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基本信息
- 項(xiàng)目名稱(chēng)：
- 錨桿水平傾斜角度測(cè)量裝置
- 來(lái)源：
- 第十一屆“挑戰(zhàn)杯”國(guó)賽作品
- 小類(lèi)：
- 機(jī)械與控制
- 大類(lèi)：
- 科技發(fā)明制作B類(lèi)
- 簡(jiǎn)介：
- 在深基坑工程施工中，錨孔及錨桿的水平方向傾斜角度控制較難實(shí)現(xiàn)。此外，建筑施工過(guò)程中,由于缺少必要的檢測(cè)工具，工程技術(shù)人員普遍對(duì)深基坑支護(hù)工程重視不足，由此已造成多起工程安全事故，對(duì)工程及周邊的人民生命和財(cái)產(chǎn)造成巨大損失。本文對(duì)錨桿水平傾角測(cè)量裝置技術(shù)研究的應(yīng)用，進(jìn)行了研究和開(kāi)發(fā)工作，設(shè)計(jì)出了便于錨桿水平傾斜角度檢測(cè)的裝置。該錨桿水平傾角測(cè)量裝置以半圓量角器、自由旋轉(zhuǎn)的垂直方向指示針、阻尼旋轉(zhuǎn)的錨桿方向指示針為主要組成部分。其測(cè)量原理巧妙地將水平方向傾斜角度測(cè)量利用重力原理轉(zhuǎn)換為垂直角度測(cè)量，使錨桿的水平傾斜角度測(cè)量更加方便、快捷；在垂直方向指示針和錨桿方向指示針端部設(shè)有游標(biāo)，將測(cè)量精度提高至0.1°，滿(mǎn)足工程施工需要。錨桿水平傾斜角度測(cè)量裝置可提高深基坑錨噴支護(hù)的施工質(zhì)量檢測(cè)效率，保障深基坑施工及周邊居民生命、財(cái)產(chǎn)安全。
- 詳細(xì)介紹：
- 錨桿噴射混凝土支護(hù)是深基坑支護(hù)工程中應(yīng)用廣泛的深基坑支護(hù)方法。以某市為例，我們調(diào)查的61個(gè)深基坑工程，其中有51個(gè)深基坑工程采用的是錨噴支護(hù)方式，占總數(shù)的83.61%。但是錨桿水平傾斜角度的檢測(cè)卻是一個(gè)棘手的問(wèn)題。按照《錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范》（GB50086-2001）中錨桿施工的一般規(guī)定：預(yù)應(yīng)力錨桿的鉆孔軸線(xiàn)與設(shè)計(jì)軸線(xiàn)的偏差不應(yīng)大于3%；預(yù)應(yīng)力錨桿施工中規(guī)定：鉆孔與錨桿預(yù)定方位的允許角偏差為1°-3 °，其它錨桿的鉆孔軸線(xiàn)應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求；按照《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB50330-2002）中錨桿構(gòu)造設(shè)計(jì)中錨孔施工規(guī)定：錨孔偏斜度不應(yīng)大于5%。 錨桿水平傾角測(cè)量?jī)x的發(fā)明目的是為了克服原有深基坑支護(hù)中錨桿水平傾斜角度難以方便測(cè)量的問(wèn)題。該測(cè)量?jī)x結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不僅能夠測(cè)出垂直和平整坡面上的錨桿水平傾斜角度，而且能夠測(cè)量非垂直或不平整坡面上錨桿的水平傾斜角度。在該測(cè)量裝置角度盤(pán)的半圓量角器上設(shè)置一排0°—180o的角度刻度，在角度盤(pán)的半圓量角器圓心處通過(guò)阻尼鉸鏈和自由鉸鏈依次鉸接有錨桿指示針和垂直指示針。錨桿方向指示針以該量角器的圓心為軸，在角度盤(pán)的盤(pán)面上通過(guò)阻尼鉸鏈阻尼旋轉(zhuǎn)指示角度；垂直方向指示針以量角器的圓心為軸，在角度盤(pán)的盤(pán)面上自由旋轉(zhuǎn)指示角度。該裝置使用方便、測(cè)量精確（測(cè)量精度為0.1°，滿(mǎn)足錨桿施工的規(guī)定），受外界自然條件影響小，不消耗能源，可對(duì)錨桿施工及其質(zhì)量檢驗(yàn)提供可靠的水平傾斜角度測(cè)量數(shù)據(jù)。
