CN111827371A - 钢结构基坑围护桩内力测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钢结构基坑围护桩内力测量方法，包括：提供外形及尺寸均与表面应变计相一致的表面应变计模型；将表面应变计模型的两端分别安装于一底座；通过底座将表面应变计模型固定在钢结构桩表面的测点上；将表面应变计模型自底座上取下；提供用于测量钢结构桩内力的表面应变计，将表面应变计的两端分别安装于两个底座；于表面应变计的外侧安装保护罩，将保护罩固定于钢结构桩表面；提供数据采集仪，数据采集仪联接于表面应变计，用于实时采集表面应变计测量的钢结构桩内力。本发明方法可以保证传感器在施工过程中和测量过程中不会损坏，保证传感器的有效性，并获得钢结构桩的真实内力，为设计和施工提供参考依据。
Description
技术领域
本发明涉及建筑工程技术领域，尤其涉及一种钢结构基坑围护桩内力测量方法。
背景技术
钢结构基坑围护桩因其施工速度快、适应性广、可回收等优点，在基坑围护工程中得到广泛应用。比如现在常用的水泥土内插型钢的SMW工法桩，钢管桩等，均适用于深基坑，有良好的应用前景。围护桩的变形和内力是基坑围护设计的主要依据，目前，钢结构桩的变形比较容易测量，但是钢结构桩的内力监测却十分困难，一方面，是因为钢结构桩表面的传感器在施工过程中经常由于受到土层的摩擦或者碰撞等导致其损坏，另一方面，土体中地下水的存在，很容易导致传感器失效，使得很难得到钢结构桩的真实的内力情况。
发明内容
针对上述背景技术中提出的问题，本发明提供了一种钢结构基坑围护桩内力测量方法，采用该测量方法，可以保证传感器在施工过程中和测量过程中不会损坏，保证传感器的有效性，并获得钢结构桩的真实内力，为设计和施工提供参考依据。
对此，本发明第一方面采用的技术方案为：一种钢结构基坑围护桩内力测量方法，其特征在于，包括步骤：
提供外形及尺寸均与表面应变计相一致的表面应变计模型；
将所述表面应变计模型的两端分别安装于一底座；
通过所述底座将所述表面应变计模型固定在钢结构桩表面的测点上；
将所述表面应变计模型自所述底座上取下；
提供用于测量钢结构桩内力的表面应变计，将所述表面应变计的两端分别安装于两个所述底座；
于所述表面应变计的外侧安装保护罩，将所述保护罩固定于所述钢结构桩表面；
提供数据采集仪，所述数据采集仪联接于所述表面应变计，用于实时采集所述表面应变计测量的钢结构桩内力。
作为本发明测量方法的实施方式，在于所述表面应变计模型的两端安装两个所述底座的步骤中，保持两个所述底座的安装方向一致，两个所述底座之间的间距与表面应变计的标距一致。
作为本发明测量方法的实施方式，在所述钢结构桩的高度方向上间隔布置有多组所述测点，每组所述测点的连线垂直于基坑边线，每个测点上设置一个所述表面应变计。
作为本发明测量方法的实施方式，在提供数据采集仪实时采集所述钢结构桩内力的步骤之前，还包括步骤：
重复完成所述钢结构桩表面的多组所述测点上的所述表面应变计及所述保护罩的安装；
将所述钢结构桩插打到围护位置，处于同一高度的每组所述表面应变计的中心连线垂直于基坑边线；
待所述钢结构桩插打到位后，将所有所述表面应变计联接于所述数据采集仪，在基坑开挖过程中，对所述钢结构桩的内力进行实时测量和数据采集。
作为本发明测量方法的实施方式，所述保护罩包括罩设于所述表面应变计的外侧的第一部分及形成为锥形体的第二部分，所述第一部分的长度适于所述表面应变计的长度，所述第二部分的锥顶指向于所述钢结构桩的底端。
作为本发明测量方法的实施方式，所述保护罩上开设有穿线孔，所述表面应变计的导线通过所述穿线孔穿出所述保护罩连接于所述数据采集仪。
作为本发明测量方法的实施方式，所述保护罩与所述数据采集仪之间设置有导线管，所述导线管固定于所述钢结构桩的表面，所述导线管上设有导线入口和导线出口，所述表面应变计的导线在穿出所述保护罩后先通过所述导线入口穿入所述导线管中，再通过所述导线出口穿出并连接至所述数据采集仪。
作为本发明测量方法的实施方式，所述导线管沿所述钢结构桩的高度方向自所述钢结构桩的底端通长设置至所述钢结构桩的顶端，且所述导线管上设有与多个所述表面应变计一一对应的多个所述导线入口。
