一种压桩力监测装置的制作方法

1.本实用新型属于监测装置技术领域，特别涉及一种压桩力监测装置。


背景技术：

2.液压静力压桩机的结构包括边桩器、主驾驶室、压桩台、夹桩机构、起重机、升降机械、辅助配重梁、横移回转机构、纵移机构等。
3.液压静力压桩机静压预制桩的施工过程采用分段压入、逐段接长的方法。具体过程包括测量定位、压桩机就位、吊桩、喂桩、桩身对中调直、压桩、接桩、再压桩、送桩、终止压桩、截(接)桩头等。
4.压桩时，压桩机利用自身的工作起重机将预制桩吊起，对准夹桩箱体夹桩部位，操纵夹桩液压缸方向阀，夹桩液压缸将桩夹紧，对正桩位，调整桩身垂直度。再操纵压桩液压缸方向阀，压桩液压缸向下伸出，把预制桩压入土中。当一个行程完毕后，即可操纵夹桩液压缸方向阀使夹桩液压缸松夹回程，松开钳口，再操纵压桩液压缸方向阀，压桩液压缸向上回程，以使夹桩箱体升高至最高点，然后再夹紧预制桩，就可持续压桩。重复上述动作，即可实现将预制桩压入至所需要的深度。同时在压入过程中，可利用液压表读出当时的压力值，即可换算出各种地质上层的穿透阻力。
5.现有技术的压桩压力检测过程由于只能从油压表中读取压力值，而桩的实际压力值无法直接从油压表中获取，工作人员读取油压表的示数，手抄记录，并计算压桩力，一方面存在观察误差、记录误差等情况，且数据存在伪造、作假的风险；另一方面数据需要进行单位转换操作，这就导致对压桩力的监测存在一定延迟，可能会出现一些安全隐患。
6.因此，现有技术有待改进和发展。


