浇灌分流器及受监控混凝土椿形成方法

专利名称：浇灌分流器及受监控混凝土椿形成方法
技术领域：
本发明系相关于一种浇灌分流器，以及用于形成混凝土椿及具有应变计 与传感器预先铸于其中之结构的方法。此型态的桩系叙述于申请人先前一起申请之美国专利申请案，公开号第US2006/0021447号。
技术背景有需要提供一种更有效率且更具成本效益的方法，以灌注以及制造如此 的混凝土结构，另外，亦有需要保护一嵌入式监控结构在灌注以及制造程序 期间不受到损害，而同时间仍维持快速且有效率的建造。发明内容根据本发明，这些目的系可透过使用相关联于灌注该等受监控桩的一浇 注分流器而加以满足。根据本发明的方法包括，设置复数个形成为一形状构 造的钢绞线，然后，将一具有至少一传感器的悬浮集合连接至该等桩钢绞线 的至少其中之一，以使得该至少一传感器位在一桩核心区域之中，接着，一 浇注分流器，具有一大致V型架构，系会被设置在该悬浮集合的上方，而混 凝土则是会在该浇注分流器的上方进行该形状构造的浇注，以使得混凝土流 可被分开，并向下流至该悬浮集合的二侧上，直到该至少一传感器被覆盖为 止，然后，该浇注分流器会在完成该灌注后被移除。较佳地是，该浇注分流器被提供规格，在其被设置于形成该桩的该混凝 土之中前，于该浇注期间支持、或遮蔽一天线集合。因此，根据本发明的该方法以及浇注分流器提供了一种具经济效应的方 式，以保护传感器、悬浮集合、以及相关之线路不受到浇注期间之一直接混 凝土流的损害，而此损害则是在该混凝土浇灌完成后即无法矫正，并且，通 常会一直维持未知，直到该受监控之桩进行测试为止，所以，此系减少了缺 点，并且不会在灌注该等桩时，负面地影响生产力、或是生产量，另外，该分流器亦会提供一装置，以帮助混凝土以不发生空洞、且稳定的方式快速地 进入以及环绕传感器，且不会让传感器遭受到流动相关的应力。


图1:其系显示在为了形成桩而将混凝土灌注进入形成为一桩形状构造之钢 绞线中之前，该等桩形状构造之钢绞线的一透视图；图2:其系显示在混凝土灌注进入该形状构造后，该桩形状构造的一透视图； 图3:其系为图l该桩形状构造的一剖面图，以显示根据本发明的一较佳实 施例，位在用于设置该桩中之传感器的一 U型杆悬浮集合上的该等钢绞线以 及一灌注分流器；图4:其系为图3中所示之该浇注分流器的一透视图； 图5:其系显示图4之该浇注分流得一侧面正视图； 图6:其系显示图4之该浇注分流得一前方正视图； 图7:其系显示图4之该浇注分流得一受方正视图； 图8:其系显示图4之该浇注分流得一上视图；图9:根据系显示本发明的较佳实施例，在混凝土灌注前， 一桩之一部分的 一透视图，其系包括一U型杆悬浮集合以及一浇注分流器； 图10:其显示图9之该桩部分的一前方正视图； 图11:其显示图9之该桩部分的一侧面正视图；图12:其系显示本发明的较佳实施例，在混凝土灌注前， 一桩之一部分的一 透视图，其系包括一U型杆悬浮集合， 一天线/无线设备集合，以及一浇注分 流器；图13:其显示图12之该桩部分的一前方正视图； 图14:其显示图12之该桩部分的一侧面正视图；图15:其系为显示位在一桩之中， 一顶端传感器封装以及一具有一表面设置 天线之顶部传感器封装的一侧视图；图16:其系显示图15中该桩沿着线16-16的一剖面图； 图17:其系显示图15中该桩沿着线17-17的一剖面图； 图18:其系显示传感器的一悬浮集合的一平面图；图19:其系显示图18之该悬浮集合不具有一无线设备时的一侧视图，较佳地是，用于一桩的顶端；图20:其系图18之该悬浮集合具有一无线设备时的侧视图，其用于与一天 线相连接，进而自传感器传输桩数据；图21:其系显示根据一另一实施例，用于图15至图17之该桩中的一天线的 一上视图；图22:其系显示图21之该天线集合的一侧视图；图23:其系显示一桩形状构造的一透视图，其中系具有钢绞线， 一位在该等钢绞线之间的悬浮集合，以及位在一落于该悬浮集合上方之轨道上的浇注分流器；图24:其系显示根据本发明一较佳实施例， 一种浇注一桩之方法的一流程图； 以及图25:其系显示根据本发明一另一较佳实施例， 一种浇注一桩之方法的一流 程图。