作品圖片
作品專(zhuān)業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 目的：現(xiàn)有錨桿測(cè)斜儀結(jié)構(gòu)復(fù)雜，測(cè)量時(shí)極易受周?chē)h(huán)境、施工條件等影響，且價(jià)格昂貴，在工程界難以推廣。本產(chǎn)品綜合利用重力學(xué)、角度游標(biāo)、阻尼旋轉(zhuǎn)等原理滿(mǎn)足深基坑錨桿噴混凝土支護(hù)中錨桿水平傾斜角度的方便測(cè)量。 創(chuàng)新點(diǎn)：該測(cè)量裝置將重力學(xué)、角度游標(biāo)原理有機(jī)結(jié)合，將自由旋轉(zhuǎn)與阻尼旋轉(zhuǎn)有機(jī)結(jié)合。在不消耗電能前提下，可方便測(cè)量非垂直或不平整坡面上錨桿的水平傾斜角度，操作不受外界自然條件和施工用電的影響，使用方便、快捷。 技術(shù)關(guān)鍵：實(shí)現(xiàn)不平整坡面上錨桿水平傾斜角度的快速、準(zhǔn)確測(cè)量。 主要技術(shù)指標(biāo)：測(cè)量精度：±0.1°；測(cè)量范圍：0～180°；操作環(huán)境溫度：–15～ 40℃；儲(chǔ)存環(huán)境溫濕度：–10℃ ～ 50℃、0 ～ 80%RH。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 突出技術(shù)特點(diǎn)：無(wú)需固定或安裝，使用方便靈活；將水平傾斜角度測(cè)量轉(zhuǎn)換為垂直角度測(cè)量；指示針端部設(shè)游標(biāo)，精度可達(dá)0.1°，滿(mǎn)足工程精度要求。 技術(shù)方案：本裝置由與半圓量角器直角邊和直尺連體組成的角度盤(pán)，在角度盤(pán)的半圓量角器上設(shè)置一排0-180o的角度刻度；在角度盤(pán)的半圓量角器圓心處由阻尼鉸鏈和自由鉸鏈依次鉸接有錨桿指示針和垂直指示針；錨桿指示針以量角器的圓心為軸阻尼旋轉(zhuǎn)指示角度；垂直指示針以量角器的圓心為軸自由旋轉(zhuǎn)指示角度。垂直指示針適當(dāng)位置設(shè)有重錘。 原有錨桿水平傾角測(cè)量的傾角計(jì)由傳感器、傾斜板和讀數(shù)儀三部分組成。測(cè)斜儀復(fù)雜、昂貴、使用條件要求高，測(cè)量易受周?chē)h(huán)境、施工條件等影響，很難滿(mǎn)足基坑支護(hù)中操作簡(jiǎn)單、實(shí)用、方便的需求。 參考文獻(xiàn)： [1]二灘水電開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司.巖土工程安全監(jiān)測(cè)手冊(cè).第1版.北京：中國(guó)水利水電出版社，1999. 488-493 [2] 魏道垛. 巖土工程應(yīng)用技術(shù)新進(jìn)展. 上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，2002.19-378
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 1. 某大學(xué)2008年學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目立項(xiàng)中總評(píng)分第一名； 2. 2008年通過(guò)某大學(xué)學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目鑒定。 3. 某老師，該學(xué)生. 錨桿水平傾斜角度測(cè)量裝置的應(yīng)用研究. 某大學(xué)土木專(zhuān)輯2009，錄用待刊.
