CN108797658A - 一种装配式混凝土预制管桩检测装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种装配式混凝土预制管桩检测装置，所述检测装置包括左检测台立柱、右检测台立柱、水平横梁、纵向负载模拟装置、水平负载模拟装置、混凝土预制管、预制管底座、高频冲击座，所述混凝土预制管内设填芯区，填芯区的内壁四周设置有螺旋填芯箍筋，螺旋填芯箍筋和填芯区纵向钢筋绑定连接，填芯区纵向钢筋穿过连接钢板和预制管底座的连接，预制管底座内设置有和连接钢板固定连接的数个锚固钢筋。本发明的优点是：安全可靠可直接模拟混凝土预制管桩不同情况的加载试验，评估构造抗震性能，并结合监测传感贴片监测数据进行相关对比试验，可以实现混凝土预制管桩构造在不同的构件组成和载荷加载条件下出现的不同的情况模拟。

Description

一种装配式混凝土预制管桩检测装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种建筑施工检测装置，更具体的说，是涉及一种装配式混凝土预制管桩检测装置及其使用方法。

背景技术

随着建筑业的发展，高层、超高层建筑越来越多，预应力混凝土管桩是作为建筑物的地基材料，使用管桩可以大幅度的降低做地基的成本。目前，混凝土预制管桩在高层建筑、道路、桥梁、港口、码头等工程中得到了广泛的应用，故研究混凝土预制管桩在竖向荷载和水平荷载及不同频率振动的受力传递机理和破坏规律有着重大意义，为了更深入的研究混凝土预制管桩的工作性能，需要对其进行现场载荷试验，并对桩身的应力应变进行检测，从而精确获得混凝土预制管桩实时检测数据，进而对混凝土预制管桩进行优化。

经检索CN201210476519.8一种PHC管桩试桩应力、应变检测的方法，利用了光纤光栅传感器的优点，并结合铠装光纤的特点，整体形成一条检测线，具有简单、可行、高效等优点。仅提供一个检测工具无法模拟现实使用混凝土预制管桩加载的载荷。

CN201310326927.X一种检测预应力混凝土管桩水平应力的方法，其包括：制作预应力混凝土管桩的钢筋骨架；制作混凝土应力感应器预制块；在钢筋骨架的中部设置有与钢筋骨架的竖直轴垂直的支撑件；混凝土应力感应器预制块放置在密封盒体内；向钢筋骨架浇灌混凝土，向支撑件的顶部和底部分别浇灌混凝土，将预埋混凝土应力感应器的预应力混凝土管桩放置在高温高压釜中养护；检测预应力混凝土管桩的应力，克服了现有技术中混凝土应力传感器无法预埋在混凝土管桩中的问题，加快了检测效率，提高了检测精度。公开了应力感应器如何预埋的问题，并没有给出如何检测并对混凝土预制管桩进行优化的技术解决方案。

CN201510639611.5钢管混凝土管桩高应变检测方法，包括如下步骤：在距钢管混凝土管桩桩顶1倍～3倍直径处管桩内外侧即管桩外侧的钢管外壁和管桩内侧的混凝土侧内壁分别设置两对高应变检测传感器，其包括冲击力传感器和冲击响应传感器，并通过导线连接到高应变检测仪器；锤击钢管混凝土管桩桩顶；利用高应变检测传感器来检测锤击桩顶作用下混凝土的波动信号，利用安装在管桩外侧钢管上的高应变检测传感器来检测锤击作用下钢管的波动信号；计算钢管混凝土管桩纵波波速并修正计算单桩承载力和桩身完整性系数。本发明解决两种材料组成的钢管混凝土管桩在锤击作用下高应变检测传感器安装和纵波波速的计算问题，并修正单桩承载力和桩身完整性系数。该专利公开了纯理论的检测计算方法，对如何进行检测并并对混凝土预制管桩进行优化的具体实现过程没公开。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，而提供一种结构简单、实用性强的一种装配式混凝土预制管桩检测装置。

