一种桥梁地基承载力检测装置

1.本发明涉及地基承载力检测技术领域，特别是涉及一种桥梁地基承载力检测装置。


背景技术：

2.地基承载力(subgrade bearing capacity)是地基土单位面积上随荷载增加所发挥的承载潜力，在荷载作用下，地基要产生变形。随着荷载的增大，地基变形逐渐增大，初始阶段地基土中应力处在弹性平衡状态，具有安全承载能力。当荷载增大到地基中开始出现某点或小区域内各点在其某一方向平面上的剪应力达到土的抗剪强度时，该点或小区域内各点就发生剪切破坏而处在极限平衡状态，土中应力将发生重分布。这种小范围的剪切破坏区，称为塑性区(plastic zone)。地基小范围的极限平衡状态大都可以恢复到弹性平衡状态，地基尚能趋于稳定，仍具有安全的承载能力。但此时地基变形稍大，必须验算变形的计算值不允许超过允许值。当荷载继续增大，地基出现较大范围的塑性区时，将显示地基承载力不足而失去稳定。此时地基达到极限承载力。
3.现有的桥梁检测中尤为重要的是地基承载力检测，主要检测地基浅层土的均匀性以及填土的质量，通过轻型(重型)动力触探实验进行地基承载力检测时，虽然具有设备简单，使用方便和检测成本较低的优点，但是现有的地基承载力检测装置，在检测时，无法精确的进行定位，需要反复移动地基承载力检测装置，确保地基承载力检测装置位于钻孔的正上方，费时费力，极大的影响了检测速度和检测质量。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种桥梁地基承载力检测装置，旨在解决或改善上述技术问题中的至少之一。
5.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种桥梁地基承载力检测装置，包括检测箱，所述检测箱底部安装有移动单元和支撑单元，所述检测箱内固定安装有钻孔定位单元、控制单元和电源，所述检测箱内滑动安装有检测单元，所述电源与所述控制单元电性连接，所述支撑单元和所述检测单元分别与所述控制单元电性连接。
6.优选的，所述钻孔定位单元包括开设于所述检测箱顶部第一定位孔，所述检测箱底部开设有第二定位孔，所述第一定位孔位于所述第二定位孔正上方。
7.优选的，所述检测单元包括箱体，所述箱体滑动安装于所述检测箱底部，所述箱体上安装有用于驱动所述箱体滑动的驱动部，所述驱动部与所述控制单元电性连接，所述箱体内固定安装有隔板，所述隔板上开设有通孔，所述隔板顶部固定安装有动力部，所述隔板底部固定安装有触探部，所述动力部穿过所述通孔与所述触探部传动连接，所述检测箱内固定安装有限位板，所述箱体滑动至所述第二定位孔顶部后与所述限位板接触，且所述触探部位于所述第二定位孔正上方。
8.优选的，所述动力部包括通过轴承座与所述隔板顶面转动连接的线辊，所述隔板
顶面固定安装有第一电机，所述第一电机的输出轴与所述线辊固定连接，所述线辊上绕接有吊绳，所述第一电机与所述控制单元电性连接；
9.所述触探部包括与所述隔板底部固定连接的限位筒，所述限位筒底端贯穿所述箱体底壁与外界连通，所述限位筒设有触探件，所述吊绳穿过所述通孔与所述触探件固定连接，所述限位筒顶部固定安装有行程开关，所述行程开关位于所述触探件顶部，所述触探件和所述行程开关分别与所述控制单元电性连接。
10.优选的，所述触探件包括半球形连接块，所述半球形连接块的球型面中心与所述吊绳固定连接，所述半球形连接块的底面固定安装有电磁吸附块，所述电磁吸附块底端吸附连接有探头，所述电磁吸附块与所述探头之间设有接触传感器，所述接触传感器固定安装于所述电磁吸附块底端，所述电磁吸附块和所述接触传感器分别与所述控制单元电性连接。
11.优选的，所述驱动部包括转动安装于所述检测箱侧壁与所述限位板之间的丝杠，所述丝杠贯穿所述箱体且与所述箱体螺纹连接，所述丝杠位于所述触探部一侧，与所述触探部互不干涉，所述限位板上固定安装有第二电机，所述第二电机的输出轴贯穿所述限位板与所述丝杠固定连接，所述第二电机与所述控制单元电性连接。
