模拟顶端动态荷载对桩柱结构性能影响的试验系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种模拟顶端动态荷载对桩柱结构性能影响的试验系统及方法，属于建筑工程领域。本发明专利技术所述试验系统包括锚固及索力调整装置、拉索、作动器、紧固连接装置、竖向锚固装置、数据采集及记录装置。本发明专利技术针对桩柱一体结构通过拉索的静态对称预拉力施加结构竖向压力，再利用作动器通过拉索施加动态作用力模拟结构顶端所受水平和竖向动载，通过数据采集及记录装置测量、保存并处理分析试验数据。本发明专利技术结构合理，操作简单，可用于在原位研究顶端动态荷载对桩柱一体结构承载力及变形性能的影响规律，为在动荷载作用下桩柱一体结构承载性能原位检测及试验提供了一种有效手段。

【技术实现步骤摘要】
模拟顶端动态荷载对桩柱结构性能影响的试验系统及方法
本专利技术涉及建筑工程
，尤其涉及一种模拟顶端动态荷载对桩柱结构性能影响的试验系统及方法，可用于在原位量测在竖向或竖向及水平向动态荷载扰动下桩柱一体结构承载力及变形变化，可应用于研究水平、竖向动载作用对结构承载力、变形的影响规律。
技术介绍
桩柱一体结构是由单根柱与桩基连接的常用竖向承载力构件，因其承载力高、经济性好、设计简单、施工方便而被广泛运用于大型桥梁、城市高架之上。在实际工程中，当桩柱一体结构完成灌注施工后，需要在原位进行承载能力检测，但现有的检测装置及相应检测方法，仅能进行竖向承载力静载检测，忽略了真实环境中结构顶端如车辆刹车和撞击等动载扰动作用对结构承载力和变形的影响，而缺乏真实性，易造成一定的安全隐患。
技术实现思路
本专利技术目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种模拟顶端动态荷载对桩柱结构性能影响的试验系统及方法。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种模拟顶端动态荷载对桩柱结构性能影响的试验系统，包括有锚固及索力调整装置、拉索、作动器、紧固连接装置、竖向锚固装置和数据采集及记录装置；所述的数据采集及记录装置包括有应变片、位移计、数据传输线和数据接收终端；所述拉索倾斜对称布置于待测桩柱两侧，拉索上端通过紧固连接装置与待测桩柱上部连接，拉索下端分别与位于待测桩柱两侧的锚固及索力调整装置连接；在所述的拉索上设有作动器，所述作动器出力方向与待测桩柱竖向中轴平行，所述作动器通过数据传输线与数据接收终端相连，从而传输、记录和处理分析作动器加载数据，所述位移计设置于待测桩柱顶端；所述应变片附着于待测桩柱和拉索之上，用于量测附着区域应变，应变片通过数据传输线与数据接收终端相连。所述锚固及索力调整装置和竖向锚固装置采用与地面固接的结构原有基础和临时设置的构筑物。所述的位移计有两个，分别用于量测待测桩柱水平和竖向位移变化。所述的应变片附着于待测桩柱位于地面以上部分中部和底部区域及拉索上、下部三分之一区域。一种模拟顶端动态荷载对桩柱结构性能影响的试验方法，具体包括如下步骤：S1.分别在待测桩柱顶端安装紧固连接装置、水平和竖向的位移计；在待测桩柱地面以上部分中部和底部区域，拉索上、下部三分之一区域设置若干应变片；S2.安装拉索，所述拉索一端连接紧固连接装置，另一端连接锚固及索力调整装置，同时对称预张拉拉索，并在张拉完成后通过锚固及索力调整装置固定；S3.将作动器两端分别与拉索和竖向锚固装置相连，所述作动器通过数据传输线与数据接收终端连接；S4.通过作动器对待测桩柱施加动载，所述数据接收终端通过数据传输线记录作动器的加载数据，通过所述水平和竖向的位移计测量待测桩柱水平和竖向的位移变化，通过所述应变片测量其附着区域的应变，最后得到试验分析结果。利用所述的作动器对称施加作用力分析竖向动载作用对待测桩柱承载力及变形的影响规律；利用所述的作动器对所述拉索施加不对称作用力分析竖向和水平向动载作用对待测桩柱承载力及变形的影响规律。所述的试验分析结果包括预张拉完成后，预张拉力与待测桩柱竖向位移曲线、待测桩柱应力与应变曲线；动载加载完成后，动载与待测桩柱竖向位移、水平位移曲线，待测桩柱应力应变曲线。本专利技术的优点是：本专利技术既可以单独测量桩柱一体结构静态竖向承载力、变形，又可以考虑水平和竖向动态扰动对结构承载力和变形的影响，相较于传统方法，解决了现有检测系统及相应方法仅能单独进行竖向静态荷载检测的不足，更接近于工程实际，提高了实际结构在使用过程中的安全性，且试验系统充分利用原有结构构件，不额外增加试验装置，经济性好，试验方法简单高效，具有较好的可操作性。附图说明图1是本专利技术试验系统图；图2是本专利技术试验系统未安装位移计时俯视图；图3是拉索预拉完成后待测桩柱（4）受力简图，图中拉索拉力F1被分解为F2和F3。图4是待测桩柱（4）对称动载加载受力简图，图中拉索拉力包括预拉力F1和动态荷载F4，F1分别被分解为F2和F3，F4被分解为F5和F6。图5是待测桩柱（4）非对称动载加载受力简图，图中拉索拉力包括预拉力F1和不对称动态荷载F4、F7，F1分别被分解为F2和F3，F4被分解为F5和F6，F7被分解为F8和F9。附图标记说明：1-锚固及索力调整装置2-拉索3-作动器4-待测桩柱5-紧固连接装置6-竖向锚固装置7-地面8-位移计9-应变片10-数据传输线11-数据接收终端。具体实施方式下面将结合本专利技术的实施例对本专利技术技术方案进行更详细地描述，显然所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例中如图1和2所示的试验系统是一种模拟顶端动态荷载对桩柱一体结构性能影响的原位检测系统，其主要包括锚固及索力调整装置1、拉索2、作动器3、紧固连接装置5、竖向锚固装置6、数据采集及记录装置；所述数据采集及记录装置包括应变片9、位移计8、数据传输线10、数据接收终端11。所述拉索2对称布置于待测桩柱4两侧，一端通过紧固连接装置5与待测桩柱4连接，一端与锚固及索力调整装置1连接；所述拉索2上设有作动器3，所述作动器3通过数据传输线10与数据接收终端11相连，从而传输及记录作动器加载数据；所述位移计8设置于待测桩柱4顶端，分别用于量测待测桩柱4水平和竖向位移变化；所述应变片9附着于待测桩柱4和拉索2之上，用于量测附着区域应变。所述待测桩柱4所述锚固及索力调整装置1和竖向锚固装置6采用与地面7固接的结构原有基础和临时设置的构筑物；所述作动器3出力方向与待测桩柱4竖向中轴平行；在上述试验系统基础上，本专利技术实施例还提供一种模拟顶端动态荷载对桩柱一体结构性能影响的原位试验方法，包括如下步骤：S1.分别在待测桩柱4顶端安装紧固连接装置5、水平和竖向位移计8；在待测桩柱4地面7以上部分中部和底部区域，拉索2上、下部三分之一区域设置若干应变片9；S2.安装拉索2，所述拉索2一端连接紧固连接装置5，在另一端通过锚固及索力调整装置1同时对称预张拉拉索2，并在张拉完成后通过锚固及索力调整装置1固定；S3.通过拉索将作动器3两端分别与拉索2和竖向锚固装置6相连，所述作动器3上设有数据传输线10与数据接收终端11连接；S4.试验过程中，作动器3通过拉索2对待测桩柱4施加动载，所述数据采集及记录装置测量和保存试验数据，包括所述数据接收终端11通过数据传输线10记录作动器3加载数据、所述水平和竖向位移计8测量的待测桩柱4位移变化、所述应变片9量测的附着区域应变；具体的，在步骤2中，如图3所示通过所述拉索2对称施加预拉力F1，其中预拉力F1分解为F2和F3；在步骤S4中，如图4所示通过作动器3对所述拉索2对称施加动态作用力F4测量竖向动态扰动对待测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模拟顶端动态荷载对桩柱结构性能影响的试验系统，其特征在于：包括有锚固及索力调整装置、拉索、作动器、紧固连接装置、竖向锚固装置和数据采集及记录装置；/n所述的数据采集及记录装置包括有应变片、位移计、数据传输线和数据接收终端；/n所述拉索倾斜对称布置于待测桩柱两侧，拉索上端通过紧固连接装置与待测桩柱上部连接，拉索下端分别与位于待测桩柱两侧的锚固及索力调整装置连接；在所述的拉索上设有作动器，所述作动器出力方向与待测桩柱竖向中轴平行，所述作动器通过数据传输线与数据接收终端相连，所述位移计设置于待测桩柱顶端；所述应变片附着于待测桩柱和拉索上，应变片通过数据传输线与数据接收终端相连。/n

