本實用新型涉及基樁檢測領域，具體涉及一種環(huán)箍式扭轉激振裝置。

背景技術：

樁基礎是現(xiàn)今我國采用最多的一種基礎形式，具有以下特性：①樁支承于堅硬的或較硬的持力層，具有很高的豎向單樁承載力或群樁承載力；②樁基具有很大的豎向單樁剛度或群剛度，在自重或相鄰荷載影響下，不產生過大的不均勻沉降；③憑借巨大的單樁側向剛度或群樁基礎的側向剛度及其整體抗傾覆能力，抵御由于風和地震引起的水平荷載與力矩荷載；④樁身穿過可液化土層而支承于穩(wěn)定的堅實土層或嵌固于基巖，在地震造成淺部土層液化與震陷的情況下，樁基憑靠深部穩(wěn)固土層仍具有足夠的抗壓與抗拔承載力。隨著樁基礎的廣泛應用，對于樁的性能各方面的檢測要求也隨之增高。其中對于樁在扭轉激振形式下參量的測量，現(xiàn)有方法多為：在距樁頭一定位置的樁身處沿直徑方向預埋一根牛腿，并在牛腿上安裝測力傳感器和速度傳感器，通過沿樁身切線方向給牛腿施加一個切向激振，測出側向激振的大小以及激振過程中的樁身扭轉切向線速度，然后根據相關公式換算阻抗函數(shù)，進一步通過數(shù)值分析方法得到虛擬的時域響應曲線。該方法中的激振方法可能給樁身施加一個附加的水平荷載，給測試結果造成干擾，且該方法不能減弱或消除單向強水流、波浪、潮汐等附加動力荷載引起的附加振動對測試結果的影響，存在明顯缺陷。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型要解決的技術問題是，針對現(xiàn)有樁基礎檢測方法存在的上述不足，提供一種環(huán)箍式扭轉激振裝置，減少甚至消除附加動力荷載對切向線速度的影響，使得出的數(shù)據更加精準，有利于對樁身性能的分析。

本實用新型為解決上述技術問題所采用的技術方案是：

一種環(huán)箍式扭轉激振裝置，至少包括內環(huán)箍、外環(huán)箍、滾珠、滾珠定位箍、抱樁螺栓和傳力桿，所述滾珠定位箍設置于內環(huán)箍和外環(huán)箍之間，內環(huán)箍的外側設置有外滾槽，外環(huán)箍的內側設置有內滾槽，所述滾珠嵌于內環(huán)箍的外滾槽和外環(huán)箍的內滾槽之間，并由滾珠定位箍定位；所述內環(huán)箍上均勻開設有若干抱樁螺栓孔，各個抱樁螺栓孔內對應穿設一個抱樁螺栓，抱樁螺栓用于將內環(huán)箍和樁身固定為一整體；所述傳力桿設置有兩根，兩根傳力桿對稱焊接在垂直于內環(huán)箍切線的外側，所述外環(huán)箍上對稱開設有兩個與傳力桿同高度的傳力桿位置孔，兩根傳力桿分別從外環(huán)箍的兩個傳力桿位置孔中伸出。

按上述方案，所述內環(huán)箍由兩個對稱的內半圓箍組成，每個內半圓箍的兩端分別設置有垂直于其端部的內環(huán)箍翼板，內環(huán)箍翼板上預留內環(huán)箍螺栓孔，兩個內半圓箍的兩端通過裝配螺栓穿設在內環(huán)箍螺栓孔內連接固定。

按上述方案，所述外環(huán)箍由兩個對稱的外半圓箍組成，每個外半圓箍的兩端分別設置有垂直于其端部的外環(huán)箍翼板，外環(huán)箍翼板上預留外環(huán)箍螺栓孔，兩個外半圓箍的兩端通過裝配螺栓穿設在外環(huán)箍螺栓孔內連接固定。

按上述方案，所述抱樁螺栓孔設有4個，相鄰兩個抱樁螺栓孔互為90°預留在內環(huán)箍上(抱樁螺栓孔還可以根據實際需要改變數(shù)量和角度)。

本實用新型環(huán)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，包括以下步驟：

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

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

3)在內環(huán)箍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(huán)箍翼板使外環(huán)箍轉動并通過外環(huán)箍上的傳力桿位置孔撞擊傳力桿，進而對內環(huán)箍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上的荷載和內環(huán)箍的兩個切向線速度；

