CN104631518A - 一种后置传感器开口钢管桩内力监测设备及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种后置传感器开口钢管桩内力监测设备及其方法，包括钢管桩和若干钢槽，所述钢槽在所述钢管桩内部沿钢管桩轴向均匀对称设置，所述钢槽与钢管桩的内壁焊接连接；所述钢槽内后置设有带监测传感器的钢筋及与所述钢筋连接的压浆管。本发明有效避免了打桩过程中由于锤击及摩擦等因素对监测传感器的损坏从而影响其工作性能，最终导致采集数据误差大甚至无法采集数据；能够有效的采集各种环境荷载数据及承载性能检测数据，满足现场和后期分析处理的要求；可用于大直径钢管桩服役运营期动态监测传感器和承载性能检测传感器的安装，提高传感器的有效性、节约传感器安装时间、操作简便迅速安全，且施工工艺简便、可靠、成本低。

Description

一种后置传感器开口钢管桩内力监测设备及其方法
技术领域
本发明涉及一种传感器监测设备，具体是一种后置传感器开口钢管桩内力监测设备及其方法。
背景技术
目前国内钢管桩的监测传感器安装基本都是在打桩之前进行，传感器一般采用螺栓连接或用焊接的方法安装传感器支架固定在桩身表面；在打桩过程中产生拉压应力，这两种方法都不可避免的导致监测传感器的损坏甚至失效，从而使得监测数据无法完整的采集或者误差过大，不能真实反映服役期的钢管桩变形受力的各项监测数据，最终导致无法对钢管桩服役性能进行判定。其中，采用螺栓的方法安装传感器不仅增加了安装难度和安装时间影响施工，也使得钢管桩便面的完整性受到影响，从而导致桩体承载力下降，而且在钢管桩安装过程中，传感器的工作性能不能得到有效的保证，据有关数据统计，在打桩过程中，安装在桩体的传感器失效率高达90％。即使在打桩过程中传感器没有损坏能有效的采集监测数据，但是安装在钢管桩外的传感器在复杂恶劣的服役环境中，受到环境腐蚀侵扰也会导致传感器的失效而无法采集反映钢管桩的实际服役性能的数据。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，针对现有开口钢管桩监测传感器安装的缺陷，本发明提供一种适用于大直径开口钢管桩服役性能监测的设备及其安装方法，能有效的保护监测传感器的工作性能，提高监测数据采集的稳定性，满足获得钢管桩实际服役性能的监测数据的要求。
技术方案：为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种后置传感器开口钢管桩内力监测设备，包括钢管桩和若干钢槽，所述钢槽在所述钢管桩内部沿钢管桩轴向均匀对称设置，在所述钢管桩的轴向方向，所述钢槽的开口边与钢管桩(1)的内壁连接；所述钢槽内设有带监测传感器的钢筋及与所述钢筋连接的压浆管。通过所述压浆管向所述钢槽内部浇注膨胀混凝土，使得所述钢筋上的传感器与钢管桩形成一个封闭的整体。
进一步的，在本发明中，所述钢槽的槽底与所述钢管桩桩底齐平，所述钢槽的槽顶低于所述钢管桩的桩顶。使设备各个部件形成一整体，且便于安装调试，且可避免锤击破坏。
进一步的，在本发明中，所述钢槽的槽顶低于所述钢管桩的桩顶10～20cm。保证钢槽的足够长度，同时预留一定的安装空间，且可避免锤击破坏。
进一步的，在本发明中，所述钢槽的槽底封闭，所述钢槽的槽顶开口。槽底封闭槽顶开口的结构使得内部的带监测传感器的钢筋及与所述钢筋连接的压浆管便于安装且防止其从槽底漏掉脱离设备，影响监测稳定性。
进一步的，在本发明中，所述钢槽的槽底采用钢板进行封闭，所述钢板厚度为10mm～15mm。钢板强度大，保证足够承受上部的压力，防止带监测传感器的钢筋从槽底漏掉脱离设备。
进一步的，在本发明中，所述钢槽的槽底与所述压浆管的底部和钢筋的底部齐平，所述钢筋与所述钢槽等长，所述压浆管的长度比钢筋的长度长5cm～15cm。此种设计便于固定钢筋，并且便于所述压浆管向所述钢槽和所述钢管桩内部浇注膨胀混凝土，使得所述钢筋、钢槽与钢管桩形成一个受力的整体。
进一步的，在本发明中，所述压浆管的直径为20mm～30mm。所述压浆管的直径应适于安装在所述钢槽的空间中，所述压浆管的体积还需满足膨胀混凝土的承载量。
