CN103498488B - 一种预应力高强度混凝土管桩桩端阻力测试装置 - Google Patents

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本发明属于阻力测试设备技术领域，涉及一种预应力高强度混凝土管桩桩端阻力测试装置，管桩桩端处制有第一加强钢板，第一加强钢板的底部制有第二加强钢板，第三加强钢板安装在第二加强钢板的底部；第一加强钢板、第二加强钢板和第三加强钢板中心预留孔洞；第三加强钢板的底部中间处制有钢护筒；钢护筒内部安装制有轴力计，轴力计通过螺栓与钢护筒固定连接；钢护筒的外侧面上焊接制有加劲肋；加劲肋的顶部焊接在第三加强钢板的底部；屏蔽导线的一端与轴力计连接，另一端与振弦式频率读数仪连接；其结构简单，操作方便，成本低，测试精度高，操作性强，能够进行实时监测。

Description

一种预应力高强度混凝土管桩桩端阻力测试装置
技术领域：
本发明属于阻力测试设备技术领域，涉及地基基础工程中一种桩端阻力的测试设备，特别是一种预应力高强度混凝土管桩桩端阻力测试装置。
背景技术：
预应力高强度混凝土（PHC）管桩具有承载力高、施工速度快、工效高、工期短、工程造价低的特点，尤其是采用静压法施工的PHC管桩，单桩承载力比锤击法可靠，而且无震动，无噪音，质量稳定，易做到文明施工，安全生产，很适合在市区及其他对噪音有限制的地点施工，也是提高间接经济效益的有效措施，在工程界得到广泛应用。就桩端阻力问题来看，它是桩承载力的重要组成部分，一直被国内外学者所重视。桩端阻力受众多因素（如桩的设置方法、桩的尺寸、穿过土层及持力层的特性、进入持力层深度、加荷速率等）的影响，桩端及其周围土体高度约束的边界条件以及土体本身特殊性质，使得桩端土体与桩相互作用变得十分复杂。目前用于桩端阻力确定的方法有很多，但是由于在端阻力问题中存在着太多的不确定性，而且，桩的极限端阻力标准值与按《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）提供的桩基参数或与勘察报告提供的端阻力参数往往有很大出入。所以，寻求设计一种预应力高强度混凝土管桩桩端阻力测试装置对桩端进行现场测试很有必要。
发明内容：
本发明目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计提供一种采用静压法施工的预应力高强度混凝土管桩桩端阻力测试装置，在桩端安装轴力计，利用振弦式频率读数仪测得频率，然后计算得到桩端阻力。
为了实现上述目的，本发明的主体结构包括管桩、第一加强钢板、第二加强钢板、第三加强钢板、钢护筒、轴力计、加劲肋、螺栓、屏蔽导线和振弦式频率读数仪；管桩桩端处的圆环形钢板底部焊接式制有圆形结构的第一加强钢板，第一加强钢板的底部焊接式制有圆形结构的第二加强钢板，圆形结构的第三加强钢板焊接式安装在第二加强钢板的底部，第一加强钢板和第二加强钢板的直径和管桩的直径相同，第三加强钢板的直径小于第二加强钢板的直径；第一加强钢板、第二加强钢板和第三加强钢板中心预留孔洞，使屏蔽导线能自由通过，第一加强钢板、第二加强钢板和第三加强钢板三块加强钢板叠放增加管桩桩端的局部抗压强度，防止压桩过程中轴力计陷入管桩桩端内腔影响测试结果；第三加强钢板的底部中间处焊接式制有钢护筒；钢护筒的侧壁上预留制有安装螺栓的小孔，钢护筒内部安装制有轴力计，轴力计通过螺栓与钢护筒固定连接；钢护筒的直径大于轴力计的直径，钢护筒的长度小于轴力计的长度；钢护筒的外侧面上焊接制有与第三加强钢板厚度相同的加劲肋，用于增加钢护筒的强度和稳定性；加劲肋的顶部焊接在第三加强钢板的底部，加劲肋不超出第三加强钢板的外边缘；加劲肋采用梯形钢板制成；屏蔽导线的一端与轴力计电信息连接，另一端经过第一加强钢板、第二加强钢板和第三加强钢板中心预留的孔洞及管桩的内空腔与振弦式频率读数仪电信息连接。
本发明的具体测试过程为：
（1）、先将加工好的第一加强钢板、第二加强钢板和第三加强钢板依次与管桩桩端的圆环状钢板焊接在一起，第一加强钢板、第二加强钢板和第三加强钢板中心预留孔洞，便于屏蔽导线自由通过；
（2）、再将钢护筒的一端与第三加强钢板进行焊接，使钢护筒的轴线与管桩的轴线在同一直线上；
（3）、将加劲肋与第三钢板和钢护筒的外侧面焊接，增加钢护筒的强度和稳定性，使加劲肋均匀分布在钢护筒的外侧；
（4）、然后将轴力计放入钢护筒，与轴力计一端相连的屏蔽导线穿过第一加强钢板、第二加强钢板和第三加强钢板三块加强钢板预留的孔洞从管桩桩身的空腔内引出，再将轴力计通过螺栓与钢护筒固定在一起，使轴力计、钢护筒和管桩的轴线在同一直线上，各接触面平整，管桩的受力状态通过轴力计传递到管桩的桩端岩土层；