12.优选的，所述箱体两侧分别固定安装有滑块，所述检测箱两侧壁内侧分别开设有滑槽，所述滑块与所述滑槽滑动配合。
13.优选的，所述移动单元包括安装于所述检测箱底部的两组万向轮。
14.优选的，所述支撑单元包括四个安装槽，所述安装槽开设于所述检测箱底面四个角位置，所述安装槽侧壁铰接有支撑腿，所述支撑腿与所述安装槽侧壁之间铰接有电动伸缩杆，所述电动伸缩杆与所述控制单元电性连接。
15.优选的，所述支撑腿底端铰接有支撑座，所述支撑座顶端与所述支撑腿侧壁之间铰接有拉簧。
16.本发明公开了以下技术效果：
17.本发明通过设置钻孔定位单元，可以方便快捷的对钻孔进行定位，检测单元滑动后可以直接移动到钻孔正上方，精确快捷的进行定位，无需要反复移动地基承载力检测装置，确保地基承载力检测装置位于钻孔的正上方，省时省力，极大的提高了检测速度和检测质量。
18.本发明通过设置移动单元和支撑单元，移动单元方便将本装置移动到工作地点，省去搬运的麻烦，一人即可进行操作，支撑单元增强本装置与地面接触的稳定性，防止在检测的过程中发生位移，影响检测的准确性，使用方便。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为桥梁地基承载力检测装置的外部结构示意图；
21.图2为桥梁地基承载力检测装置的内部结构示意图；
22.图3为图2中a部的局部放大图；
23.图4为检测单元的内部结构示意图；
24.图5为实施例2中电磁吸附块与探头的连接示意图；
25.图6为实施例2中电磁吸附块的仰视图；
26.图7为支撑单元展开状态示意图；
27.图中：1、检测箱；2、电源；3、第一定位孔；4、第二定位孔；5、箱体；6、隔板；7、限位板；8、限位筒；9、线辊；10、第一电机；11、吊绳；12、通孔；13、半球形连接块；14、电磁吸附块；15、探头；16、丝杠；17、第二电机；19、滑槽；20、万向轮；21、支撑腿；22、电动伸缩杆；23、支撑座；24、拉簧；25、安装槽25；26、行程开关；27、距离传感器；28、非金属套；29、半球形凸起；30、接触传感器。
具体实施方式
28.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
30.实施例1
31.本发明提供一种桥梁地基承载力检测装置，包括检测箱1，检测箱1底部安装有移动单元和支撑单元，检测箱1内固定安装有钻孔定位单元、控制单元和电源2，检测箱1内滑动安装有检测单元，电源2与控制单元电性连接，支撑单元和检测单元分别与控制单元电性连接。
32.进一步优化方案，钻孔定位单元包括开设于检测箱1顶部第一定位孔3，检测箱1底部开设有第二定位孔4，第一定位孔3位于第二定位孔4正上方，第一定位孔3和第二定位孔4内径相同，使用钻机(图中未显示)，将钻机的钻头从第一定位孔3插入，经第二定位孔4插入桥梁地基进行钻孔，钻孔深度为30cm，然后抽出钻机。
33.进一步优化方案，检测单元包括箱体5，箱体5滑动安装于检测箱1底部，箱体5上安装有用于驱动箱体5滑动的驱动部，驱动部与控制单元电性连接，箱体5内固定安装有隔板6，隔板6上开设有通孔12，隔板6顶部固定安装有动力部，隔板6底部固定安装有触探部，动力部穿过通孔12与触探部传动连接，检测箱1内固定安装有限位板7，箱体5滑动至第二定位孔4顶部后与限位板7接触，且触探部位于第二定位孔4正上方。钻孔时，箱体5位于初始位置，箱体5与第一定位孔3和第二定位孔4错位设置，不会对第一定位孔3产生遮挡，不影响钻孔，打好钻孔后，通过控制单元启动驱动部，驱动部将箱体5向隔板6方向移动，直至箱体5侧壁与隔板6接触，此时触探部恰好位于第二定位孔4正上方，此时第一定位孔3、触探部、第二定位孔4处于同一竖直线上，可以确保定位的准确性，快速的找到检测位置，再通过控制单元控制驱动部，对触探部进行触探作业即可。
