[实用新型]土木工程结构地基约束能力动态检测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种土木工程结构地基约束能力检测技术，尤其是一种对已建成使用中的结构地基进行约束能力测定的动态检测装置，具体地说是一种土木工程结构地基约束能力动态检测装置。

背景技术

目前，随着我国经济的飞速发展和和科技水平的提高，土木工程结构的设计理论和建造技术不断发展，人们建造了多种形式的民用、工业建筑、高大的立交桥、城市高架桥及跨江、河和海湾的大桥。相对于上部结构而言，土木工程结构的基础设计更为复杂，其力学耐久性研究和病害诊断也更显困难。在风化、冰冻和水土流失等环境条件下再受往复风荷载影响，结构的基础受力在最大压力和拉力之间变化，这些力引起的微小裂缝会加速基础的腐蚀并导致基础承载力降低，从而缩短结构的使用寿命。对一些建在软弱地基上的结构，在使用期内或多或少因某种原因(如差异沉降，温度变化)受过损伤，而风载荷、工作载荷和地震载荷引起的附加应力则加速了这种损伤的发展。对完好且无异常应力变化的工程结构也有可能因为振动而导致较大的地基位移或失稳(如饱和土软化或液化，边坡坍塌)。工程结构按其地基承载能力适当选定了基础底面尺寸，一般可保证结构在防止地基剪切破坏时具有足够的安全度，但在荷载作用下，地基沉降总要发生，而不正常的地基沉降变形极易导致结构的开裂、失稳，形成危险的构筑物。近10年土木工程结构的变形监测表明，土木工程上部结构的变形与地基的不均匀沉降和形成事故有直接联系。

土下结构的技术状态及其变化是确定其力学特性及工程可靠性的重要依据。由于地基变形而引起的结构与地基的相互作用就成为一个重要问题。作为结构病害诊断的主要目的，在实际工程测量中，要想直接测得工程结构基础约束刚度是很难的。传统的识别地基约束能力的方法大多建立在土力学基础上，这些土力学统计参数会随时间和各地区的地质及环境条件的不同而改变，分布复杂且检测困难。目前尚未有一种能在已建成的结构中有效测定地基约束能力的技术。

发明内容

本实用新型的目的是针对目前已建成土木工程结构地基约束能力检测缺乏有效手段的问题，设计一种检测效果好、使用范围广泛、实施方便土木工程结构地基约束能力动态检测装置。

本实用新型的技术方案是：

一种土木工程结构地基约束能力动态检测装置，其特征是它由测试单元1和主机分析单元10构成，测试单元1的信号输出端与主机分析单元10的信号输入端连接，主机分析单元10对测试单元1测量到的信号进行处理；测试单元1包括传感器2、抗混滤波放大器3、A/D转换器4和输出单元5，传感器2的信号输出端与抗混滤波器3的信号输入端相连，对传感器2采集到的信号进行放大滤波，抗混滤波放大器3的信号输出端与A/D转换器4的信号输入端相连，将模拟信号转换成数字信号，A/D转换器4的信号输出端通过输出单元5与主机分析单元10相连，将经过A/D转化器4转换后的数字信号传输到主机分析单元10中；主机分析单元10包括FFT分析模块7、地基约束刚度识别模块8和显示存储模块9，主机分析单元10将接收到的数据送入FFT分析模块7中进行FFT分析，得到加载前后结构的振动基频，地基约束刚度识别模块8根据FFT分析的基频计算地基的约束刚度，得到结果通过显示与存储模块9显示并保存数据。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型通过大量的实验和分析计算首次建立了一种仅需测得两次加载前后结构的自振基频即可识别出其地基约束能力的动态测量评估技术，为已建成基础结构的地基约束能力评判提供了方便、快捷的一手数据资料，并研制了适用于现场采集数据和识别地基约束能力的虚拟测试系统，用先进的数据采集和信号处理方法，结合柔性的模块化的虚拟一体化技术为地基的安全监测提供了方便实用的手段。

2、本实用新型具有较高的运算精度，其中频率分析精度可达1％，地基约束能力识别精度能达3％。

3、本实用新型性能可靠，使用方便，且具有很高的精度，适用范围广泛。

附图说明

图1是本实用新型检测装置的组成框图示意图。

图2是本实用新型的分析软件流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。

如图1所示。