CN103541377B - 全过程可控式位移调节装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种全过程可控式位移调节装置，包括用于测量桩基与筏板相对变形量的变形标识杆、注浆管和设置在桩基与筏板之间的全过程可控式位移调节器；所述位移调节器包括缸体、底座和伸缩元件和填充材料，所述伸缩元件设置在筏板下面，底座设置在桩基上面，伸缩元件位于由缸体围成的腔体内；所述注浆管预埋于筏板内，所述变形标识杆下部与桩顶相连，上部穿过所述注浆管并露出筏板外；所述伸缩元件卡设在缸体上，所述填充材料填充在缸体与伸缩元件之间，所述缸体底部设置有加热装置以及导出孔。本发明具备支承刚度可全过程自由调节的特点，该特点可用于桩土共同作用、建筑物筏板变刚度设计以及建筑物旧桩的重复利用等领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种建筑工程中自由调节接触点之间位移的装置，尤其是指全过程可控式桩端位移调节装置。
背景技术
随着城市用地的日益紧张和建筑施工技术的不断发展，高层建筑日益增多。尤其是近来高层建筑呈现出多塔、大底盘的新特点，多幢高塔建筑紧密相邻，建筑物下部裙楼、地下室连成一片。因而整个建筑物的荷载分布极其不均匀，产生较大的沉降和差异沉降。即使是单橦建筑物，由于群桩效应、地质条件复杂、设计方法不合理等因素的影响，差异沉降仍然很难避免。差异沉降是导致基础内力和上部结构次应力增大的根源所在。过大的差异沉降不仅影响建筑物的正常使用，甚至会给建筑物带来一定的安全隐患。由于目前设计理论的不完善和倾向保守，为减少建筑物的差异沉降，通常的方法是提高上部结构刚度、增加筏板厚度以及一味倾向于将桩基直接嵌入基岩。这样的设计方法不仅不科学，而且在很大程度上增加了工程造价造成资源的浪费。
由桩土共同作用的桩筏基础理论研究可知，不同的上部结构、地基、基础与筏板的刚度分布均会对建筑物的内力与变形产生影响。若仅通过调整上部结构刚度来控制基础差异沉降不经济且较难实现，而通过增加筏板刚度来控制差异沉降的效果并不明显且代价很大。因此对基础（桩筏）与地基构成的支承体支承刚度进行合理、可控的调整才是控制差异沉降设计的最为有效的方法。
控制基础差异沉降主要有两种实现途径，其一可以调整地基土的刚度；其二可以调整桩基的支承刚度。对于桩筏基础而言，则以调整桩基支承刚度的方式为主，通过调整布桩方式或改变基桩自身参数（桩长、桩径、桩距）从而达到基础优化和控制差异沉降的目的。但是，布桩方式受地质条件和上部结构形式的影响较大，很难获得理想的支承刚度分布，具有一定的局限性。
此外，复合桩基是以控制沉降充分发挥地基土承载力为目标，地基土承载力得以充分发挥的前提是桩和土的变形协调，但是当桩端具有较好的持力层时，桩基无法向下刺入，筏板下良好土层的承载力得不到利用。因此，持力层较好的桩基础，特别是端承桩基如何充分利用良好的地基土承载力成为桩土共同作用理论应用的一大难题。
对此，宰金珉、周峰提出通过在桩顶安装自适应位移调节器（专利号：ZL200520071955）的方式进行复合桩基设计，并将复合桩基理论拓展到广义复合桩基理论的范畴。自适应位移调节器是专门研制的用于桩顶位移调节的装置，通过在桩顶安装位移调节器的方式达到对支承刚度的合理分布，可显著减小基础的不均匀沉降。同时，利用位移调节器自身的变形（位移调节范围大约3～10cm），使得桩产生相对的“刺入”变形，从而保证桩、土的变形协调。因为位移调节器的刚度可以根据需要自行设定，所以桩基支承刚度的分布不再受地质条件的束缚，具有广泛的适应性。
目前已研制的位移调节器其刚度无法再进行二次调整，刚度设定依赖于设计计算的准确性，因此桩基支承刚度分布很难达到最优化状态。离零差异沉降控制目标还有一定的距离，而且也无法实现施工全过程调控的动态优化设计。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术的不足，而提供一种结构简单、使用方便的全过程可控式位移调节装置。