本发明的一种装配式混凝土预制管桩检测装置，所述检测装置包括左检测台立柱、右检测台立柱、水平横梁、纵向负载模拟装置、水平负载模拟装置、混凝土预制管、预制管底座、高频冲击座，所述混凝土预制管内设填芯区，填芯区的内壁四周设置有螺旋填芯箍筋，螺旋填芯箍筋和填芯区纵向钢筋绑定连接，填芯区纵向钢筋穿过连接钢板和预制管底座的连接，预制管底座内设置有和连接钢板固定连接的数个锚固钢筋，所述预制管底座有C40混凝土浇筑形成，监测传感贴片安装在填芯区纵向钢筋上且布置间距为200mm、监测传感贴片安装在锚固钢筋上且布置间距为250mm，所有的监测传感贴片通过信号导线和数据采集模块连接，数据采集模块通过通讯模块和数据监测数据库连接，数据监测数据库存储在计算机终端，所述预制管底座通过地脚螺栓安装在检测装置的混凝土基础固定连接，混凝土基础的中间部位设置有一个安装空间放置高频冲击座，高频冲击座和预制管底座接触连接，高频冲击座通过连接法兰和冲击器连接，冲击器通过液压管道和高频换向阀连接，高频换向阀的转轴和液压马达连接，液压马达通过液压管道和副泵、油箱连接，高频换向阀通过液压管道和主泵连接，主泵和电机连接，主泵和高频换向阀液压管道上安装有蓄能缓冲器及主溢流阀；混凝土预制管的上半段通过连接装置和水平负载模拟装置连接，水平负载模拟装置安装在左检测台立柱且通过液压管道和二号换向阀连接，混凝土预制管的上表面和纵向负载模拟装置接触连接，纵向负载模拟装置通过连接法兰安装在水平横梁的下表面且通过液压管道和一号换向阀，水平横梁安装在左检测台立柱和右检测台立柱的上方。

所述一号换向阀、二号换向阀为三位四通电磁换向阀，常态为开启状态，当液压系统的压力和流量变化值达到系统设定值时，三位四通电磁换向阀为闭合状态。

一种装配式混凝土预制管桩检测装置的使用方法，所述使用方法包括以下步骤；

步骤1、确定装配式混凝土预制管桩的结构设计；根据装配式混凝土预制管桩的结构设计，建立装配式混凝土预制管桩三维模型，对三维模型进行各相载荷的施加，计算装配式混凝土预制管桩在实际应用过程中能够承受的形变极限载荷大小和容易发生变形的薄弱点，优化预制管桩的结构设计，再确定监测传感器数量和位置同时根据装配式混凝土预制管桩需要施加的载荷大小，确定纵向负载模拟装置、水平负载模拟装置的型号及配套液压系统部件的型号；

步骤2、制作装配式混凝土预制管桩；所述混凝土预制管内设填芯区，填芯区的内壁四周设置有螺旋填芯箍筋，螺旋填芯箍筋和填芯区纵向钢筋绑定连接，填芯区纵向钢筋穿过连接钢板和预制管底座的连接，预制管底座内设置有和连接钢板焊接固定连接的数个锚固钢筋，焊接长度不小于100mm，所述预制管底座有C40混凝土浇筑形成，监测传感贴片采用耐高温的AB胶安装在填芯区纵向钢筋上且布置间距为200mm、监测传感贴片安装在锚固钢筋上且布置间距为250mm；填芯区长度为500-1000mm填充C40微膨混凝土，经过离心生产工艺和高温蒸养后准备测试；

步骤3、测试阶段；根据步骤一计算所得到的混凝土预制管桩每个形变极限载荷，通过纵向负载模拟装置、水平负载模拟装置的不同方向施加载荷及冲击器产生不同频率的振动波形；

步骤4、数据处理；监测传感贴片产生的监测数据通过数据采集模块进行采集，数据采集模块通过通讯模块和数据监测数据库连接，数据监测数据库存储在计算机终端，计算机对数据进行二次校正，校正变形过程中水平负载模拟装置荷载会产生水平分力，将水平负载模拟装置的数据加载二阶效应，按照混凝土预制管桩的横向截面和位移值估算；