34.进一步优化方案，动力部包括通过轴承座与隔板6顶面转动连接的线辊9，隔板6顶面固定安装有第一电机10，第一电机10的输出轴与线辊9固定连接，线辊9上绕接有吊绳11，
第一电机10与控制单元电性连接；
35.触探部包括与隔板6底部固定连接的限位筒8，限位筒8底端贯穿箱体5底壁与外界连通，限位筒8设有触探件，吊绳11穿过通孔12与触探件固定连接，限位筒8顶部固定安装有行程开关26，行程开关26位于触探件顶部，触探件和行程开关26分别与控制单元电性连接。
36.第一电机10为正反转电机，控制单元内安装有单片机，通过单片机设置好第一电机10的旋转速度和正反转，第一电机10正转则吊绳11在线辊9上缠绕，将触探件向上提，触探件接触到行程开关26后则第一电机10停止旋转，第一电机10反转，则吊绳11向下延伸，触探件随之下降。
37.进一步优化方案，触探件包括半球形连接块13，半球形连接块13与限位筒8内壁滑动配合，半球形连接块13顶部为半球形方便滑入限位筒8内，同时半球形连接块13与限位筒8内壁滑动配合，防止半球形连接块13在限位筒8产生晃动，半球形连接块13的球型面中心与吊绳11固定连接，半球形连接块13的底面固定安装有电磁吸附块14，电磁吸附块14底端吸附连接有探头15，电磁吸附块14与探头15的外径均小于半球形连接块13的外径，电磁吸附块14与探头15之间设有接触传感器30，接触传感器30为环形传感器，接触传感器30固定安装于电磁吸附块14底端，电磁吸附块14和接触传感器30分别与控制单元电性连接。
38.通过控制单元控制第一电机10正转时，半球形连接块13顶部接触到后行程开关26后，行程开关26将信息传送给控制单元，控制单元控制第一电机10停止转动，随即电磁吸附块14停止通电，则探头15因吸附力消失，向下坠落；电磁吸附块14停止通电1秒后，控制单元控制第一电机10反转，电磁吸附块14开始下降，当接触传感器30接触到探头15时，将信息传送给控制单元，控制单元控制第一电机10停止转动，同时控制电磁吸附块14通电，将探头15吸附住，3秒后，控制单元控制第一电机10重新开始正转，半球形连接块13顶部接触到后行程开关26后，行程开关26将信息传送给控制单元，控制单元控制第一电机10停止转动，随即电磁吸附块14停止通电，则探头15因吸附力消失，向下坠落，如此往复n*10次，如果超过100次或者贯入10cm往复次数超过50次，则停止，贯入钻孔内距离控制单元可以根据第一电机10正转圈数，计算放绳长度，以此进行判定。
39.电磁吸附块14停止通电后，探头15因吸附力消失，向下坠落，上方无吊绳束缚，不会产生阻力，同时侧壁与探头15之间有间隙，也不会产生阻力，使探头15实现自由落体，提高检测准确性；
40.设定时，可根据实际工作情况进行设定，设定好后，本装置即可自行进行检测，无需人工进行操作。
41.进一步优化方案，驱动部包括转动安装于检测箱1侧壁与限位板7之间的丝杠16，丝杠16贯穿箱体5且与箱体5螺纹连接，丝杠16位于触探部一侧，与触探部互不干涉，限位板7上固定安装有第二电机17，第二电机17的输出轴贯穿限位板7与丝杠16固定连接，第二电机17与控制单元电性连接。
42.第二电机17为正反转电机，第二电机17正转，则丝杠16带动箱体5向限位板7方向移动，箱体5上固定安装有距离传感器27，箱体5受阻，同时距离传感器27传送给控制单元的位置信息正确，则动力部和触控部才开始工作，如距离传感器27传送给控制单元的位置信息不正确，则控制单元进行报警，需要操作人员检查箱体5是否被卡主，未到达指定位置，避免箱体5未到达指定位置就开始进行检测工作，探头15无法从第二定位孔4穿过，而将检测
箱1砸坏。