进一步的，在本发明中，所述压浆管与所述钢筋采用卡箍紧密连接，所述卡箍相邻间距为1m～2m。卡箍的尺寸根据监测要求所需的带有监测传感器的钢筋的根数以及所述压浆管的尺寸决定，卡箍的个数根据所述钢管桩的长度决定，保证所述压浆管与所述钢筋能紧密连接，不松动。
进一步的，在本发明中，所述钢槽为等边角钢，边长为50mm～120mm，壁厚为5mm～15mm。等边角钢与所述钢管桩内壁恰好形成封闭三角空间，便于安装。
一种后置传感器开口钢管桩内力监测设备的方法，包括以下步骤：
1)将所述监测传感器预先安装在所述钢筋上；
2)安装已连接有所述钢槽的所述钢管桩；
3)将步骤1)制作好的带有监测传感器的钢筋与所述压浆管捆绑在一起，并放置在所述钢槽内，
4)通过所述压浆管向所述钢槽内浇注膨胀混凝土，即得。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明采用后置传感器钢管桩内力变形监测方法，有效的避免了打桩过程中由于锤击及摩擦等因素对监测传感器的损坏从而影响其工作性能，最终导致采集数据误差大甚至无法采集数据；能够有效的采集各种环境荷载数据及承载性能检测数据，满足现场和后期分析处理的要求。此外，本发明可用于大直径钢管桩服役运营期动态监测传感器和承载性能检测传感器的安装；提高传传感器的有效性、节约传感器安装时间、操作简便迅速安全，且施工工艺简便、可靠、成本低。
附图说明
附图1是本发明后置传感器开口钢管桩内力监测设备的正向剖视图；
附图2是本发明后置传感器开口钢管桩内力监测设备的附图1的俯视图；
附图3是本发明后置传感器开口钢管桩内力监测设备的附图1的仰视图；
附图4是本发明内部带传感器的钢筋和压浆管的结构示意图；
附图5是本发明附图2的详细视图；
附图6是本发明附图1的详细视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如附图1所示，一种后置传感器开口钢管桩内力监测设备，包括钢管桩1和若干钢槽2，钢槽2在钢管桩1内部沿钢管桩1轴向均匀对称设置，在所述钢管桩1的轴向方向，所述钢槽2的开口边与钢管桩1的内壁连接；如附图4所示，钢槽2内设有带监测传感器6的钢筋4及与钢筋4连接的压浆管5。如附图2和附图3所示，钢槽2为等边角钢，边长为50mm～120mm，壁厚为5mm～15mm；如附图1所示，钢槽2的槽底与钢管桩1桩底齐平，钢槽2的槽顶低于钢管桩1的桩顶10cm～20cm；如附图2和附图3所示，钢槽2的槽底封闭，钢槽2的槽顶开口，钢槽2的槽底采用钢板进行封闭，钢板厚度为10mm～15mm；
如附图5所示，钢槽2的槽底与压浆管5的底部和钢筋4的底部齐平，钢筋4与钢槽2等长，压浆管5的长度比钢筋4的长度长5cm～15cm；压浆管5的直径为20mm～30mm，压浆管5与钢筋4采用卡箍7紧密连接，卡箍7相邻间距为2m，卡箍的尺寸根据监测要求所需的带有监测传感器6的钢筋4根数以及压浆管5的尺寸决定，个数根据钢管桩1的长度决定，每间距1m～2m一个。
一种后置传感器开口钢管桩内力监测设备的方法，包括以下步骤：
1)将监测传感器6预先安装在钢筋4上；
2)安装已连接有钢槽2的钢管桩1；
3)将步骤1制作好的带有监测传感器6的钢筋4与压浆管5捆绑在一起，并放置在钢槽2内，
4)在钢槽2内通过压浆管5浇注膨胀混凝土，即得。
实施例1
一种后置传感器开口钢管桩内力监测设备，适用于海上(滩海、深海)及陆上开口钢管桩安装完成之后的服役过程中的动态数据以及承载性能检测数据的采集和监测。
1.1安装监测传感器
将预先制作好的力传感器、测斜管和钢筋计等所需的若干监测传感器6安装固定在钢筋4上，监测传感器6的位置和个数根据监测要求进行安装，并按监测要求的一定间隔安装在相应长度钢筋上，并运行监测系统，测试监测传感器6的工作性能；钢筋4与压浆管5通过铸铁卡箍固定捆绑在一起，压浆管5的直径为25mm，压浆管5的长度比钢筋4的长度长10cm，便于注浆；铸铁卡箍7的尺寸根据监测要求所需的带有监测传感器6的钢筋4根数以及压浆管5的尺寸决定，铸铁卡箍7的个数根据钢管桩1的长度决定，每间距1.5m一个；铸铁卡箍7的位置一般在钢筋4和压浆管5的两端各一个，中点位置一个，两端之间的铸铁卡箍7个数根据钢筋4和压浆管5的长度而定。
