆盘6331固定连接，驱动圆环6332的表面铰接有驱动杆6334，驱动杆6334远离驱动圆环6332的一端贯穿冲击板65与固定夹板66铰接，丝杠6323带动驱动圆盘6331沿其表面移动，驱动圆盘6331通过驱动圆环6332可带动驱动杆6334移动，从而控制固定夹板66的开合。

如图10所示，冲击驱动装置64包括驱动电机641，驱动电机641的输出端连接有转盘642，转盘642靠近弧边的表面固定连接有限位柱643，限位柱643的表面套设有套杆644，套杆644可在限位柱643上产生转动，套杆644远离限位柱643的一端焊接有冲击推杆645。

一种用于phc管桩冲击力学研究的检测方法，由上述的检测装置执行，检测方法包括以下步骤：

s1、将管桩本体2安装于固定底座1的中心处，调试设备；

s2、根据需求选择冲击锤头67的型号，将其安装于冲击板65的表面，然后通过固定夹板66固定夹持；

通过小电机带动丝杠6323转动，丝杠6323使得驱动圆盘6331沿其表面移动，驱动圆盘6331通过驱动圆环6332可带动驱动杆6334移动，从而控制固定夹板66的开合；

s3、启动冲击发射器6，牵引轮69沿着外环导轨滑动，从而带动整个冲击发射器6进行移动，用以模拟冲击发射器6的高度与方位；

s4、角度调节滚珠62在空心圆球61内转动，用以模拟不同的角度；

先通过驱动滚轮614，驱动滚轮614可带动角度调节滚珠62在空心圆球61内转动，从而实现了角度的变化，然后通过固定气缸6121推动刹车片6122，使得刹车片6122紧贴于角度调节滚珠62的表面，从而将角度调节滚珠62固定住；

s5、在移动到合适的位置后，停下冲击发射器6，冲击驱动装置64通过伸缩装置63推动冲击锤头67对管桩本体2冲击；

驱动电机641驱动转盘642，转盘642通过冲击推杆645推动第二伸缩杆632在第一伸缩杆631内移动，从而带动冲击锤头67进行冲击。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。