（5）、最后将管桩引出的屏蔽导线与振弦式频率读数仪电信息连接，外部的静力压桩机安装定位后及时测量轴力计的初始值，并根据仪器编号和设计编号作好记录与保存，在使用过程中保护好仪器；在管桩的压入过程中，利用振弦式频率读数仪读取数据，根据轴力计的参数指标、读取的数据和公式P=Ki(f2-f0 2)先计算得到轴力计所受的压力，其中，P为轴力计所受的压力，单位为kN；Ki为轴力计常数，单位为kN/Hz2；f0为轴力计安装后的初始自振频率，单位为Hz；f为轴力计的检测自振频率，单位为Hz；然后根据公式R=PA/A0计算得到管桩的桩端阻力，实现测量结果，其中，R为管桩的桩端阻力，单位为kN；A为按闭口管桩计算的管桩横截面积，单位为m2；A0为轴力计横截面积，单位为m2。
本发明与现有技术相比，其结构简单，操作方便，成本低，测试精度高，可操作性强，能够进行实时监测。
附图说明：
图1为本发明涉及的主体结构原理示意图。
图2为本发明涉及的管桩桩端放大结构原理示意图。
图3为本发明涉及的管桩桩端横剖面结构原理示意图。
具体实施方式：
下面通过实施例并结合附图对本发明作进一步说明。
实施例：
本发明的主体结构包括管桩1、第一加强钢板2、第二加强钢板3、第三加强钢板4、钢护筒5、轴力计6、加劲肋7、螺栓8、屏蔽导线9和振弦式频率读数仪10；管桩1桩端处的圆环形钢板底部焊接式制有圆形结构的第一加强钢板2，第一加强钢板2的底部焊接式制有圆形结构的第二加强钢板3，圆形结构的第三加强钢板4焊接式安装在第二加强钢板3的底部，第一加强钢板2和第二加强钢板3的直径和管桩1的直径相同，第三加强钢板4的直径小于第二加强钢板3的直径；第一加强钢板2、第二加强钢板3和第三加强钢板4中心预留孔洞，使屏蔽导线9能自由通过，第一加强钢板2、第二加强钢板3和第三加强钢板4三块加强钢板叠放增加管桩1桩端的局部抗压强度，防止压桩过程中轴力计6陷入管桩1桩端内腔影响测试结果；第三加强钢板4的底部中间处焊接式制有钢护筒5；钢护筒5的侧壁上预留制有安装螺栓8的小孔，钢护筒5内部安装制有轴力计6，轴力计6通过螺栓8与钢护筒5固定连接；钢护筒5的直径大于轴力计6的直径，钢护筒5的长度小于轴力计6的长度；钢护筒5的外侧面上焊接制有与第三加强钢板4厚度相同的加劲肋7，用于增加钢护筒5的强度和稳定性；加劲肋7的顶部焊接在第三加强钢板4的底部，加劲肋7不超出第三加强钢板4的外边缘；加劲肋7采用梯形钢板制成；屏蔽导线9的一端与轴力计6电信息连接，另一端经过第一加强钢板2、第二加强钢板3和第三加强钢板4中心预留的孔洞及管桩1的内空腔与振弦式频率读数仪10电信息连接。
本实施例的具体测试过程为：
（1）、先将加工好的第一加强钢板2、第二加强钢板3和第三加强钢板4依次与管桩1桩端的圆环状钢板焊接在一起，第一加强钢板2、第二加强钢板3和第三加强钢板4中心预留孔洞，便于屏蔽导线9自由通过；
（2）、再将钢护筒5的一端与第三加强钢板4进行焊接，使钢护筒的轴线与管桩的轴线在同一直线上；
（3）、将加劲肋7与第三钢板4和钢护筒5的外侧面焊接，增加钢护筒5的强度和稳定性，使加劲肋7均匀分布在钢护筒5的外侧；
（4）、然后将轴力计6放入钢护筒5，与轴力计6一端相连的屏蔽导线9穿过第一加强钢板2、第二加强钢板3和第三加强钢板4三块加强钢板预留的孔洞从管桩1桩身的空腔内引出，再将轴力计6通过螺栓8与钢护筒5固定在一起，使轴力计6、钢护筒5和管桩1的轴线在同一直线上，各接触面平整，使管桩1的受力状态通过轴力计6传递到管桩1的桩端岩土层；
（5）、最后将管桩1引出的屏蔽导线9与振弦式频率读数仪10电信息连接，外部的静力压桩机安装定位后及时测量轴力计6的初始值，并根据仪器编号和设计编号作好记录与保存，在使用过程中保护好仪器；在管桩1的压入过程中，利用振弦式频率读数仪10读取数据，根据轴力计6的参数指标、读取的数据和公式P=Ki(f2-f0 2)先计算得到轴力计6所受的压力，其中，P为轴力计6所受的压力，单位为kN；Ki为轴力计常数，单位为kN/Hz2；f0为轴力计6安装后的初始自振频率，单位为Hz；f为轴力计6的检测自振频率，单位为Hz；然后根据公式R=PA/A0计算得到管桩1的桩端阻力，实现测量结果，其中，R为管桩1的桩端阻力，单位为kN；A为按闭口管桩计算的管桩1横截面积，单位为m2；A0为轴力计横截面积，单位为m2。
本实施例使用的静力压桩机为现有技术中常用的静力压桩机。