步骤5、数据分析；将测量数据和混凝土预制管桩形变进行分析测量，优化产品。

本发明的有益效果是：1、结构简单，实用性强，安全可靠可直接模拟混凝土预制管桩不同情况的加载试验，评估构造抗震性能，并结合监测传感贴片监测数据进行相关对比试验，可以实现混凝土预制管桩构造在不同的构件组成和载荷加载条件下出现的不同的情况模拟，三维模型数值建模形，并结合验证变极限载荷大小和容易发生变形的薄弱点，预先优化加载模型中可能存在的问题，可以实现水平载荷加载、纵向加载、嵌固深度和桩身配筋率、振动频率等参数进行试验分析，有效还原现实可能出现的施工复杂情况。

附图说明

图1 为本发明的整体结构示意图；

图2 为本发明的监测传感器的连接示意图；

图3 为本发明的混凝土预制管的剖面示意图；

图中：左检测台立柱1、右检测台立柱2、水平横梁3、纵向负载模拟装置4、水平负载模拟装置5、混凝土预制管6、预制管底座7、高频冲击座8、冲击器9、主泵10、电机11、主溢流阀12、信号发生器13、副泵14、液压马达15、一号换向阀16、二号换向阀17、蓄能缓冲器18、高频换向阀19、监测传感器20、填芯区61、连接钢板62、锚固钢筋63、填芯区纵向钢筋64、螺旋填芯箍筋65。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述。

在图中，本发明的电梯井导轨滑升安全操作平台主要由左检测台立柱1、右检测台立柱2、水平横梁3、纵向负载模拟装置4、水平负载模拟装置5、混凝土预制管6、预制管底座7、高频冲击座8、冲击器9、主泵10、电机11、主溢流阀12、信号发生器13、副泵14、液压马达15、一号换向阀16、二号换向阀17、蓄能缓冲器18、高频换向阀19、监测传感器20、填芯区61、连接钢板62、锚固钢筋63、填芯区纵向钢筋64、螺旋填芯箍筋65组成。

本发明一种装配式混凝土预制管桩检测装置，所述检测装置包括左检测台立柱1、右检测台立柱2、水平横梁3、纵向负载模拟装置4、水平负载模拟装置5、混凝土预制管6、预制管底座7、高频冲击座8，所述混凝土预制管6内设填芯区61，填芯区61的内壁四周设置有螺旋填芯箍筋65，螺旋填芯箍筋65和填芯区纵向钢筋64绑定连接，填芯区纵向钢筋64穿过连接钢板62和预制管底座7的连接，预制管底座7内设置有和连接钢板62固定连接的数个锚固钢筋63，所述预制管底座7有C40混凝土浇筑形成，监测传感贴片20安装在填芯区纵向钢筋64上且布置间距为200mm、监测传感贴片20安装在锚固钢筋63上且布置间距为250mm，所有的监测传感贴片20通过信号导线和数据采集模块连接，数据采集模块通过通讯模块和数据监测数据库连接，数据监测数据库存储在计算机终端，所述预制管底座7通过地脚螺栓安装在检测装置的混凝土基础固定连接，混凝土基础的中间部位设置有一个安装空间放置高频冲击座8，高频冲击座8和预制管底座7接触连接，高频冲击座8通过连接法兰和冲击器9连接，冲击器9通过液压管道和高频换向阀19连接，高频换向阀19的转轴和液压马达15连接，液压马达15通过液压管道和副泵14、油箱连接，高频换向阀19通过液压管道和主泵10连接，主泵10和电机11连接，主泵10和高频换向阀19液压管道上安装有蓄能缓冲器18及主溢流阀12，蓄能缓冲器18可以有效吸收和保护高频换向阀19因换向产生的冲击；混凝土预制管6的上半段通过连接装置和水平负载模拟装置5连接，水平负载模拟装置5安装在左检测台立柱1且通过液压管道和二号换向阀17连接，混凝土预制管6的上表面和纵向负载模拟装置4接触连接，纵向负载模拟装置4通过连接法兰安装在水平横梁3的下表面且通过液压管道和一号换向阀16，水平横梁3安装在左检测台立柱1和右检测台立柱2的上方。

