[發明專利]一種環箍式扭轉激振裝置及其測量樁參量并求解相應虛擬時域響應曲線的方法

有效

• 申請號: 201610497755.6
• 申請日: 2016-06-29
• 公開（公告）號: CN105951898B
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發明（設計）人: 吳文兵;梁榮柱;李博;田紅;夏鋒;劉浩;段亞茹;官文杰
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: E02D33/00
• 分類號: E02D33/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司42102
• 代理人: 楊曉燕

1.一種環箍式扭轉激振裝置，其特征在于，至少包括內環箍（1）、外環箍（2）、滾珠（3）、滾珠定位箍（4）、抱樁螺栓（6）和傳力桿（16），所述滾珠定位箍（4）設置于內環箍（1）和外環箍（2）之間，內環箍（1）的外側設置有外滾槽（13），外環箍（2）的內側設置有內滾槽（14），所述滾珠（3）嵌于內環箍（1）的外滾槽（13）和外環箍（2）的內滾槽（14）之間，并由滾珠定位箍（4）定位；所述內環箍（1）上均勻開設有若干抱樁螺栓孔（15），各個抱樁螺栓孔（15）內對應穿設一個抱樁螺栓（6），抱樁螺栓（6）用于將內環箍（1）和樁身固定為一整體；所述傳力桿（16）設置有兩根，兩根傳力桿（16）對稱焊接在垂直于內環箍（1）切線的外側，所述外環箍（2）上對稱開設有兩個與傳力桿（16）同高度的傳力桿位置孔（17），兩根傳力桿（16）分別從外環箍（2）的兩個傳力桿位置孔（17）中伸出。

2.根據權利要求1所述的環箍式扭轉激振裝置，其特征在于，所述內環箍（1）由兩個對稱的內半圓箍（7）組成，每個內半圓箍（7）的兩端分別設置有垂直于其端部的內環箍翼板（8），內環箍翼板（8）上預留內環箍螺栓孔（9），兩個內半圓箍（7）的兩端通過裝配螺栓（5）穿設在內環箍螺栓孔（9）內連接固定。

3.根據權利要求1所述的環箍式扭轉激振裝置，其特征在于，所述外環箍（2）由兩個對稱的外半圓箍（10）組成，每個外半圓箍（10）的兩端分別設置有垂直于其端部的外環箍翼板（11），外環箍翼板（11）上預留外環箍螺栓孔（12），兩個外半圓箍（10）的兩端通過裝配螺栓（5）穿設在外環箍螺栓孔（12）內連接固定。

4.根據權利要求1所述的環箍式扭轉激振裝置，其特征在于，所述抱樁螺栓孔（15）設有4個，相鄰兩個抱樁螺栓孔（15）互為90°預留在內環箍（1）上。

5.根據權利要求1~4任意之一所述的環箍式扭轉激振裝置測量樁參量并求解相應虛擬時域響應曲線的方法，其特征在于，包括以下步驟：

1）根據樁的形狀選擇合適大小的環箍式扭轉激振裝置，環箍式扭轉激振裝置的內環箍（1）的直徑略大于樁的最大對角線長度或直徑，以便于抱樁螺栓（6）的固定；

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

3）在內環箍（1）的合適位置處對稱安裝速度傳感器，并保證對稱速度傳感器的連線方向與水流方向垂直；在兩根傳力桿（16）上分別安裝一測力傳感器；并將速度傳感器和測力傳感器連接到測試主機上；

4）激振時，通過快速轉動外環箍翼板（11）使外環箍（2）轉動并通過外環箍（2）上的傳力桿位置孔（17）撞擊傳力桿（16），進而對內環箍（1）施加扭矩并傳遞至樁身；

5）在激振過程中分別通過測力傳感器和速度傳感器測出作用在對稱的兩個傳力桿（16）上的荷載和內環箍（1）的兩個切向線速度；

6）根據步驟5）中所測的內環箍（1）的兩個切向線速度，如果不受強水流、波浪、潮汐的附加動力荷載作用，此時測出的兩個切向線速度為大小相等、方向相反的一對參量，分別定義為V和-V，取這一對參量絕對值的平均值（|V|+ |-V|）/2，即得到此時樁身的扭轉切向線速度；

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

8）結合步驟5）中測出的荷載換算得到作用在樁身上的扭矩，并結合步驟6）~7）中得到的樁身的扭轉切向線速度，換算出相應的不受強水流、波浪、潮汐的附加動力荷載作用和受強水流、波浪、潮汐的附加動力荷載作用的阻抗函數，進而通過數值分析方法得到相應的虛擬時域響應曲線。

6.根據權利要求5所述的環箍式扭轉激振裝置測量樁參量并求解相應虛擬時域響應曲線的方法，其特征在于，所述樁為圓形樁或方形樁。