技术实现要素：

7.本技术的目的在于提供了一种压桩力监测装置，能够实时监测、实时记录压桩力的数据，后期数据可溯源，避免人为误差，提高数据真实性，保障成桩质量，为工程建设保驾护航。
8.为解决上述技术问题，本技术提供的一种压桩力监测装置，包括压桩液压系统和多个操作杆，所述压桩液压系统包括液压管和多个液压阀，所述液压阀设置有入油口和出油口，所述入油口连通至入油管，所述出油口连通至出油管，多个所述操作杆分别与多个所述液压阀联动，所述液压管的一端连通至压力表，还包括：
9.压力传感器，所述液压管的另一端连通至所述压力传感器；
10.多个拉绳位移传感器，所述拉绳位移传感器包括拉绳和电位器，所述电位器固定，所述拉绳与所述操作杆连接；
11.处理模块，所述处理模块分别与所述压力传感器和所述拉绳位移传感器电连接，用于记录并处理从所述压力传感器和所述拉绳位移传感器采集的数字信号。
12.在现有技术的基础上额外设置压力传感器、多个拉绳位移传感器和处理模块，从
而实现对压桩液压系统的单位转换。
13.进一步地，所述操作杆设置有四个，包括第一操作杆、第二操作杆、第三操作杆和第四操作杆，所述第一操作杆、第二操作杆、第三操作杆和第四操作杆分别连接到对应的一个所述拉绳位移传感器。
14.每个操作杆控制液压阀进而控制液压缸的工作状态。
15.进一步地，所述液压管的另一端通过管接头连通至所述压力传感器。
16.压力传感器将液压管的油压转换为数字信号。
17.进一步地，所述管接头为三通接头。
18.进一步地，所述管接头的一端与所述压力传感器之间设置有散热器。
19.进一步地，所述散热器为金属直通接头。
20.进一步地，所述散热器的外表面设置有散热结构。
21.进一步地，所述散热结构为凸起或螺纹。
22.进一步地，所述液压阀包括阀体和阀芯，所述入油口和所述出油口均设置在阀体上，所述阀芯插接入所述阀体，所述阀芯与所述操作杆连接。
23.进一步地，所述拉绳与所述操作杆的底部固定连接。
24.由上可知，本压桩力监测装置通过额外设置压力传感器、多个拉绳位移传感器和处理模块，从而实现压桩液压系统的单位转换，即将油压单位兆帕转换为压桩力单位吨，使桩的受力更加清晰。本压桩力监测装置在原本的液压静力压桩机改造难度低，改造成本低，改造后对原有压力显示无影响，改造后稳定可靠。
25.本技术的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本技术了解。本技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
26.图1为现有技术的俯视图。
27.图2为图1中沿a-a线的剖视图。
28.图3为图2中沿b-b线的剖视图。
29.图4为本技术的剖视图。
30.图5为本技术操作杆与液压阀的位置关系示意图。
31.图6为本技术油压mpa和压桩力t的对照表。
32.标号说明：1、控制台；2、压力表；3、液压管；4、操作杆；41、第一操作杆；42、第二操作杆；43、第三操作杆；44、第四操作杆；5、液压阀；51、阀体；52、阀芯；511、入油口；512、出油口；6、入油管；7、出油管；8、管接头；9、散热器；91、散热结构；10、压力传感器；11、拉绳位移传感器；111、电位器；112、拉绳；12、处理模块。
具体实施方式
33.下面详细描述本实用新型的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用
新型的限制。
34.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
35.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
36.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
37.下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本实用新型提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
38.图1示出了现有技术的俯视图。包括设置在主驾驶室的控制台1，控制台1的某个部位为直角状，控制台1的上表面开设有多个贯穿孔，分别用于安装有压力表2和操作杆4，其中压力表2固定在控制台1，压力表2的表盘竖直朝向上方，表盘的背面连通有液压总管，液压总管从压桩液压系统的输出管路中引出，压桩液压系统中用于送桩的油压传递到压力表2中，由压力表2测得压桩液压系统的输出管路的液压油的压力。
39.液压静力压桩机送桩过程的桩阻力包括桩侧摩擦阻力和桩端摩擦阻力，桩侧摩擦阻力是由于在荷载作用下桩周土与桩杆侧面之间产生了相对位移；桩端摩擦阻力是由于桩端底面与桩土的相互作用力而产生的。桩端摩擦阻力并不随桩的入土深度一直呈线性增大：当桩端进入均匀持力层的深度小于某一深度时，其极限端阻力一直随入土深度线性增大；当进入深度大于临界深度后，其值基本保持不变。因此压桩液压系统均配备有可调送桩压力的功能，在本实施例中，是通过多个操作杆4操纵液压缸的多个液压阀5实现。
40.如图2所示，操作杆4穿过控制台1的贯穿孔与液压缸的液压阀5连接，具体的，操作
杆4设置有四个，按照从左往右的顺序分别为第一操作杆41、第二操作杆42、第三操作杆43和第四操作杆44，液压缸的液压阀5固定在控制台1侧壁且位于操作杆4的下方，对应设置有四个，为了附图的清晰整洁，图中只标注了其中液压缸的一个液压阀5。液压阀5包括阀体51和阀芯52，阀芯52插接到阀体51内部，阀体51内设置有流通液压油的通道，每个阀体51分别开设有入油口511和出油口512，入油口511连通至入油管6，出油口512连通至出油管7。在第一状态下，即操作杆4处于最底部的状态，阀体51同时封堵入油口511和出油口512，液压阀5处于截止状态，入油管6中的液压油不会通入到出油管7中；当操作杆4向上提起到一定高度后，进入第二状态，阀体51不再封堵入油口511和出油口512，处于流通状态，入油管6中的液压油通入到出油管7中。通过液压阀5控制入油管6和出油管7的通断从而控制液压缸的工作状态。