具体实施方式
在接下来的叙述之中，某些词汇的使用仅是为了便利而非限制。用词"右 边"，"左边"，"顶部"，以及"底部"乃是用以指出做为参考之图式中的方向， 用词"一"以及"一个"则是定义为(除非有特别地叙述)包括一、或多个 所指的对象，此词汇系包括上述特别提及的用词，其衍生，以及类似含意的 用词。另外，会跟随着二、或多个对象，例如，A， B，或C，列表的词组"至 少一"乃是用以表示A， B，或C的其中任何一个，以及其任何的组合。与本 申请案申请人相同之美国专利申请案第11/188， 492号，公开号第 US2006/0021447号则是揭示了相关于下列叙述的内容，并完全于文中并入做请参阅图1，其系显示用于一桩IO之形成为一桩形状构造14的钢绞线 12，且是在为了形成该桩10而将混凝土灌注进入该形状构造14中之前的情 形，其中，系显示传感器16以及一用以在装置期间、或之后、自该桩传送数 据的天线集合18，其系利用，较佳地是，扎带、或是类似的支持装置而连接 至该等钢绞线12、或悬浮于该等钢绞线12之上，传感器以及天线系较佳地 利用一直接无线数据传输方式而传输嵌入于该等桩之中之该等传感器所收集的数据，进而用于监控该等桩，正如于接下来所详述的一样，以在装设该桩 时、及/或该桩的所有使用期间内进行监控，另也可用于储存有关桩的数据。图1系显示一天线集合60的一第一实施例，其亦包括一无线设备，暂时 地位在该等桩钢绞线12的顶部之上，且其将会漂浮于该被灌注进该形状构造 中的混凝土之中，因此，该天线/无线设备集合60的一顶部表面就会位在该 桩的一表面之上，此外，该等传感器16系会被依附至一较佳的悬浮集合，正 如接下来会更进一步详细叙述的，以将该等传感器16设在该等桩钢绞线12 之间。图2系显示在该混凝土已经浇注之后，灌注于该形状构造14中的该桩 10。 一般而言，在该桩打入之前、期间、及/或之后，该天线18的表面会维 持齐平，并且会为了信号传输而暴露出来，另外，该天线/无线设备集合60 的盖子64也会维持暴露出来，再者，其亦有可能可以移除该天线18，并且 将该天线并入电子模块壳体61的该盖子64之中。正如在图3中所显示，根据本发明，一 U型杆悬浮集合120系一般而言 较佳地被垂直安装在该桩形状构造14之中，以有利于位在其上之传感器的快 速、精准、以及可重复设置，较佳地是，此包括一加速度计122以及一应变 计(strain gauge) 124，其必须在该桩的核心位置处以剖面地方式设置，该 U型杆悬浮集合120系较佳地为装载的弹簧(spring loaded),并提供重复 地在该桩形状构造14之核心区域的一中心范围内设置该等传感器，同时间， 最小化需要手动测量的需求，以及为了使得在接续打入该桩的期间能够有准 确的加速度测量而将该加速度计维持在直角于该桩长边的位置。而该U型杆 悬浮集合的较佳实施例以及其较佳安装方式则是详细叙述于并入参考的US 专利申请案第11/188， 492号。在安装于图1至图3中所显示的该等传感器时，所会遭遇到的一个问题 是，在浇注混凝土的期间，由于通过该等传感器122， 124之流体混凝土的一 直接贯流所造成的应力以及强度，系有损害以及移动该等传感器122， 124 以及线路的潜在可能性，另外，该悬浮集合120亦存在着会自其位在该等钢 绞线12之间的测量位置离开的风险，而该等传感器122， 124的设置位置则 是会于数据的完整性而言相当的关键，再者，当位于水平装设位置时，会呈 现出必须浇注环绕混凝土的一大侧面的该天线集合18，其尤其会在浇注程序期间暴露于被损害的严重风险之中，典型地，在灌注桩期间，混凝土会以线 性的方式向下灌注至该形状构造的中心，从一端开始，然后在移动至另一端， 其中，该等形状构造系通常会有好几百呎长，并且会包括多个形成为彼此相接的桩，正如在图3中所显示的，在浇注期间，为了让液态混凝土分流(以 侧边对侧边(side-to-side)的方式)而避开该悬浮集合，因此，在将混凝 土灌注进该形状构造14之前，一浇注分流器70系被放置在该桩10的该等钢 绞线12的上方，这表示，该混凝土仍然可以以线性的方式被递送进入该形状 构造，并进入至该形状构造的下方，但在该分流器的位置处，该混凝土浇注 则是会藉由该分流器70而被分开成为二个侧面并排的流体，直到该混凝土到 达足以覆盖位在该悬浮集合120上方之传感器122， 124的高度为止。