混凝土灌注桩桩周温度场分布测量试验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了混凝土灌注桩技术领域的一种混凝土灌注桩桩周温度场分布测量试验装置及方法，旨在解决现有技术中桩周温度场的检测成本高，检测精度低的技术问题。土槽安装在隔热底座上，隔热顶板安装在土槽上，土槽外面包裹隔热层，中心有混凝土灌注桩，土槽与混凝土灌注桩之间填充土壤，混凝土灌注桩内部设置混凝土温度传感器，土壤内部设置土壤温度传感器，混凝土温度传感器和土壤温度传感器将检测数据传输给数据记录计算机。本发明专利技术所述装置及方法可在实验室中模拟多种土质环境及混凝土桩，降低检测成本，灵活性与经济性得以提升，测量过程由计算机控制，测量精度高；采用隔热材料，显著地改善了实验室环境温度对温度场分布情况的影响。

Testing Device and Method for Measuring Temperature Distribution around Concrete Cast-in-place Pile

【技术实现步骤摘要】
混凝土灌注桩桩周温度场分布测量试验装置及方法
本专利技术属于混凝土灌注桩
，具体涉及一种混凝土灌注桩桩周温度场分布测量试验装置及方法。
技术介绍
挤扩支盘灌注桩是一种新型桩基技术，是由桩身、底盘、中盘、顶盘以及数个分支组成，其兼顾了经济效益和施工难度两方面的要求。相较于普通的混凝土灌注桩，支盘桩在实际应用中有更好的力学性能，适应性强，可以节省基础费用，缩短工期可产生显著的经济效益。挤扩支盘桩的支盘根本性地改变了桩基的受力机理，提高了桩基的承载能力、防变形等性能。因此挤扩支盘桩身承载力很大程度上依赖于支盘的成盘直径和质量。而支盘桩成桩过程都在隐蔽的地方，难以检测施工过程和成桩质量。而桩基是建筑物的基础，一旦基础失稳，就会造成整体建筑物的破坏，检测桩基的重要性不言而喻。目前，检测桩基的方法主要有低应变法、声波透射法、钻芯法、高应变法等。现有的方法如低应变法会因灌注桩的横向尺寸效应，会造成响应波形的失真，桩径越大，失真越严重。又如声波透射法给甲方增加了检测费用和埋制声波管的麻烦，且检测效率低，检测范围小。鉴于现有桩基检测方法的不全，本专利技术公开了一种用于实验室中混凝土灌注桩桩周温度场分布测量试验装置，通过借助仪器将混凝土灌注于土槽中来模拟混凝土灌注桩桩柱。通过联接温湿度等一系列传感器，来实现观测和记录不同土体参数条件下灌注桩中砼因水化释放的热量在时间和空间上的传递和分布，与理论得出的传递和分布关系进行比较和校正，得出一套切实可行可以用于生产实践的有关于灌注桩桩身热量分布和传递关系的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种混凝土灌注桩桩周温度场分布测量试验装置及方法，以解决现有技术中桩周温度场的检测成本高，检测精度低的技术问题。为达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种混凝土灌注桩桩周温度场分布测量试验装置，包括隔热底座，土槽安装在隔热底座上，隔热顶板安装在土槽上，所述土槽外面包裹隔热层，所述土槽的中心有混凝土灌注桩，土槽与混凝土灌注桩之间填充土壤，所述混凝土灌注桩内部设置多个混凝土温度传感器，所述土壤内部设置多个土壤温度传感器，所述混凝土温度传感器和土壤温度传感器将检测数据传输给数据记录计算机，所述数据记录计算机通过外部温度传感器获得环境温度。所述混凝土灌注桩包括无钢筋笼混凝土灌注桩、有钢筋笼混凝土灌注桩；当采用有钢筋笼混凝土灌注桩时，钢筋笼上设置钢筋温度传感器，钢筋温度传感器将检测数据传输给数据记录计算机。所述土壤包括砂土和/或黏土。所述土壤的填充高度与土槽等高。