一种光纤光栅传感检测的桩基荷载试验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种光纤光栅传感检测的桩基荷载试验装置，包括堆载压载装置，其设置在所述桩基荷载试验装置的上方；荷载加载试验装置，检测传感装置，以及数据采集系统，其与所述光纤光栅应变片、光纤光栅温度补偿计及桩底土压力盒分别连接。通过本实用新型专利技术的光纤光栅传感检测的桩基荷载试验装置结合其检测方法，可以克服现有桩基常规监测方法的缺陷和不足，实现了实时和分布式测量、并考虑光纤光栅传感器的温度补偿效应、土压力的直接测量，并能满足对桩基加载的荷载均匀传递。

A pile load test device for FBG sensing

【技术实现步骤摘要】
一种光纤光栅传感检测的桩基荷载试验装置
本技术涉及一种建筑基础结构的试验装置，特别涉及一种光纤光栅传感检测的桩基荷载试验装置。
技术介绍
近些年来，桩基础在建筑基础与基坑围护结构工程中有着广泛的应用，由于高层建筑的不断出现，对下部桩基础的承载力要求也随之提高。如何科学、准确、实时地进行桩基荷载试验并获取桩基荷载变形规律，对建筑结构设计和施工来说是十分重要的。现较常用的桩基荷载试验方法采用桩顶堆载的方式分级加载，大多仅测量桩顶沉降与加载荷载的时程曲线，从而确定桩基的极限承载力。现有较常用的桩基荷载试验测试技术较传统，常规测桩基础的桩身轴力大多采用振弦式钢筋应力计，钢筋应力计是单点测试技术，不能实现实时和分布式测量；即使有少数研究涉及了桩基测试的光纤技术，例如中国专利CN104499512B公开了《一种基桩桩身三维应变和力参数监测系统及其测量方法》，但是未考虑光纤光栅传感器的温度补偿效应。而在桩身安装光纤光栅传感器时，如中国专利CN104499512B公开《一种PHC预制管桩的光纤光栅传感器安装方法》，却未给出现浇钻孔灌注桩的光纤光栅传感器安装方法与保护措施；在设计桩基竖向荷载实验时，大多关注于桩身的应力应变测量，对于桩底的土压力直接测量几乎没有涉及。另外，在进行光纤光栅应力测试时，很多方案忽略了光纤光栅的温度补偿和校正，如中国专利CN104280167该专利技术涉及《一种岩土工程单孔多点光纤光栅空心包体三维应力测试装置》，但是未考虑温度作用对光纤光栅传感器的应变测试补偿和校正；其次，桩基荷载试验中，大多关注于桩基本身受力，对于周围地基土的测试和讨论较少涉及，如CN106049559A介绍了了一种荷载补偿的大直径桩基自平衡方法，但是未考虑对桩基周围地基土的测试与监测，同时加载系统也不能满足对桩基加载的荷载均匀传递。
技术实现思路
本技术的目的为克服上述现有技术的不足，提供了一种光纤光栅传感检测的桩基荷载试验装置。技术方案：为实现上述目的，本技术提供了一种光纤光栅传感检测的桩基荷载试验装置，包括：堆载压载装置，其设置在所述桩基荷载试验装置的上方；荷载加载试验装置，其设置在所述堆载压载装置的下方，包括与所述堆载压载装置相连接的托梁，与所述托梁相连接的第一钢板垫板、设置在所述第一钢板垫板下方并与其连接的球座、与所述球座连接的底部相连接的千斤顶，与所述位千斤顶底部相连接的第二钢板垫板和与所述第二钢板垫板底部相连接的桩帽，其中，所述第二钢板垫板的左右两侧分别设置有一个位移计；检测传感装置，其相连接于所述荷载加载试验装置的底部，包括分别布置在桩基上的光纤光栅应变片、光纤光栅温度补偿计、设置在桩基底部的一对桩底土压力盒以及成对出现并分布在所述试验桩外侧的孔隙水压力计和双向土压力盒；以及数据采集系统，其与所述光纤光栅应变片、光纤光栅温度补偿计及桩底土压力盒分别连接。优选地，上述技术方案中，所述堆载压载装置包括堆载压载、载荷平台以及支墩，所述堆载压载由实心试块构成，堆载压载通过左右两侧的所述支墩支撑，作用在所述载荷平台上。