43.进一步优化方案，箱体5两侧分别固定安装有滑块(图中未显示)，检测箱1两侧壁内侧分别开设有滑槽19，滑块与滑槽19滑动配合。
44.进一步优化方案，移动单元包括安装于检测箱1底部的两组万向轮20，方便将本装置移动到工作地点。
45.进一步优化方案，支撑单元包括四个安装槽25，安装槽25开设于检测箱1底面四个角位置，安装槽25侧壁铰接有支撑腿21，支撑腿21与所安装槽25侧壁之间铰接有电动伸缩杆22，电动伸缩杆22与控制单元电性连接。
46.到达指定位置之后，通过控制单元启动电动伸缩杆22，电动伸缩杆22推动支撑腿21旋转，使其逐渐趋于竖直状态，支撑腿21远离安装槽25的一端与地面接触，将检测箱1支撑起来，使万向轮20脱离地面，增强本装置与地面接触的稳定性，防止在检测的过程中发生位移，影响检测的准确性，需要移动本装置时，控制电动伸缩杆22收缩，拉动支撑腿21旋转，使其逐渐趋于水平状态，收纳进安装槽25内，不影响本装置移动，使用方便。
47.进一步优化方案，支撑腿21底端铰接有支撑座23，支撑座23为圆盘形，支撑腿21下落过程中，支撑座23逐渐与地面接触，因支撑座23与支撑腿21铰接，使支撑座23角度可以发生旋转，支撑座23逐渐趋于水平，使其底面完全与地面接触，增大支撑腿21与地面的接触面积，进一步提高本装置的稳定性，支撑座23顶端与支撑腿21侧壁之间铰接有拉簧24，支撑座23脱离底面后，被拉簧24拉动，使其顶壁贴合在支撑腿21侧壁上，方便收纳；同时，避免支撑座23处于底面朝上的状态，支撑腿21下落时，无法支撑到地面上。
48.实施例2
49.与实施例1的区别在于，电磁吸附块14外侧包覆有非金属套28，非金属套28可以采用橡胶、或者塑料制成，厚度较大，可以阻隔、减小磁力，非金属套28的外径小于半球形连接块13的外径，且电磁吸附块14底面开设有半球形凹槽，非金属套28上开设有与半球形凹槽相对应的孔洞，探头15顶部外侧同样包覆有非金属套28，探头15顶端固安装有半球形凸起29，半球形凸起29与半球形凹槽相适配，电磁吸附块14对探头15进行吸附时，半球形凸起29可以滑入半球形凹槽内，实现探头15与电磁吸附块14的对正，防止探头15与电磁吸附块14产生错位，无法顺利进入限位筒8。
50.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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发明，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发明的限制。
51.以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

技术特征：
1.一种桥梁地基承载力检测装置，其特征在于：包括检测箱(1)，所述检测箱(1)底部安装有移动单元和支撑单元，所述检测箱(1)内固定安装有钻孔定位单元、控制单元和电源(2)，所述检测箱(1)内滑动安装有检测单元，所述电源(2)与所述控制单元电性连接，所述支撑单元和所述检测单元分别与所述控制单元电性连接。2.根据权利要求1所述的桥梁地基承载力检测装置，其特征在于：所述钻孔定位单元包括开设于所述检测箱(1)顶部第一定位孔(3)，所述检测箱(1)底部开设有第二定位孔(4)，所述第一定位孔(3)位于所述第二定位孔(4)正上方。3.根据权利要求2所述的桥梁地基承载力检测装置，其特征在于：所述检测单元包括箱体(5)，所述箱体(5)滑动安装于所述检测箱(1)底部，所述箱体(5)上安装有用于驱动所述箱体(5)滑动的驱动部，所述驱动部与所述控制单元电性连接，所述箱体(5)内固定安装有隔板(6)，所述隔板(6)上开设有通孔(12)，所述隔板(6)顶部固定安装有动力部，所述隔板(6)底部固定安装有触探部，所述动力部穿过所述通孔(12)与所述触探部传动连接，所述检测箱(1)内固定安装有限位板(7)，所述箱体(5)滑动至所述第二定位孔(4)顶部后与所述限位板(7)接触，且所述触探部位于所述第二定位孔(4)正上方。