所述土槽是一面封底一面不封底的圆筒形亚克力箱子。还包括环状水管，环状水管安装在土槽内部，环状水管通过两个端口连接外部水源，用于制造处于饱和态的土壤。一种混凝土灌注桩桩周温度场分布测量方法，包括以下步骤：组装试验装置，包括将土槽安装在隔热底座上、在土槽外围包裹上隔热层，将混凝土灌注器固定在土槽中心、安装环状水管；填充土壤，包括根据试验要求选择配制填土，并调整填土的含水量；制作混凝土灌注桩，包括根据试验要求确定是否安装钢筋笼，准备符合要求的混凝土，向混凝土灌注器内注入混凝土后取出混凝土灌注器；安装温度传感器，包括根据试验要求安装土壤温度传感器、混凝土温度传感器、钢筋温度传感器；将隔热顶板安装在土槽上，将包括外部温度传感器在内的各温度传感器连接至数据记录计算机，开始数据采集；改变试验条件，重复上述步骤；分析试验数据。所述填充土壤的方法包括：填混合土时，将已确定各类土体参数的填土均匀搅拌，并均匀铺设于土槽与混凝土灌注器之间；填砂土时，采用落雨法制备不同密实度的砂土；填黏土时，采用预压固结法制备不同超固结比的黏土；填充土壤的高度与土槽相等。所述调整填土的含水量的方法是：若试验设计土体为非饱和态，先使用土壤湿度计测量土槽中各处的含水量，并根据已知的土体参数计算土体饱和度，判断是否为非饱和态，然后检查含水量分布是否均匀，如果含水量分布尚未达到均匀，重新处理试验所用的填土直至含水量分布达到均匀为止；若试验设计土体为饱和态，将置于土槽中的环状水管的两个端口连接外部水源，使得土体缓慢充水至砂面以上，此时保持水头恒定，使土体充分饱和并静置固结24小时以上。所述混凝土温度传感器、钢筋温度传感器、土壤温度传感器的安装深度相等且均位于混凝土灌注桩的某一条半径上。与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果：（1）本专利技术所述混凝土灌注桩桩周温度场分布测量试验装置及方法可在实验室中模拟多种土质环境及混凝土桩，大大降低检测成本，灵活性与经济性得以提升，测量过程由计算机控制，测量精度高；（2）本专利技术所述混凝土灌注桩桩周温度场分布测量试验装置采用隔热材料，显著地改善了实验室环境温度对温度场分布情况的影响，大大提升试验的精确性。附图说明图1是本专利技术实施例提供的一种混凝土灌注桩桩周温度场分布测量试验装置及方法的圆柱形混凝土桩灌注后的热传递水平剖面示意图；图2是本专利技术实施例提供的一种混凝土灌注桩桩周温度场分布测量试验装置及方法的圆柱形混凝土桩灌注后的热传递垂直剖面示意图；图3是本专利技术实施例提供的一种混凝土灌注桩桩周温度场分布测量试验装置的立体剖面示意图；图4是本专利技术实施例提供的一种混凝土灌注桩桩周温度场分布测量试验装置的环状水管示意图；图5是本专利技术实施例提供的一种混凝土灌注桩桩周温度场分布测量试验装置的有钢筋笼的垂直剖面示意图；图6是通过本专利技术实施例得出的混凝土灌注桩桩径为R=0.1m时的温度历时曲线；图7是通过本专利技术实施例得出的混凝土灌注桩桩径为R=0.15m时的温度历时曲线；图8是通过本专利技术实施例得出的桩径为R=0.1m的混凝土灌注桩在不同分析时长下的温度分布曲线；图中：1.隔热底座；2.隔热顶板；3.土槽；4.隔热层；5.混凝土灌注桩；6.混凝土温度传感器；7.土壤温度传感器；8.外部温度传感器；9.钢筋温度传感器；10.数据记录计算机；11.环状水管。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。需要说明的是，在本专利技术的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图中所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术而不是要求本专利技术必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。