1.2钢管桩的安装
在钢管桩1的内壁对称的焊接四个等边角钢作为钢槽2，在钢管桩1的轴向方向，钢槽2的开口边与钢管桩1的内壁焊接连接，等边角钢边长为50mm，壁厚为5mm，角钢尺寸由保证监测传感器6的安装空间和钢管桩1的尺寸决定；如附图1所示，钢槽2的槽底与钢管桩1桩底齐平，钢槽2的槽顶低于钢管桩1的桩顶20cm；将钢槽2的槽底的角钢开口用厚度为10mm的钢板焊接封住，形成槽顶开口，槽底封闭的钢槽2，钢板厚度应根据打桩地点地质情况决定；将已连接有钢槽2的钢管桩1安装到相应地点或海域指定位置，打桩作业。
1.3钢筋的安装
待钢管桩1安装完成后，将捆绑在一起的压浆管5和带有监测传感器6的钢筋4放入钢槽2内，钢槽2的槽底与压浆管5的底部和钢筋4的底部齐平，钢筋4与钢槽2等长。如附图5和附图6所示，监测传感器6通过连接线9与外部的数据采集器8连接，运行监测系统，测试监测传感器6的工作性能。
1.4浇注膨胀混凝土
通过压浆管5向钢槽2内压注膨胀混凝土将钢槽2封闭成型，使钢管桩1与带有监测传感器6的钢筋4形成一个整体。膨胀混凝土根据钢槽2的体积、环境温度等配置适宜的水灰比及其他参数。
1.5采集监测数据
运行监测系统，进行监测数据的采集及分析处理工作。
实施例2
一种后置传感器开口钢管桩内力监测设备，适用于海上(滩海、深海)及陆上开口钢管桩安装完成之后的服役过程中的动态数据以及承载性能检测数据的采集和监测。
2.1安装监测传感器
将预先制作好的力传感器、测斜管和钢筋计等所需的若干监测传感器6安装固定在钢筋4上，监测传感器6的位置和个数根据监测要求进行安装，并按监测要求的一定间隔安装在相应长度钢筋上，并运行监测系统，测试监测传感器6的工作性能；钢筋4与压浆管5通过铸铁卡箍固定捆绑在一起，压浆管5的直径为30mm，压浆管5的长度比钢筋4的长度长15cm，便于注浆；铸铁卡箍7的尺寸根据监测要求所需的带有监测传感器6的钢筋4根数以及压浆管5的尺寸决定；铸铁卡箍7的个数根据钢管桩1的长度决定，每间距2m一个；铸铁卡箍7的位置一般在钢筋4和压浆管5的两端各一个，中点位置一个，两端之间的铸铁卡箍7个数根据钢筋4和压浆管5的长度而定。
2.2钢管桩的安装
在钢管桩1的内壁对称的焊接四个等边角钢作为钢槽2，在钢管桩1的轴向方向，钢槽2的开口边与钢管桩1的内壁焊接连接，等边角钢边长为120mm，壁厚为15mm，角钢尺寸由保证监测传感器6的安装空间和钢管桩1的尺寸决定；如附图1所示，钢槽2的槽底与钢管桩1桩底齐平，钢槽2的槽顶低于钢管桩1的桩顶10cm；将钢槽2的槽底的角钢开口用厚度为15mm的钢板焊接封住，形成槽顶开口，槽底封闭的钢槽2，钢板厚度应根据打桩地点地质情况决定；将已连接有钢槽2的钢管桩1安装到相应地点或海域指定位置，打桩作业。
2.3钢筋的安装
待钢管桩1安装完成后，将捆绑在一起的压浆管5和带有监测传感器6的钢筋4放入钢槽2内，钢槽2的槽底与压浆管5的底部和钢筋4的底部齐平，钢筋4与钢槽2等长。如附图5和附图6所示，监测传感器6通过连接线9与外部的数据采集器8连接，运行监测系统，测试监测传感器6的工作性能。
2.4浇注膨胀混凝土
通过压浆管5向钢槽2内压注膨胀混凝土将钢槽2封闭成型，使钢管桩1与带有监测传感器6的钢筋4形成一个整体。膨胀混凝土根据钢槽2的体积、环境温度等配置适宜的水灰比及其他参数。
2.5采集监测数据
运行监测系统，进行监测数据的采集及分析处理工作。
实施例3
一种后置传感器开口钢管桩内力监测设备，适用于海上(滩海、深海)及陆上开口钢管桩安装完成之后的服役过程中的动态数据以及承载性能检测数据的采集和监测。
3.1安装监测传感器
将预先制作好的力传感器、测斜管和钢筋计等所需的若干监测传感器6安装固定在钢筋4上，监测传感器6的位置和个数根据监测要求进行安装，并按监测要求的一定间隔安装在相应长度钢筋上，并运行监测系统，测试监测传感器6的工作性能；钢筋4与压浆管5通过铸铁卡箍固定捆绑在一起，压浆管5的直径为20mm，压浆管5的长度比钢筋4的长度长5cm，便于注浆；铸铁卡箍7的尺寸根据监测要求所需的带有监测传感器6的钢筋4根数以及压浆管5的尺寸决定，铸铁卡箍7的个数根据钢管桩1的长度决定，每间距1m一个；铸铁卡箍7的位置一般在钢筋4和压浆管5的两端各一个，中点位置一个，两端之间的铸铁卡箍7个数根据钢筋4和压浆管5的长度而定。
