[發(fā)明專利]一種預(yù)制管樁受力智能感知接頭及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110615920.4
• 申請日: 2021-06-02
• 公開（公告）號: CN113309154B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 謝洪平;韓超;杜長青;王博;況聯(lián)飛;唐悅;張宇馳;常新昊;彭千;孫科
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)江蘇省電力工程咨詢有限公司;中國礦業(yè)大學(xué)
• 主分類號: E02D33/00
• 分類號: E02D33/00;E02D5/30
• 代理公司: 徐州蘇越知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32543
• 代理人: 劉振祥

1.一種預(yù)制管樁受力智能感知接頭，包括外圓環(huán)板(8)，所述外圓環(huán)板(8)的外徑與管樁的尺寸相適配，其特征在于，還包括上端板(5-1)、下端板(5-2)、內(nèi)圓環(huán)板(7)、上連接插管(3)、下連接插管(4)、應(yīng)變和傾角傳感器一(6-1)、應(yīng)變和傾角傳感器二(6-2)、應(yīng)變和傾角傳感器三(6-3)和應(yīng)變和傾角傳感器四(6-4)；

所述上端板(5-1)和下端板(5-2)均水平的設(shè)置，且均為圓形，且外徑均與外圓環(huán)板(8)的外徑相同，上端板(5-1)的中心開設(shè)有與管樁樁孔相適配的上安裝孔，并同軸心的固定連接在外圓環(huán)板(8)的上端，下端板(5-2)的中心開設(shè)有與管樁樁孔相適配的下安裝孔，并同軸心的固定連接在外圓環(huán)板(8)的下端；

所述內(nèi)圓環(huán)板(7)同軸心的設(shè)置在外圓環(huán)板(8)的內(nèi)部，且其上端與上端板(5-1)的下端面固定連接，其下端與下端板(5-2)的上端面固定連接；

所述上連接插管(3)豎直的設(shè)置，其外徑與上安裝孔的孔徑相同，其下端固定插裝于上安裝孔中；所述下連接插管(4)豎直的設(shè)置，其外徑與下安裝孔的孔徑相同，其上端固定插裝于下安裝孔中；

所述應(yīng)變和傾角傳感器一(6-1)、應(yīng)變和傾角傳感器二(6-2)、應(yīng)變和傾角傳感器三(6-3)和應(yīng)變和傾角傳感器四(6-4)左右前后環(huán)向均勻的分布在外圓環(huán)板(8)的內(nèi)側(cè)表面上，且均與外圓環(huán)板(8)的內(nèi)表面貼合的連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種預(yù)制管樁受力智能感知接頭，其特征在于，還包括蓄電池組(10)和數(shù)據(jù)采集模塊(9)，所述蓄電池組(10)和數(shù)據(jù)采集模塊(9)安裝在上端板(5-1)、下端板(5-2)和外圓環(huán)板(8)之間的空間中，且數(shù)據(jù)采集模塊(9)分別與蓄電池組(10)、應(yīng)變和傾角傳感器一(6-1)、應(yīng)變和傾角傳感器二(6-2)、應(yīng)變和傾角傳感器三(6-3)和應(yīng)變和傾角傳感器四(6-4)連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種預(yù)制管樁受力智能感知接頭，其特征在于，還包括計算機(2)，所述計算機(2)與數(shù)據(jù)采集模塊(9)連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的一種預(yù)制管樁受力智能感知接頭，其特征在于，所述上連接插管(3)的下端延伸到上端板(5-1)的下方，且通過環(huán)向分布在上連接插管(3)外側(cè)的多個上連接筋板(11)與上端板(5-1)的下端面固定連接；所述下連接插管(4)的下端延伸到下端板(5-2)的下方，且通過環(huán)向分布在下連接插管(4)外側(cè)的多個下連接筋板(12)與下端板(5-2)的上端面固定連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種預(yù)制管樁受力智能感知接頭，其特征在于，所述蓄電池組(10)為鋰電池組。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種預(yù)制管樁受力智能感知接頭，其特征在于，所述上連接插管(3)和下連接插管(4)的型號和尺寸相同。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種預(yù)制管樁受力智能感知接頭，其特征在于，所述上連接筋板(11)和下連接筋板(12)的數(shù)量均為四個。

8.一種預(yù)制管樁受力智能感知方法，包括如權(quán)利要求1至7所述的一種預(yù)制管樁受力智能感知接頭，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：將預(yù)制管樁受力智能感知接頭設(shè)置在上下分布的兩根樁節(jié)(1)之間，并使上連接插管(3)固定插裝于上側(cè)樁節(jié)(1)的樁孔中，并使上側(cè)樁節(jié)(1)的底板與上端板(5-1)之間貼合的固定連接，使下連接插管(4)固定插裝于下側(cè)樁節(jié)(1)的樁孔中，并使下側(cè)樁節(jié)(1)的頂板與下端板(5-2)之間貼合的固定連接；

步驟二：數(shù)據(jù)采集模塊(9)通過應(yīng)變和傾角傳感器一(6-1)采集外圓環(huán)板(8)左側(cè)的應(yīng)變值ε_x1、通過應(yīng)變和傾角傳感器二(6-2)實時采集外圓環(huán)板(8)右側(cè)的應(yīng)變值ε_x2、通過應(yīng)變和傾角傳感器三(6-3)實時采集外圓環(huán)板(8)前側(cè)的應(yīng)變值ε_y1、通過應(yīng)變和傾角傳感器四(6-4)實時采集外圓環(huán)板(8)后側(cè)的應(yīng)變值ε_y2；通過應(yīng)變和傾角傳感器一(6-1)或應(yīng)變和傾角傳感器二(6-2)實時采集外圓環(huán)板(8)在x方向的傾斜角度θ_x；通過應(yīng)變和傾角傳感器三(6-3)或應(yīng)變和傾角傳感器四(6-4)實時采集外圓環(huán)板(8)在y方向的傾斜角度θ_y；

步驟三：根據(jù)公式(1)計算出預(yù)制管樁受力智能感知接頭處的軸力N；

N＝ε_N·E (1)；

式中，ε_N為預(yù)制管樁受力智能感知接頭處的實測應(yīng)變值，取E為預(yù)制管樁受力智能感知接頭的彈性模量；

根據(jù)公式(2)計算出預(yù)制管樁受力智能感知接頭x方向的彎矩M_x；根據(jù)公式(3)計算出預(yù)制管樁受力智能感知接頭y方向的彎矩M_y；

M_x＝ε_Mx·E·W (2)；

M_y＝ε_My·E·W (3)；

式中，ε_Mx為預(yù)制管樁受力智能感知接頭在x向的應(yīng)變差值，ε_Mx＝ε_x1-ε_x2；ε_My為預(yù)制管樁受力智能感知接頭在y向的應(yīng)變差值，ε_My＝ε_y1-ε_y2；W為預(yù)制管樁受力智能感知接頭的抗彎截面系數(shù)；

根據(jù)公式(4)計算出預(yù)制管樁受力智能感知接頭的傾斜角度θ；

步驟四：根據(jù)預(yù)制管樁受力智能感知接頭處的軸力N、預(yù)制管樁受力智能感知接頭x方向的彎矩M_x、預(yù)制管樁受力智能感知接頭y方向的彎矩M_y和預(yù)制管樁受力智能感知接頭的傾斜角度θ分析并確定出管樁整體受力及姿態(tài)信息；群樁基礎(chǔ)中，基于若干基樁的成樁受力和姿態(tài)分析，能實現(xiàn)對群樁基礎(chǔ)的施工質(zhì)量和服役性能的綜合評價。