6)根據步驟5)中所測的內環(huán)箍的兩個切向線速度，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(shù)，進而通過數(shù)值分析方法得到相應的虛擬時域響應曲線。

本實用新型的有益效果：

1、本實用新型裝置能夠減弱或消除單向強水流、波浪、潮汐等附加動力荷載引起的附加振動對測試結果的影響，準確地測量出裝置上所加荷載和消除附加動力荷載影響后激振過程中的樁身扭轉切向線速度；

2、本實用新型裝置不會給樁身施加一個附加的水平荷載，通過所測荷載換算出作用在樁身上的扭矩，結合求出的扭矩和消除影響后的樁身扭轉切向線速度求出相應的阻抗函數(shù)，進而通過數(shù)值分析方法得到更為準確的虛擬的時域響應曲線；

3、減少甚至消除附加動力荷載對切向線速度的影響，使得出的數(shù)據更加精準，有利于對樁身性能的分析，安裝簡單方便，易操作，成本低廉。

附圖說明

圖1為本實用新型環(huán)箍式扭轉激振裝置的結構示意圖；

圖2為圖1沿A-A向的結構示意圖；

圖3為圖1沿B-B向的結構示意圖；

圖4為圖1沿C-C向的結構示意圖；

圖5為圖1沿D-D向的結構示意圖；

圖中：1-內環(huán)箍，2-外環(huán)箍，3-滾珠，4-滾珠定位箍，5-裝配螺栓，6-抱樁螺栓，7-內半圓箍，8-內環(huán)箍翼板，9-內環(huán)箍螺栓孔，10-外半圓箍，11-外環(huán)箍翼板，12-外環(huán)箍螺栓孔，13-外滾槽，14-內滾槽，15-抱樁螺栓孔，16-傳力桿，17-傳力桿位置孔。

具體實施方式

下面結合附圖和一個較佳實施例對本實用新型技術方案進行詳細的描述。

參照圖1～圖5所示，本實用新型所述的環(huán)箍式扭轉激振裝置，至少包括內環(huán)箍1、外環(huán)箍2、滾珠3、滾珠定位箍4、抱樁螺栓6和傳力桿16，滾珠定位箍4設置于內環(huán)箍1和外環(huán)箍2之間，內環(huán)箍1的外側設置有外滾槽13，外環(huán)箍2的內側設置有內滾槽14，滾珠3嵌于內環(huán)箍1的外滾槽13和外環(huán)箍2的內滾槽14之間，并由滾珠定位箍4定位；內環(huán)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(huán)箍1和樁身固定為一整體；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(huán)箍1切線的外側，外環(huán)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(huán)箍2的兩個傳力桿位置孔17中伸出。

內環(huán)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(huán)箍翼板8，內環(huán)箍翼板8上預留內環(huán)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(huán)箍螺栓孔9內連接固定。

外環(huán)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(huán)箍翼板11，外環(huán)箍翼板11上預留外環(huán)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(huán)箍螺栓孔12內連接固定。

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(huán)箍1上，抱樁螺栓孔還可以根據實際需要改變數(shù)量和角度。

本實用新型環(huán)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，包括以下步驟：

1)根據樁的形狀選擇合適大小的環(huán)箍式扭轉激振裝置，實施例中樁為圓形樁或方形樁，環(huán)箍式扭轉激振裝置的內環(huán)箍1的直徑略大于圓形樁的直徑或方形樁的最大對角線長度，以便于抱樁螺栓6的固定；

2)將組裝好的環(huán)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(huán)箍1和樁身固定為一整體；

3)在內環(huán)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(huán)箍翼板11使外環(huán)箍2轉動并通過外環(huán)箍2上的傳力桿位置孔17撞擊傳力桿16，進而對內環(huán)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(huán)箍1的兩個切向線速度；

6)根據步驟5)中所測的內環(huán)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(shù)，進而通過數(shù)值分析方法得到相應的虛擬時域響應曲線。

顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本實用新型所作的舉例，而并非是對本實用新型的實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，依本實用新型的精神所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本實用新型的保護范圍之內。