作品所處階段
- 本作品已經(jīng)完成社會(huì)調(diào)查、方案設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)研究、數(shù)據(jù)處理、研制開(kāi)發(fā)和項(xiàng)目鑒定，正處于中試階段。
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 本作品成果的技術(shù)推廣及轉(zhuǎn)讓方式為學(xué)校跟企業(yè)共同合作的方式。
作品可展示的形式
- 本作品的展示方式有實(shí)物、產(chǎn)品、模型、圖紙、現(xiàn)場(chǎng)演示、圖片等。
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 使用說(shuō)明：當(dāng)該作品用于對(duì)垂直邊坡或向外(內(nèi))傾斜的邊坡處的錨桿進(jìn)行水平傾角測(cè)量時(shí)，應(yīng)先將角度盤(pán)的直尺邊順坡緊靠在施工基坑邊坡面上，并使該角度盤(pán)的盤(pán)面置于鉛垂面上，將角度盤(pán)的半圓量角器圓心放在錨桿的軸線(xiàn)上，轉(zhuǎn)動(dòng)錨桿指示針使其與錨桿的軸線(xiàn)方向一致，此時(shí)錨桿指示針?biāo)甘镜慕嵌软槙r(shí)針讀數(shù)為θ1(內(nèi)傾為θ2)；垂直指示針依其重錘作用而自由下垂，其指示所指示的角度順時(shí)針讀數(shù)為θ2 (內(nèi)傾為θ1)。 （1）外傾邊坡：錨桿的水平傾斜角度θ3=90度-θ1+θ2；當(dāng)θ3為正值時(shí)，表明錨桿3向上傾斜，當(dāng)θ3為負(fù)值時(shí)，表明錨桿3向下傾斜。 （2）內(nèi)傾邊坡：錨桿的水平傾斜角度θ3=θ2-θ1-90度；當(dāng)θ3為正值時(shí)，表明錨桿3向上傾斜，當(dāng)θ3為負(fù)值時(shí)，表明錨桿3向下傾斜。 技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)：該測(cè)量裝置將重力、角度原理有機(jī)結(jié)合，將自由旋轉(zhuǎn)與阻尼旋轉(zhuǎn)有機(jī)結(jié)合。在不利用電能前提下，方便測(cè)量非垂直或不平整坡面上錨桿的水平傾斜角度，操作不受外界自然條件和施工用電的影響，使用方便、快捷。
同類(lèi)課題研究水平概述
- 在基坑工程界，尋求既安全又經(jīng)濟(jì)的支護(hù)方案一直困擾著工程技術(shù)人員?？偟恼f(shuō)來(lái)，發(fā)展基坑支護(hù)技術(shù)有如下幾點(diǎn)值得重視： 1.從工程所在區(qū)域地質(zhì)條件出發(fā)，建立深基坑支護(hù)施工方案的優(yōu)選模型，實(shí)現(xiàn)客觀評(píng)選擇優(yōu)； 2.發(fā)展信息化施工技術(shù)，以彌補(bǔ)基坑工程設(shè)計(jì)非確定性因素多、風(fēng)險(xiǎn)性高的缺陷，提高深基坑工程的安全性和經(jīng)濟(jì)性，降低事故率； 3.采取各種預(yù)警措施，預(yù)告移動(dòng)已經(jīng)發(fā)生或者破壞已經(jīng)發(fā)生；同時(shí)還可預(yù)告移動(dòng)或破壞即將發(fā)生； 4.選擇錨桿支護(hù)施工監(jiān)測(cè)儀器時(shí)，最重要的是儀器的可靠性。儀器固有的可靠性應(yīng)該是最簡(jiǎn)易、在安裝的環(huán)境中最耐久、對(duì)氣候條件敏感性最小，并有良好的運(yùn)行性能。 本作品研制過(guò)程中，通過(guò)對(duì)某市61項(xiàng)深基坑支護(hù)工程的支護(hù)方式統(tǒng)計(jì)，采用錨桿作為支護(hù)方式的共51項(xiàng)，占總量的83.61%。因此，錨桿施工管理與檢測(cè)應(yīng)重點(diǎn)研究。 課題組以研究難度大的工程檢測(cè)問(wèn)題為研究課題，團(tuán)隊(duì)參與，分工協(xié)作，完成了“錨桿水平傾斜角度測(cè)量裝置”的兩階段研究，內(nèi)容包括工程調(diào)研、研究論文、作品實(shí)物模型制作三項(xiàng)研究，研究跨度和難度大。 本課題工作量大、研究成果豐富，先后由近10名不同專(zhuān)業(yè)的學(xué)生和4位指導(dǎo)教師參與，共完成61項(xiàng)工程的調(diào)查研究?；顒?dòng)增強(qiáng)了參賽選手的跨學(xué)科知識(shí)，提高了學(xué)生認(rèn)識(shí)問(wèn)題和解決跨學(xué)科問(wèn)題的能力、寫(xiě)作能力和表達(dá)能力、組織能力和與他人溝通的能力。學(xué)生受益面廣，培養(yǎng)鍛煉學(xué)生的社會(huì)成效顯著。