Claims (1)

1.一种预应力高强度混凝土管桩桩端阻力测试装置，其特征在于主体结构包括管桩、第一加强钢板、第二加强钢板、第三加强钢板、钢护筒、轴力计、加劲肋、螺栓、屏蔽导线和振弦式频率读数仪；管桩桩端处的圆环形钢板底部焊接式制有圆形结构的第一加强钢板，第一加强钢板的底部焊接式制有圆形结构的第二加强钢板，圆形结构的第三加强钢板焊接式安装在第二加强钢板的底部，第一加强钢板和第二加强钢板的直径和管桩的直径相同，第三加强钢板的直径小于第二加强钢板的直径；第一加强钢板、第二加强钢板和第三加强钢板中心预留孔洞，使屏蔽导线能自由通过，第一加强钢板、第二加强钢板和第三加强钢板三块加强钢板叠放增加管桩桩端的局部抗压强度，防止压桩过程中轴力计陷入管桩桩端内腔影响测试结果；第三加强钢板的底部中间处焊接式制有钢护筒；钢护筒的侧壁上预留制有安装螺栓的小孔，钢护筒内部安装制有轴力计，轴力计通过螺栓与钢护筒固定连接；钢护筒的直径大于轴力计的直径，钢护筒的长度小于轴力计的长度；钢护筒的外侧面上焊接制有与第三加强钢板厚度相同的加劲肋，用于增加钢护筒的强度和稳定性；加劲肋的顶部焊接在第三加强钢板的底部，加劲肋不超出第三加强钢板的外边缘；加劲肋采用梯形钢板制成；屏蔽导线的一端与轴力计电信息连接，另一端经过第一加强钢板、第二加强钢板和第三加强钢板中心预留的孔洞及管桩的内空腔与振弦式频率读数仪电信息连接；采用该装置对预应力高强度混凝土管桩桩端进行阻力测试的具体过程为：
(1)、先将加工好的第一加强钢板、第二加强钢板和第三加强钢板依次与管桩桩端的圆环状钢板焊接在一起，第一加强钢板、第二加强钢板和第三加强钢板中心预留孔洞，便于屏蔽导线自由通过；
(2)、再将钢护筒的一端与第三加强钢板进行焊接，使钢护筒的轴线与管桩的轴线在同一直线上；
(3)、将加劲肋与第三钢板和钢护筒的外侧面焊接，增加钢护筒的强度和稳定性，使加劲肋均匀分布在钢护筒的外侧；
(4)、然后将轴力计放入钢护筒，与轴力计一端相连的屏蔽导线穿过第一加强钢板、第二加强钢板和第三加强钢板三块加强钢板预留的孔洞从管桩桩身的空腔内引出，再将轴力计通过螺栓与钢护筒固定在一起，使轴力计、钢护筒和管桩的轴线在同一直线上，各接触面平整，管桩的受力状态通过轴力计传递到管桩的桩端岩土层；
(5)、最后将管桩引出的屏蔽导线与振弦式频率读数仪电信息连接，外部的静力压桩机安装定位后及时测量轴力计的初始值，并根据仪器编号和设计编号作好记录与保存，在使用过程中保护好仪器；在管桩的压入过程中，利用振弦式频率读数仪读取数据，根据轴力计的参数指标、读取的数据和公式P＝Ki(f2-f0 2)先计算得到轴力计所受的压力，其中，P为轴力计所受的压力，单位为kN；Ki为轴力计常数，单位为kN/Hz2；f0为轴力计安装后的初始自振频率，单位为Hz；f为轴力计的检测自振频率，单位为Hz；然后根据公式R＝PA/A0计算得到管桩的桩端阻力，实现测量结果，其中，R为管桩的桩端阻力，单位为kN；A为按闭口管桩计算的管桩横截面积，单位为m2；A0为轴力计横截面积，单位为m2。
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