4.根据权利要求3所述的桥梁地基承载力检测装置，其特征在于：所述动力部包括通过轴承座与所述隔板(6)顶面转动连接的线辊(9)，所述隔板(6)顶面固定安装有第一电机(10)，所述第一电机(10)的输出轴与所述线辊(9)固定连接，所述线辊(9)上绕接有吊绳(11)，所述第一电机(10)与所述控制单元电性连接；所述触探部包括与所述隔板(6)底部固定连接的限位筒(8)，所述限位筒(8)底端贯穿所述箱体(5)底壁与外界连通，所述限位筒(8)设有触探件，所述吊绳(11)穿过所述通孔(12)与所述触探件固定连接，所述限位筒(8)顶部固定安装有行程开关(26)，所述行程开关(26)位于所述触探件顶部，所述触探件和所述行程开关(26)分别与所述控制单元电性连接。5.根据权利要求4所述的桥梁地基承载力检测装置，其特征在于：所述触探件包括半球形连接块(13)，所述半球形连接块(13)的球型面中心与所述吊绳(11)固定连接，所述半球形连接块(13)的底面固定安装有电磁吸附块(14)，所述电磁吸附块(14)底端吸附连接有探头(15)，所述电磁吸附块(14)与所述探头(15)之间设有接触传感器(30)，所述接触传感器(30)固定安装于所述电磁吸附块(14)底端，所述电磁吸附块(14)和所述接触传感器(30)分别与所述控制单元电性连接。6.根据权利要求3所述的桥梁地基承载力检测装置，其特征在于：所述驱动部包括转动安装于所述检测箱(1)侧壁与所述限位板(7)之间的丝杠(16)，所述丝杠(16)贯穿所述箱体(5)且与所述箱体(5)螺纹连接，所述丝杠(16)位于所述触探部一侧，与所述触探部互不干涉，所述限位板(7)上固定安装有第二电机(17)，所述第二电机(17)的输出轴贯穿所述限位板(7)与所述丝杠(16)固定连接，所述第二电机(17)与所述控制单元电性连接。7.根据权利要求3所述的桥梁地基承载力检测装置，其特征在于：所述箱体(5)两侧分别固定安装有滑块，所述检测箱(1)两侧壁内侧分别开设有滑槽(19)，所述滑块与所述滑槽(19)滑动配合。8.根据权利要求1所述的桥梁地基承载力检测装置，其特征在于：所述移动单元包括安装于所述检测箱(1)底部的两组万向轮(20)。
9.根据权利要求1所述的桥梁地基承载力检测装置，其特征在于：所述支撑单元包括四个安装槽(25)，所述安装槽(25)开设于所述检测箱(1)底面四个角位置，所述安装槽(25)侧壁铰接有支撑腿(21)，所述支撑腿(21)与所述安装槽(25)侧壁之间铰接有电动伸缩杆(22)，所述电动伸缩杆(22)与所述控制单元电性连接。10.根据权利要求9所述的桥梁地基承载力检测装置，其特征在于：所述支撑腿(21)底端铰接有支撑座(23)，所述支撑座(23)顶端与所述支撑腿(21)侧壁之间铰接有拉簧(24)。

技术总结
本发明公开一种桥梁地基承载力检测装置，包括检测箱，所述检测箱底部安装有移动单元和支撑单元，所述检测箱内固定安装有钻孔定位单元、控制单元和电源，所述检测箱内滑动安装有检测单元，所述电源与所述控制单元电性连接，所述支撑单元和所述检测单元分别与所述控制单元电性连接。本发明通过设置钻孔定位单元，可以方便快捷的对钻孔进行定位，检测单元滑动后可以直接移动到钻孔正上方，精确快捷的进行定位，无需要反复移动地基承载力检测装置，确保地基承载力检测装置位于钻孔的正上方，省时省力，极大的提高了检测速度和检测质量。极大的提高了检测速度和检测质量。极大的提高了检测速度和检测质量。


技术研发人员：夏英志 邵宏灿 常亚辉 陈惠丽 胡国平 李楠 王海恩 李辉 刘佳维
受保护的技术使用者：河南城建学院
技术研发日：2022.03.30
技术公布日：2022/5/25