请参阅图4至图8，该浇注分流器70系较佳地为V型，具有二分流侧71， 以广泛地帮助位于其上之流体的顺利流动，或者，二者择一地，该分流器70 可以形成为任何其它适合的形状，其中，较佳地，可以提供一手握部分72， 以让携带以及设置该分流器70时更便利，另外，狭缝76系较佳地被提供在 该分流器70之两端75的每一个之上，以使得该分流器能够接受该天线/无线 设备60与其相对的一结合部分，正如接下来会讨论的，而熟习此领域之人将 能够了解，亦可以提供其它的天线支持特征，例如，夹钳、夹制、或是挂钩， 该分流器70系较佳地建构为二个形状相同、且焊接在一起的金属部分74， 或者，二者择一地，该分流器70可以是由木头、塑料、合成物、或是任何适 合的材质、利用适当地建构方法所造成而成。请参阅图9至图11，根据本发明的较佳实施例，所显示之未进行混凝土 灌注之一桩210的一部分系包括该U型杆悬浮集合120以及该浇注分流器70， 在该桩部分210之中，由于该等钢绞线212的位置，因此，该U型杆悬浮集 合120系设置为稍微地与垂直方向具有夹角。请参阅图24，其系显示用以叙述根据本发明之一较佳实施例的一灌注一 桩210的方法400的一流程图。该方法包括，放置以及拉紧复数个形成为一 形状构造的桩钢绞线(步骤402)，并将一包括一、或多个传感器的悬浮集合 120连接至该等钢绞线(步骤404)，接着， 一浇注分流器70会放置在该悬浮 集合120上方的中心位置处，较佳地是，与该等钢绞线212的其中之一、或 多、或是该桩210的内部钢结构相接触，以在该灌注程序期间保护该等传感器(步骤406)，然后，混凝土被浇灌进入该形状构造之中(步骤408)，以至 少部分地充填该形状构造，在此，较佳地是，该形状构造被填满至一刚好位 在该分流器70下方的一高度，或是至少覆盖该悬浮集合120上方的该传感器 /应变计，而在浇注程序期间，混凝土则是可以直接地浇注于该分流器70之 上，以将该材料流体分开为并排的两道流体，进而更彻底地填满该桩于该悬 浮集合120附近的区域，再者，于部分填满该形状构造之后，该浇注分流器 70会被移除(步骤410)，并且，该形状构造会被混凝体完全地填满至一所需 的高度(步骤412)。请参阅图12至图14，根据本发明的较佳实施例，所显示之未被混凝土 灌注前之一桩310的一部分系包括该U型杆悬浮集合120以及该灌注分流器 70。在该灌注部分310之中，由于该等钢绞线312之位置的关系，该U型杆 悬浮集合120系被设置为稍微地与垂直夹一角度， 一具有一无线设备的天线 集合60，正如于图1以及图2中所显示者，系会被设置在该U型杆悬浮集合 120的附近，然后，该天线/无线设备集合60的一浮力补偿板67系会被排列 于该浇注分流器70的该等夹缝76的其中之一之中，以使得该天线/无线设备 集合60能够设置为垂直，且落在向外延伸的位置，在此，此位置系减少了该 天线/无线设备60的一水平暴露区域，因而使得在该浇注程序期间，该天线/ 无线设备集合60将可以尽可能地不会遭受到该浇注的混凝土，因此，藉由将 该等线路以及连接器放置在该分流器70之下侧所形成的空心遮蔽之下，将可 以保护它们不受到损害。请参阅图15至图17，其系显示根据一另一实施例的一桩360，其中，悬 浮集合120A, 120B (在图18至图20中系有其详细显示)系被用于将用于该 顶端悬浮集合120A的该等传感器122， 124、或是用于该顶部悬浮集合120B 的该等传感器122， 124以及该无线设备160支持于该等钢绞线362之间的一 中心位置。