所述一号换向阀16、二号换向阀17为三位四通电磁换向阀，常态为开启状态，当液压系统的压力和流量变化值达到系统设定值时，三位四通电磁换向阀为闭合状态。一号换向阀16从中间位置换向到左右两侧时可以加载水平左右负载，根据换向频率可实现左右剪切力的模拟试验检测，二号换向阀17换向可实现纵向载荷的加载，实现静力载荷试验研究，高频换向阀19可是模拟不同频率的振动输出。

一种装配式混凝土预制管桩检测装置的使用方法，所述使用方法包括以下步骤；

步骤1、确定装配式混凝土预制管桩的结构设计；根据装配式混凝土预制管桩的结构设计，建立装配式混凝土预制管桩三维模型，对三维模型进行各相载荷的施加，计算装配式混凝土预制管桩在实际应用过程中能够承受的形变极限载荷大小和容易发生变形的薄弱点，优化预制管桩的结构设计，再确定监测传感器20数量和位置同时根据装配式混凝土预制管桩需要施加的载荷大小，确定纵向负载模拟装置4、水平负载模拟装置5的型号及配套液压系统部件的型号；

步骤2、制作装配式混凝土预制管桩；所述混凝土预制管6内设填芯区61，填芯区61的内壁四周设置有螺旋填芯箍筋65，螺旋填芯箍筋65和填芯区纵向钢筋64绑定连接，填芯区纵向钢筋64穿过连接钢板62和预制管底座7的连接，预制管底座7内设置有和连接钢板62焊接固定连接的数个锚固钢筋63，焊接长度不小于100mm，所述预制管底座7有C40混凝土浇筑形成，监测传感贴片20采用耐高温的AB胶安装在填芯区纵向钢筋64上且布置间距为200mm、监测传感贴片20安装在锚固钢筋63上且布置间距为250mm；填芯区61长度为500-1000mm填充C40微膨混凝土，经过离心生产工艺和高温蒸养后准备测试；

步骤3、测试阶段；根据步骤一计算所得到的混凝土预制管桩每个形变极限载荷，通过纵向负载模拟装置4、水平负载模拟装置5的不同方向施加载荷及冲击器9产生不同频率的振动波形；

步骤4、数据处理；监测传感贴片20产生的监测数据通过数据采集模块进行采集，数据采集模块通过通讯模块和数据监测数据库连接，数据监测数据库存储在计算机终端，计算机对数据进行二次校正，校正变形过程中水平负载模拟装置5荷载会产生水平分力，将水平负载模拟装置5的数据加载二阶效应，按照混凝土预制管桩的横向截面和位移值估算；

步骤5、数据分析；将测量数据和混凝土预制管桩形变进行分析测量，优化产品。

本发明可以实现混凝土预制管桩构造在不同的构件组成和载荷加载条件下出现的不同的情况模拟，三维模型数值建模形，并结合验证变极限载荷大小和容易发生变形的薄弱点，预先优化加载模型中可能存在的问题，可以实现水平载荷加载、纵向加载、嵌固深度和桩身配筋率、振动频率等参数进行试验分析，可以有效还原现实可能出现的施工复杂情况。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (3)