优选地，上述技术方案中，所述球座包括三角架、置于所述三角支架中心轴的荷载纵轴、与所述荷载纵轴相连接并置于所述三角架顶角的荷载横轴、以及与套入所述荷载横轴中部的荷载球头，其中，所述三角架底部与所述第一钢板垫板连接，所述荷载球头的底部与所述千斤顶的顶部连接。优选地，上述技术方案中，所述球座还可以由上支座板、下支座板、球冠衬板、平面四氟滑板、球面四氟滑板及橡胶垫环组成；其中，所述上支座板与第一钢板垫板通过锚固定位套连接，所述下支座板与下部的桩帽构件通过套接有橡胶垫环的螺栓固定连接；所述下支座板与上支座板空隙处设置橡胶防尘挡圈，所述上支座板与球冠衬板之间设置有所述平面四氟滑板以形成第二滑动面，通过球冠衬板与下支座板之间设有球面四氟滑板用于滑动来满足支座转角的需要。优选地，上述技术方案中，所述检测传感装置的桩基包括试验桩、设置在所述试验桩外侧的钢筋笼纵向主筋和包覆在所述钢筋笼纵向主筋外侧的钢筋笼箍筋，在所述钢筋笼纵向主筋的内侧绑扎所述光纤光栅应变片和光纤，同时每根光纤上安装一个所述光纤光栅温度补偿计，桩底对称安装四个所述桩底土压力盒用于测试桩底土压力，桩周两侧对称埋置两组所述双向土压力盒与孔隙水压力计用于测量桩基与土相互做作用后在土体中的压力分布及变化状况。本技术的另一个目的在于提供一种光纤光栅传感检测的桩基荷载试验装置的检测方法，包括如下步骤：步骤一，布置并埋置地基土的检测传感装置：步骤二，桩基荷载试验装置成桩：步骤四，安装堆载压载装置和荷载加载试验装置，将检测传感装置中的光纤光栅应变片、光纤光栅温度补偿计孔隙水压力计、双向土压力盒以及桩底土压力盒连接到数据采集系统，调试系统，记录初始读数；步骤五，试验桩加载试验并实时监测，第二钢板垫板上的位移计实时记录桩顶沉降数据，数据采集系统自动跟踪采集光纤光栅应变片、光纤光栅温度补偿计、孔隙水压力计、双向土压力盒以及桩底土压力盒的传感的数据，直至达到桩基极限承载力，结束测试。优选地，上述技术方案中，在步骤一的布置并埋置地基土的检测传感装置包括两个步骤：步骤A，在试验桩位置的两侧对称埋置两组所述孔隙水压力计和双向土压力盒；步骤B，在桩基的钢筋笼纵向主筋上竖向间隔两米安装一个光纤光栅应变片，相邻光纤光栅应变片之间采用光纤串联的方法进行连接和测试，用于测量桩基轴向应力应变的方法采用了分布式的光纤光栅应变片，且每条光纤上安装一个光纤光栅温度补偿计，用来修正和补偿光纤光栅应变片监测的应变值，在钢筋笼纵向主筋的底部十字对称的焊接四个桩底土压力盒，用于测量桩底压力分布和变化趋势。优选地，上述技术方案中，在步骤二的桩基荷载试验装置成桩中，先确定的试验桩位置，钻孔，取土成孔，将步骤一布置好的检测传感装置以0.1m/s-0.5m/s的下沉速度垂直缓慢放入钻孔中，直到钻孔底部，清孔，从钻孔底部灌注水下混凝土，振捣时避免碰到光纤光栅应变片和光纤光栅温度补偿计，浇筑桩身混凝土时，预留一段钢筋主筋不浇筑混凝土，以备制作桩帽。与现有技术相比，本技术具有如下有益效果：(1)实现了现浇钻孔灌注桩的桩身应力应变的实时分布式测量，克服了传统测量技术如振弦式钢筋应力计，电阻应变片等传统方式不连续，不实时，低精度的缺陷。(2)采用光纤光栅温度补偿计对光纤光栅应变计的测量数据进行补偿，克服了光纤光栅的温度作用对应变测量误差的影响。(3)在桩基测试方法上，增加了桩底土压力盒用于测试桩底土压力，直接测量桩底压力，分析桩身和桩底受力变化规律，改变了传统的依靠桩身轴力测试与加载荷载作差反算桩底土压力的方法。(4)在桩基试验的荷载加载试验装置部分设计上，通过球座的结构改进设置，以球头在向千斤顶上灵活活动自主平衡，克服了桩基加载试验受力不均匀等问题。