本发明采用的技术方案为：一种全过程可控式位移调节装置，包括用于测量桩基与筏板相对变形量的变形标识杆、注浆管和设置在桩基与筏板之间的位移调节器；
所述位移调节器包括缸体、底座和伸缩元件和填充材料，所述伸缩元件设置在筏板下面，底座设置在桩基上面，伸缩元件位于由缸体围成的腔体内；
所述注浆管预埋于筏板内，所述变形标识杆下部与桩顶相连，上部穿过所述注浆管并露出筏板外；
所述伸缩元件卡设在缸体上，所述填充材料填充在缸体与伸缩元件之间，所述缸体底部设置有加热装置以及导出孔。
作为优选，所述填充材料为固体石蜡、低熔点金属、硬质橡胶或可塑型树脂。
作为优选，所述加热装置采用加热管或电炉丝。
作为优选，所述加热管采用2根以上（如：3根、4根、5根）平行或环形布置。
作为优选，所述填充材料的填充高度根据变形调节设计值设置为3～20cm。
作为优选，所述导出孔的孔径根据需要设置为1～3mm。
本发明全过程可控式位移调节装置设置在桩基与筏板之间，用来调节桩基与筏板的相对变形。
有益效果：本发明公开的全过程可控式位移调节装置，将桩基与筏板分离，用来调节支承刚度，以此弥补复合桩基沉降的差异，消除沉降差异所产生的影响。本发明具备支承刚度可全过程自由调节的特点，该特点可用于桩土共同作用、建筑物筏板变刚度设计以及建筑物旧桩的重复利用等领域。
附图说明
图1是本发明全过程可控式位移调节装置的结构示意图。
图2是本发明全过程可控式位移调节器的结构示意图。
图中：1、全过程可控式位移调节器，2、变形标识杆，3、侧板，4、底座，5、上盖板，6、注浆管，7、筏板，8、桩基，9、伸缩元件，10、填充材料，11、加热装置，12、导出孔，13、缸体。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
如图1和2所示：一种全过程可控式位移调节装置，包括用于测量筏板7与桩基8相对变形量的变形标识杆2、注浆管6和设置在筏板7与桩基8之间的位移调节器；
所述位移调节装置包括上盖板5、侧板3、底座4和位移调节器1，所述上盖板5设置在筏板7下面，底座4设置在桩基8上面，位移调节器1位于由上盖板5、侧板3和底座4围成的腔体内；所述注浆管6预埋于筏板7内，所述变形标识杆2下部与桩顶相连，上部穿过所述注浆管6并露出筏板7外；所述位移调节器1包括缸体13、伸缩元件9和填充材料10，所述伸缩元件9卡设在缸体13上，所述填充材料10填充在缸体13与伸缩元件9之间，所述缸体13底部设置有加热装置11以及导出孔12。
所述填充材料10为固体石蜡、低熔点金属、硬质橡胶或可塑型树脂。所述加热装置11采用加热管或电炉丝。所述加热管采用2根以上（如：3根、4根、5根）平行或环形布置。所述填充材料10的填充高度根据变形调节设计值设置为3～20cm。所述导出孔12的孔径根据需要设置为1～3mm。具体为：根据计算所得的桩支承刚度以及所需调节位移量，计算出固体石蜡的填充高度，然后再根据调节需要设置加热管数量（或电炉丝功率）以及导出孔的孔径。
应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。
Claims (1)
1.一种全过程可控式位移调节装置，其特征在于：包括用于测量桩基与筏板相对变形量的变形标识杆、注浆管和设置在桩基与筏板之间的位移调节器；
所述位移调节器包括缸体、底座和伸缩元件和填充材料，所述伸缩元件设置在筏板下面，底座设置在桩基上面，伸缩元件位于由缸体围成的腔体内；
所述注浆管预埋于筏板内，所述变形标识杆下部与桩顶相连，上部穿过所述注浆管并露出筏板外；
所述伸缩元件卡设在缸体上，所述填充材料填充在缸体与伸缩元件之间，所述缸体底部设置有加热装置以及导出孔；
所述填充材料为固体石蜡、低熔点金属、硬质橡胶或可塑型树脂；
所述加热装置采用加热管或电炉丝；
所述加热管采用2根以上平行或环形布置；
所述填充材料的填充高度根据变形调节设计值设置为3～20cm；
所述导出孔的孔径根据需要设置为1～3mm。
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