【技术特征摘要】
1.一种模拟顶端动态荷载对桩柱结构性能影响的试验系统，其特征在于：包括有锚固及索力调整装置、拉索、作动器、紧固连接装置、竖向锚固装置和数据采集及记录装置；
所述的数据采集及记录装置包括有应变片、位移计、数据传输线和数据接收终端；
所述拉索倾斜对称布置于待测桩柱两侧，拉索上端通过紧固连接装置与待测桩柱上部连接，拉索下端分别与位于待测桩柱两侧的锚固及索力调整装置连接；在所述的拉索上设有作动器，所述作动器出力方向与待测桩柱竖向中轴平行，所述作动器通过数据传输线与数据接收终端相连，所述位移计设置于待测桩柱顶端；所述应变片附着于待测桩柱和拉索上，应变片通过数据传输线与数据接收终端相连。


2.根据权利要求1所述的一种模拟顶端动态荷载对桩柱结构性能影响的试验系统，其特征在于：所述锚固及索力调整装置和竖向锚固装置采用与地面固接的结构原有基础和临时设置的构筑物。


3.根据权利要求1所述的一种模拟顶端动态荷载对桩柱结构性能影响的试验系统，其特征在于：所述的位移计有两个，分别用于量测待测桩柱水平和竖向位移变化。


4.根据权利要求1所述的一种模拟顶端动态荷载对桩柱结构性能影响的试验系统，其特征在于：所述应变片分别附着于待测桩柱位于地面以上部分中部和底部区域及拉索上、下部三分之一区域。


5.一种模拟顶端动态荷载对桩柱结构性能影...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴良军，崔林钊，郭杨，鲁俊，乐腾胜，王磊，
申请(专利权)人：安徽省建筑科学研究设计院，
类型：发明
国别省市：安徽;34