正如在图15至图17中所所显示的，此系使得一天线集合162的 使用能够具有一较小的侧面，其中，该天线集合162，如图21至图22所显 示，系较佳地是由聚合物材质锁制成，并较佳地包括一可移除的盖子164， 以使得能够接取天线及该无线设备160的供电电池，以及位在该等顶端及顶 部悬浮集合120A， 120B两者上之该等传感器122， 124的控制单元，再者， 该顶端传感器系较佳地接线至与位在该顶部悬浮集合上之该等顶部传感器座落在一起的该控制单元，并且，来自位于该顶端以及顶部之该等传感器的数据系可以利用该无线设备160以及该天线集合162而进行传送。请参阅图25，其系显示用以叙述根据本发明之一较佳实施例的一灌注一 桩310、或360的方法500的一流程图。该方法500包括，放置以及拉紧复 数个形成为一形状构造的桩钢绞线312、 362 (步骤502)，并将包括一、或多 个传感器122， 124的一悬浮集合120、或是复数个悬浮集合120A、 120B连 接至该等钢绞线312的其中之一或多(步骤504)，然后， 一天线集合160、 或162会被连接至该一、或多个传感器(步骤506)，在此，在图12至图14 所显示的实施例之中，该天线集合会包括该无线设备，而对图15至图17的 实施例而言，该天线集合162则是会与该无线设备分开地依附至该顶部悬浮 集合120B，接着， 一浇注分流器70会被放置于该悬浮集合120， 120A， 120B 之上，且可以依靠在该等钢绞线312的其中一、或多之上，并相连结而增强， 进而在该浇注程序期间保护该等传感器(步骤508)，或者可以被支持、或设 置在该形状构造之上，举例而言，如图23中所显示，可以利用一具有可让该 分流器于浇注不同位置之悬浮集合的期间、在该形状构造上一路滚动的轮子 74的轨道集合72，在此，由于侧壁的引导可以被提供在该形状构造、该轨道 集合72、或是该轨道轮子74上(举例而言，以类似于火车轨道轮子的形式)， 因此，该轨道72在滚动期间，将可以留在该形状构造之上，此外，藉由使用 位在该形状构造之顶部的侧壁而达到完全的限制，该天线集合162利用一适 当的可释放、或可移除支持器就可以被夹制、或是握持在其于该形状构造中 的齐平设置位置处，并利用该轨道72来限制其位置，因此，其将会大致地与 该桩的一暴露侧表面齐平，所以，该混凝土就可以浇注在其周围至该形状构 造的填满高度。接着，该天线集合162将可以被释放，并且，混凝土会于其 最终位置处进行抹平，因此，该天线集合162就会与该桩的一表面齐平。在图12至图14的实施例之中，该天线/无线电设备集合60系会被连接 至该浇注分流器70，并且以该天线/无线电设备60较佳地采用一大致垂直位 置的方式(步骤510)，以降低其于混凝土浇注期间的暴露，另外，该线路、 缆线、以及连接器亦会受到该分流器70所形成之一空心遮蔽的保护。在图 15至图17的实施例之中，该天线/无线电设备集合162系较佳地位在该分流 器70下方并于混凝土的浇注期间受其遮蔽，其中， 一混凝土导槽系置中地设置在该分流器上方，然后，混凝土被浇注进入该形状构造(步骤512)到至 少部分填满该形状构造，并进入且围绕该等传感器/应变计，较佳地是，该形 状构造被填满至恰好在该分流器70下方的一高度，或是至少覆盖位在该悬浮 集合120， 120A， 120B上方的该等传感器/应变计，再者，于该浇注程序期间， 混凝土系可以直接灌注于该分流器70的正上方，以填满该形状构造中邻近该 悬浮集合120的区域，而在至少部分填满该形状构造之后，该灌注分流器70 就会被移除(步骤514)。接着，该天线集合60、或162会移动至侧边，并且，该形状构造会被混 凝土填满至所需的高度(步骤516)，接着，该天线集合的顶部表面会被定出， 因此，其会大致地与该被填满之形状构造中之该桩的暴露侧表面共平面(步 骤518)，此系可以利用一用以形成该天线接着要置入之凹穴的工具而加以达 成，或是也可以在其被填满至所需高度时，而在该混凝土中将该天线60与该 无线设备设置在一起。