(5)在桩基测试过程中，增加了对地基土的监测项目设计，设计了一套完整本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光纤光栅传感检测的桩基荷载试验装置，其特征在于，包括：/n堆载压载装置，其设置在所述桩基荷载试验装置的上方；/n荷载加载试验装置，其设置在所述堆载压载装置的下方，包括与所述堆载压载装置相连接的托梁(201)，与所述托梁(201)相连接的第一钢板垫板(202)、设置在所述第一钢板垫板(202)下方并与其连接的球座(203)、与所述球座(203)连接的底部相连接的千斤顶(206)，与所述千斤顶(206)底部相连接的第二钢板垫板(205)和与所述第二钢板垫板(205)底部相连接的桩帽(207)，其中，所述第二钢板垫板(205)的左右两侧分别设置有一个位移计(204)；/n检测传感装置，其相连接于所述荷载加载试验装置的底部，包括分别布置在桩基上的光纤光栅应变片(106)、光纤光栅温度补偿计(108)、设置在桩基底部的一对桩底土压力盒(111)以及成对出现并分布在试验桩(107)外侧的孔隙水压力计(109)和双向土压力盒(110)；/n以及数据采集系统，其与所述光纤光栅应变片(106)、光纤光栅温度补偿计(108)及桩底土压力盒(111)分别连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种光纤光栅传感检测的桩基荷载试验装置，其特征在于，包括：
堆载压载装置，其设置在所述桩基荷载试验装置的上方；
荷载加载试验装置，其设置在所述堆载压载装置的下方，包括与所述堆载压载装置相连接的托梁(201)，与所述托梁(201)相连接的第一钢板垫板(202)、设置在所述第一钢板垫板(202)下方并与其连接的球座(203)、与所述球座(203)连接的底部相连接的千斤顶(206)，与所述千斤顶(206)底部相连接的第二钢板垫板(205)和与所述第二钢板垫板(205)底部相连接的桩帽(207)，其中，所述第二钢板垫板(205)的左右两侧分别设置有一个位移计(204)；
检测传感装置，其相连接于所述荷载加载试验装置的底部，包括分别布置在桩基上的光纤光栅应变片(106)、光纤光栅温度补偿计(108)、设置在桩基底部的一对桩底土压力盒(111)以及成对出现并分布在试验桩(107)外侧的孔隙水压力计(109)和双向土压力盒(110)；
以及数据采集系统，其与所述光纤光栅应变片(106)、光纤光栅温度补偿计(108)及桩底土压力盒(111)分别连接。


2.根据权利要求1所述的光纤光栅传感检测的桩基荷载试验装置，其特征在于，所述堆载压载装置包括堆载压载(101)、载荷平台(102)以及支墩(104)，所述堆载压载(101)由实心试块构成，堆载压载(101)通过左右两侧的所述支墩(104)支撑，作用在所述载荷平台(102)上。


3.根据权利要求1所述的光纤光栅传感检测的桩基荷载试验装置，其特征在于，所述球座(203)包括三角架(2031)、置于三角支架中心轴的荷载纵轴(2032)、与所述荷载纵轴(2032)相连接并置于所述三角架(2031)顶角的荷载横轴(2033)、以及与套入所述荷载横轴(2033)中部的荷载球头(2034)，其中，所述三角架(2031)底部与所述第一钢板垫板连接，所述荷载球头(2034)的底部与所述千斤顶(206)的顶部连接。


4.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈枝东，陆钊，张领帅，陈敏华，陈锐，吕虎，
申请(专利权)人：深圳宏业基岩土科技股份有限公司，哈尔滨工业大学深圳，深圳市港科岩土工程技术咨询有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44