本专利技术描述中使用的术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”指的是附图中的方向，术语“内”、“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。如图3、图4、图5所示，一种用于实验室中混凝土灌注桩桩周温度场分布测量试验装置，包括混凝土灌注桩，隔热底座，隔热顶板，土槽和隔热层。土槽安装在隔热底座上，隔热顶板安装在土槽上，土槽外面包裹隔热层，隔热底板、隔热顶板、隔热层采用的是隔热性良好的同种EPE珍珠棉材料，隔热材料可以使装置内的温度在试验过程中不受环境温度波动的影响。土槽的中心有混凝土灌注桩，混凝土灌注桩内部设置多个混凝土温度传感器，用于实时测量混凝土灌注桩不同部位是温度；当混凝土灌注桩内设有钢筋笼时，钢筋笼上设置钢筋温度传感器用于测量钢筋笼中钢筋的实时温度。土槽与混凝土灌注桩之间填充符合试验要求的土壤，包括砂土、黏土、混合土，土壤内部设置多个土本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混凝土灌注桩桩周温度场分布测量试验装置，其特征是，包括隔热底座，土槽安装在隔热底座上，隔热顶板安装在土槽上，所述土槽外面包裹隔热层，所述土槽的中心有混凝土灌注桩，土槽与混凝土灌注桩之间填充土壤，所述混凝土灌注桩内部设置多个混凝土温度传感器，所述土壤内部设置多个土壤温度传感器，所述混凝土温度传感器和土壤温度传感器将检测数据传输给数据记录计算机，所述数据记录计算机通过外部温度传感器获得环境温度。

【技术特征摘要】
1.一种混凝土灌注桩桩周温度场分布测量试验装置，其特征是，包括隔热底座，土槽安装在隔热底座上，隔热顶板安装在土槽上，所述土槽外面包裹隔热层，所述土槽的中心有混凝土灌注桩，土槽与混凝土灌注桩之间填充土壤，所述混凝土灌注桩内部设置多个混凝土温度传感器，所述土壤内部设置多个土壤温度传感器，所述混凝土温度传感器和土壤温度传感器将检测数据传输给数据记录计算机，所述数据记录计算机通过外部温度传感器获得环境温度。2.根据权利要求1所述的混凝土灌注桩桩周温度场分布测量试验装置，其特征是，所述混凝土灌注桩包括无钢筋笼混凝土灌注桩、有钢筋笼混凝土灌注桩；当采用有钢筋笼混凝土灌注桩时，钢筋笼上设置钢筋温度传感器，钢筋温度传感器将检测数据传输给数据记录计算机。3.根据权利要求1所述的混凝土灌注桩桩周温度场分布测量试验装置，其特征是，所述土壤包括砂土和/或黏土。4.根据权利要求1所述的混凝土灌注桩桩周温度场分布测量试验装置，其特征是，所述土壤的填充高度与土槽等高。5.根据权利要求1所述的混凝土灌注桩桩周温度场分布测量试验装置，其特征是，所述土槽是一面封底一面不封底的圆筒形亚克力箱子。6.根据权利要求1所述的混凝土灌注桩桩周温度场分布测量试验装置，其特征是，还包括环状水管，环状水管安装在土槽内部，环状水管通过两个端口连接外部水源，用于制造处于饱和态的土壤。7.一种混凝土灌注桩桩周温度场分布测量方法，其特征是，包括以下步骤：组装试验装置，包括将土槽安装在隔热底座上、在土槽外围包裹上隔热层，将混凝土灌注器固定在土槽中心、安装环状水管；填充土壤，包括根...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺瑞，潘立峻，史康，薛仕磊，吴佳鑫，林寅森，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32