41.第一操作杆41、第二操作杆42、第三操作杆43和第四操作杆44对应的液压阀5的功能有所不同，例如，第一操作杆41在第一状态下，表示进行快压，在第二状态下，表示进行常压；第二操作杆42在第一状态下，表示进行提桩，在第二状态下，表示进行压桩；第三操作杆43和第四操作杆44相同，均是在第一状态下，表示进行返回，在第二状态下，表示进行加压。需要注意的是，第一操作杆41只有在第一状态下，其他操作杆4的某个状态才是有效的，而第一操作杆41在第二状态下，其他操作杆4无论在哪个状态都是无效的，即相当于总开关的作用。
42.压力表2的表盘的边缘设置有压力刻度线，并且压力刻度线的单位为兆帕（mpa），当上述的操作杆4处于特定状态时，工作人员从压力表2的指针停留在压力刻度线的位置读取当前压桩液压系统的压力值，如当前压力值为10mpa。然而兆帕作为压力（压强）单位，并不能直观地表示当前压力是否超过桩的许用应力，而直观的单位应当为吨（t），工作人员直接通过比较桩的许用应力和当前监测到的压桩力的大小判断是否发生桩头破损和桩身断裂。
43.因此本技术在现有技术的基础上，增设有压力传感器10、四个拉绳位移传感器11和处理模块12。液压管3的另一端连通至压力传感器10，能够采集液压管3的数字信号的压力值。拉绳位移传感器11包括拉绳112和电位器111，电位器111固定，拉绳112与操作杆4连接，在某些实施例中，拉绳112与操作杆4的底部固定连接，拉绳112沿着操作杆4的方向向上延伸。拉绳位移传感器11采用的是现有技术的装置，其具体结构不再赘述，其工作原理是当拉绳112的长度发生变化，电位器111感应到电阻变化，从而发出对应的电信号。处理模块12分别与压力传感器10和拉绳位移传感器11电连接，用于处理从压力传感器10和拉绳位移传感器11采集的数字信号。
44.图5为其中一个操作杆4与液压阀5的位置关系示意图。图中示出了四种位置关系，其中第一种位置关系是操作杆4底部与液压阀5的距离最小，为下止点，此时拉绳112的长度为最大长度，设定当前电位器111输出为低电平，即为0，第二种位置关系是操作杆4与液压阀5的距离逐步拉大，相应的，拉绳112的长度逐渐变小，当拉绳112的长度减小到超过某个阈值后，设定当前电位器111输出为高电平，即为1，第三种位置关系是操作杆4与液压阀5的距离进一步逐步拉大，电位器111输出依然为1，第四种位置关系是操作杆4与液压阀5的距离最大，为上止点，电位器111输出依然为1。
45.在本实施例中，将第一操作杆41处于第一状态定义为1，第二状态定义为0。剩下的
三个操作杆与第一操作杆41相反，具体为，第二、第三和第四操作杆44处于第一状态定义为0，第二状态定义为1。
46.由于设置有四个操作杆4和对应的四个拉绳位移传感器11，那么就可以分别用拉绳位移传感器11的输出电平来表示操作杆4的位置，又因为后一个液压阀5必须是前一个液压阀5置1后才能够置1，故得出四个拉绳位移传感器11共能输出五种四位数字编码，分别为0000、1000、1100、1110和1111，分别表示待机、进入压桩的初始状态、单个液压缸工作压桩、两个液压缸工作压桩和三个液压缸工作压桩。
47.为了获取液压管3的压力值，在液压管3的另一端通过管接头8连通至压力传感器10，其中管接头8具体为三通接头，液压管3内的油压温度通常会高于压力传感器10的工作温度，为了防止压力传感器10受温度影响发生漂移以及延长使用寿命，在管接头8的一端与压力传感器10之间设置有散热器9，散热器9具体为金属直通接头，金属导热率高，能够有效将压力传感器10前端的液压油的热量散发到空气中，为了进一步增强冷却效果，还可以在散热器9的外表面设置散热结构91，散热结构91可以为凸起或螺纹，在本实施例中，散热结构91为等间距排列的凸起，凸起绕散热器9的外表面一周，凸起的散热结构91增加了散热器9的表面积，进而增加散热效果。
48.压力传感器10采集到液压管3的压力值后发送到处理模块12进行记录并处理，处理模块12建立有采用不同数量液压缸静压不同型号桩基的油压mpa和压桩力t的对照表，油压mpa和压桩力t的对应关系通常与桩的横截面积相关，参考图6。例如，当处理模块12采集到的拉绳位移传感器11的信号为1100，表示当前采用单个液压缸工作压桩，压力传感器10采集到的油压为10mpa，通过查询表格对应的参数即可得知当前压桩力为136t；又例如当处理模块12采集到的拉绳位移传感器11的信号为1111，表示当前采用三个液压缸工作压桩，压力传感器10采集到的油压为22mpa，通过查询表格对应的参数即可得知当前压桩力为326.4t。处理模块12转换后的压桩力数据可以通过通讯单元自动发送到工作人员的移动终端，工作人员在操纵操作杆4的时候可以同时观看移动终端的数值从而实现压桩力的实时监测、压桩力数据的实时记录，后期数据可溯源，避免人为误差，提高数据真实性，保障成桩质量，为工程建设保驾护航。
49.由上可知，本压桩力监测装置通过额外设置压力传感器10、多个拉绳位移传感器11和处理模块12，从而实现对压桩液压系统的单位转换，即将油压单位兆帕转换为压桩力单位吨，使桩的受力更加清晰。本压桩力监测装置在原本的液压静力压桩机改造难度低，改造成本低，改造后对原有压力显示无影响，改造后稳定可靠。
50.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施方式或示例中。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方式或示例。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方式或示例中以合适的方式结合。
51.以上所述的仅是本实用新型的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。