3.2钢管桩的安装
在钢管桩1的内壁对称的焊接四个等边角钢作为钢槽2，在钢管桩1的轴向方向，钢槽2的开口边与钢管桩1的内壁焊接连接，等边角钢边长为70mm，壁厚为8mm，角钢尺寸由保证监测传感器6的安装空间和钢管桩1的尺寸决定；如附图1所示，钢槽2的槽底与钢管桩1桩底齐平，钢槽2的槽顶低于钢管桩1的桩顶15cm；将钢槽2的槽底的角钢开口用厚度为12mm的钢板焊接封住，形成槽顶开口，槽底封闭的钢槽2，钢板厚度应根据打桩地点地质情况决定；将已连接有钢槽2的钢管桩1安装到相应地点或海域指定位置，打桩作业。
3.3钢筋的安装
待钢管桩1安装完成后，将捆绑在一起的压浆管5和带有监测传感器6的钢筋4放入钢槽2内，钢槽2的槽底与压浆管5的底部和钢筋4的底部齐平，钢筋4与钢槽2等长。如附图5和附图6所示，监测传感器6通过连接线9与外部的数据采集器8连接，运行监测系统，测试监测传感器6的工作性能。
3.4浇注膨胀混凝土
通过压浆管5向钢槽2内压注膨胀混凝土将钢槽2封闭成型，使钢管桩1与带有监测传感器6的钢筋4形成一个整体。膨胀混凝土根据钢槽2的体积、环境温度等配置适宜的水灰比及其他参数。
3.5采集监测数据
运行监测系统，进行监测数据的采集及分析处理工作。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，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。

Claims (10)

1.一种后置传感器开口钢管桩内力监测设备，其特征在于：包括钢管桩(1)和若干钢槽(2)，所述钢槽(2)在所述钢管桩(1)内部沿钢管桩(1)轴向均匀对称设置，在所述钢管桩(1)的轴向方向，所述钢槽(2)的开口边与钢管桩(1)的内壁连接；所述钢槽(2)内设有带监测传感器(6)的钢筋(4)及与所述钢筋(4)连接的压浆管(5)。
2.根据权利要求1所述的后置传感器开口钢管桩内力监测设备，其特征在于：所述钢槽(2)的槽底与钢管桩(1)的桩底齐平，所述钢槽(2)的槽顶低于所述钢管桩(1)的桩顶。
3.根据权利要求2所述的后置传感器开口钢管桩内力监测设备，其特征在于：所述钢槽(2)的槽顶低于钢管桩(1)的桩顶10cm～20cm。
4.根据权利要求1所述的后置传感器开口钢管桩内力监测设备，其特征在于：所述钢槽(2)的槽底封闭，所述钢槽(2)的槽顶开口。
5.根据权利要求4所述的后置传感器开口钢管桩内力监测设备，其特征在于：所述钢槽(2)的槽底采用钢板进行封闭，所述钢板厚度为10mm～15mm。
6.根据权利要求1所述的后置传感器开口钢管桩内力监测设备，其特征在于：所述钢槽(2)的槽底与所述压浆管(5)的底部和钢筋(4)的底部齐平，所述钢筋(4)与所述钢槽(2)等长，所述压浆管(5)的长度比钢筋(4)的长度长5cm～15cm。
7.根据权利要求1所述的后置传感器开口钢管桩内力监测设备，其特征在于：所述压浆管(5)的直径为20mm～30mm。
8.根据权利要求1所述的后置传感器开口钢管桩内力监测设备，其特征在于：所述压浆管(5)与所述钢筋(4)采用卡箍(7)紧密连接，所述卡箍(7)相邻间距为1m～2m。
9.根据权利要求1至9任一所述的后置传感器开口钢管桩内力监测设备，其特征在于：所述钢槽(2)为等边角钢，边长为50mm～120mm，壁厚为5mm～15mm。
10.一种后置传感器开口钢管桩内力监测设备的方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)将所述监测传感器(6)预先安装在所述钢筋(4)上；
2)安装已连接有所述钢槽(2)的所述钢管桩(1)；
3)将步骤1)制作好的带有监测传感器(6)的钢筋(4)与所述压浆管(5)捆绑在一起，并放置在所述钢槽(2)内，
4)在所述钢槽(2)内通过所述压浆管(5)浇注膨胀混凝土，即得。
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