在本发明的较佳实施例之中，除了该盖子164的顶侧之外，利用可帮助 该天线集合162结合至湿混凝土的一环氧化物，该天线集合162系较佳地位 在所有侧边之上，另外，较佳地是， 一可抛弃式的泡沫材料、橡胶、或等效 的环系被设置在用于该天线集合162的该盖子164以及该壳体之顶部的边缘， 以使得可以在该混凝土一旦变硬时被移开、进而使该盖子164可被移动，一 旦该混凝土变硬，该盖子164可被移开而接取位在该天线集合162之中的该 天线、诊断端口、测试点、以及电池。在本发明的该等较佳实例己于前述进行详细叙述的同时，本发明并未被 限制为上述的特殊实施例，而其也仅应被视为举例之用，另外，本发明亦可 以发展更进一步的修饰以及延伸，而所有如此之修饰都将被视为落在本发明 由所附申请专利范围所定义的范围之中。
权利要求
1.一种浇注一桩的方法，其特征在于，包括下列步骤设置多个形成为一形状构造的钢绞线；将一具有至少一传感器的悬浮集合连接至这些桩钢绞线的至少其中之一，以使得该至少一传感器位在一桩核心区域之中；将一浇注分流器设置在该悬浮集合的上方；将混凝土浇注进入该形状构造；移除该浇注分流器。
2. 如权利要求l所述的方法，其特征在于，其中，该浇注分流器将落在该浇 注分流器上方的一混凝土流分开，以使得其以该悬浮集合的两侧的混凝土将 该形状构造填满，直到该混凝土覆盖到该至少一传感器为止。
3. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，其更包括，在移除该浇注分流器 之后，利用混凝土完全地填满该形状构造。
4. 如权利要求l所述的方法，其特征在于，其更包括下列步骤 将一天线集合连接至该一或多个传感器；以及将该天线集合连接至该浇注分流器或利用该浇注分流器遮蔽该天线集合。
5. 如权利要求4所述的方法，其特征在于，其更包括，在该混凝土完成浇注 且该分流器被移除后，将该天线集合设置于该形状构造之中，以使其会大致 与该桩的一暴露侧表面齐平。
6. 如权利要求4所述的方法，其特征在于，其更包括，将至少一线路、缆线 或连接器遮蔽于该浇注分流器之下。
7. 如权利要求4所述的方法，其特征在于，其更包括，将该分流器限制于该 形状构造的一侧，以将该天线设置在该桩之一暴露侧表面上的一预定深度。
8. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，其更包括，利用一轨道集合而沿 着该桩形状构造移动该浇注分流器。
9. 一种浇注分流器，用以将一混凝土流分流入一形状构造，以形成桩，其特 征在于，该浇注分流器包括二分流器侧，设置为一大致V型的架构； 一手持部分，形成在该二侧彼此结合的一位置；二相对端部，落在这些侧之间。
10. 如权利要求9所述的浇注分流器，其特征在于，其中，该分流器是由二 相同形状且彼此焊接在一起的金属部分所形成。
11. 如权利要求9所述的浇注分流器，其特征在于，其中，该浇注分流器在 其下方定义一空穴。
12. 如权利要求9所述的浇注分流器，其特征在于，其中，该手持部分是由 该二分流器侧的一顶部部分中的一夹缝所形成。
13. 如权利要求9所述的浇注分流器，其特征在于，其中，这些端部包括一 天线支持特征。
全文摘要
一种灌注受监控桩的方法以及与该方法相关联之一浇注分流器系加以提供。该方法包括设置复数个形成为一形状构造的钢绞线，然后，将一具有至少一传感器的悬浮集合连接至该等桩钢绞线的至少其中之一，以使得该至少一传感器位在一桩核心区域之中，接着，一浇注分流器，具有一大致V型架构，系会被设置在该悬浮集合的上方，而混凝土则是会在该浇注分流器的上方进行该形状构造的浇注，以使得混凝土流可被分开，并向下流至该悬浮集合的二侧上，直到该至少一传感器被覆盖为止，然后，该浇注分流器会在完成该灌注后被移除，较佳地是，该浇注分流器有被提供规，以在其被设置于形成该桩的该混凝土之中前，于该浇注期间支持、或遮蔽一天线集合。
文档编号B21D47/00GK101330992SQ200680047186
公开日2008年12月24日 申请日期2006年12月15日 优先权日2005年12月15日
发明者科特·何克特 申请人:美国智慧结构股份有限公司