1.一种装配式混凝土预制管桩检测装置，其特征是，所述检测装置包括左检测台立柱（1）、右检测台立柱（2）、水平横梁（3）、纵向负载模拟装置（4）、水平负载模拟装置（5）、混凝土预制管（6）、预制管底座（7）、高频冲击座（8），所述混凝土预制管（6）内设填芯区（61），填芯区（61）的内壁四周设置有螺旋填芯箍筋（65），螺旋填芯箍筋（65）和填芯区纵向钢筋（64）绑定连接，填芯区纵向钢筋（64）穿过连接钢板（62）和预制管底座（7）的连接，预制管底座（7）内设置有和连接钢板（62）固定连接的数个锚固钢筋（63），所述预制管底座（7）有C40混凝土浇筑形成，监测传感贴片（20）安装在填芯区纵向钢筋（64）上且布置间距为200mm、监测传感贴片（20）安装在锚固钢筋（63）上且布置间距为250mm，所有的监测传感贴片（20）通过信号导线和数据采集模块连接，数据采集模块通过通讯模块和数据监测数据库连接，数据监测数据库存储在计算机终端，所述预制管底座（7）通过地脚螺栓安装在检测装置的混凝土基础固定连接，混凝土基础的中间部位设置有一个安装空间放置高频冲击座（8），高频冲击座（8）和预制管底座（7）接触连接，高频冲击座（8）通过连接法兰和冲击器（9）连接，冲击器（9）通过液压管道和高频换向阀（19）连接，高频换向阀（19）的转轴和液压马达（15）连接，液压马达（15）通过液压管道和副泵（14）、油箱连接，高频换向阀（19）通过液压管道和主泵（10）连接，主泵（10）和电机（11）连接，主泵（10）和高频换向阀（19）液压管道上安装有蓄能缓冲器（18）及主溢流阀（12）；混凝土预制管（6）的上半段通过连接装置和水平负载模拟装置（5）连接，水平负载模拟装置（5）安装在左检测台立柱（1）且通过液压管道和二号换向阀（17）连接，混凝土预制管（6）的上表面和纵向负载模拟装置（4）接触连接，纵向负载模拟装置（4）通过连接法兰安装在水平横梁（3）的下表面且通过液压管道和一号换向阀（16），水平横梁（3）安装在左检测台立柱（1）和右检测台立柱（2）的上方。

2.根据权利要求1所述的一种装配式混凝土预制管桩检测装置，其特征是，所述一号换向阀（16）、二号换向阀（17）为三位四通电磁换向阀，常态为开启状态，当液压系统的压力和流量变化值达到系统设定值时，三位四通电磁换向阀为闭合状态。

3.一种装配式混凝土预制管桩检测装置的使用方法，其特征是，所述使用方法包括以下步骤；

步骤1、确定装配式混凝土预制管桩的结构设计；根据装配式混凝土预制管桩的结构设计，建立装配式混凝土预制管桩三维模型，对三维模型进行各相载荷的施加，计算装配式混凝土预制管桩在实际应用过程中能够承受的形变极限载荷大小和容易发生变形的薄弱点，优化预制管桩的结构设计，再确定监测传感器（20）数量和位置同时根据装配式混凝土预制管桩需要施加的载荷大小，确定纵向负载模拟装置（4）、水平负载模拟装置（5）的型号及配套液压系统部件的型号；

步骤2、制作装配式混凝土预制管桩；所述混凝土预制管（6）内设填芯区（61），填芯区（61）的内壁四周设置有螺旋填芯箍筋（65），螺旋填芯箍筋（65）和填芯区纵向钢筋（64）绑定连接，填芯区纵向钢筋（64）穿过连接钢板（62）和预制管底座（7）的连接，预制管底座（7）内设置有和连接钢板（62）焊接固定连接的数个锚固钢筋（63），焊接长度不小于100mm，所述预制管底座（7）有C40混凝土浇筑形成，监测传感贴片（20）采用耐高温的AB胶安装在填芯区纵向钢筋（64）上且布置间距为200mm、监测传感贴片（20）安装在锚固钢筋（63）上且布置间距为250mm；填芯区（61）长度为500-1000mm填充C40微膨混凝土，经过离心生产工艺和高温蒸养后准备测试；

步骤3、测试阶段；根据步骤一计算所得到的混凝土预制管桩每个形变极限载荷，通过纵向负载模拟装置（4）、水平负载模拟装置（5）的不同方向施加载荷及冲击器（9）产生不同频率的振动波形；

步骤4、数据处理；监测传感贴片（20）产生的监测数据通过数据采集模块进行采集，数据采集模块通过通讯模块和数据监测数据库连接，数据监测数据库存储在计算机终端，计算机对数据进行二次校正，校正变形过程中水平负载模拟装置（5）荷载会产生水平分力，将水平负载模拟装置（5）的数据加载二阶效应，按照混凝土预制管桩的横向截面和位移值估算；

步骤5、数据分析；将测量数据和混凝土预制管桩形变进行分析测量，优化产品。