作为本发明测量方法的实施方式，所述底座上开设有供所述表面应变计或所述表面应变计模型的两端穿设的贯孔以及与所述贯孔相互贯通的开口槽，所述底座上还设有用于调节所述开口槽的开口大小的螺栓调节结构，通过所述螺栓调节结构调节所述开口槽的开口大小，改变所述贯孔对所述表面应变计或所述表面应变计模型的夹紧程度。
作为本发明测量方法的实施方式，所述螺栓调节结构包括贯通所述开口槽两侧的两螺栓孔以及螺接于两所述螺栓孔中的一螺栓。
本发明由于采用上述技术方案，使其具有以下有益效果：
1、采用大小与表面应变计完全一致的表面应变计模型，在底座安装至钢结构桩上时使用，防止安装底座时直接采用表面应变计，焊接固定底座时产生的高温将表面应变计烧坏，或者采用焊接以外的方式固定底座与钢结构桩时对表面应变计可能造成的变形、损伤等不利影响；
2、采用保护罩安装在表面应变计的外侧，通过焊接或胶接固定在钢结构桩的表面，上半段为半圆形的罩体，用来放置表面应变计，下半段为半圆锥形的罩体，减少钢结构桩进入土层中的阻力；
3、保护罩上端留有导线孔，供表面应变计导线穿出，导线孔与导线之间的孔隙可设置遇水膨胀条，防止地下水从此处进入保护罩，对表面应变计造成损坏。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的钢结构基坑围护桩内力测量方法中的表面应变计与底座的安装示意图。
图2为本发明实施例提供的钢结构基坑围护桩内力测量方法中的底座示意图。
图3为本发明实施例提供的钢结构基坑围护桩内力测量方法中的表面应变计模型示意图。
图4为本发明实施例提供的钢结构基坑围护桩内力测量方法中的表面应变计安装完成后的剖面图。
图5为本发明实施例提供的表面应变计在H型钢桩上的安装位置示意图。
图6为本发明实施例提供的表面应变计在钢管桩上的安装位置示意图。
图7为本发明实施例提供的安装完成后的钢结构桩的整体立面图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明的技术方案。
如图1～7，本实施例的第一方面提供的一种钢结构基坑围护桩内力测量装置，包括：表面应变计10、表面应变计模型11、底座12、保护罩13、导线管14及数据采集仪15。
具体来说：
表面应变计10，作为钢结构内力测量部件，是传感器的一种，为现有技术，可采用由应变计、安装夹具、信号传输电缆等组成的振弦式表面应变计。表面应变计10的两端分别与一底座12固定，通过底座12固定在钢结构桩20的表面。为了测量更精准，以一个表面应变计10为一测点，以至少两个测点为一组，在钢结构桩20的高度方向上等间距间隔布置有多组测点，且每组测点的连线垂直于基坑边线。在本实施例中，如图7所示，两个表面应变计10为一组，设置在钢结构桩20上等高的位置，且两个表面应变计10以所在钢结构桩表面的轴向中心线为轴呈轴对称布置，两个表面应变计的连线垂直于基坑边线。
表面应变计模型11，外形及尺寸均与表面应变计10均完全一致，在底座安装至钢结构桩上时使用，防止安装底座时直接采用表面应变计，焊接固定底座时产生的高温将表面应变计烧坏，或者采用焊接以外的方式固定底座与钢结构桩时对表面应变计可能造成的变形、损伤等不利影响。
底座12，成对设置，分别固定表面应变计10的两端，通过焊接或者胶接固定在钢结构桩20的表面，底座12上开设有供表面应变计10的两端穿设的贯孔121以及与贯孔121相互贯通的开口槽122，开口槽122的两侧分别设有螺栓孔124，且两侧的螺栓孔124中螺接于一螺栓123。如图2所示，本实施例的底座12为一六面体块，表面形成有相对的两侧面及设置在两侧面四周的四个端面，贯孔121贯穿所述两侧面，开口槽122设于其中一端面，螺栓孔124设于与开口槽122所在端面相邻的两个端面。
其中，贯孔121的直径与表面应变计10的外径相等，螺栓孔124内穿设有螺栓123，当表面应变计10装入贯孔121后，可以通过拧紧螺栓123使底座上的开口槽122变小，使贯孔121夹紧其内的表面应变计10。
保护罩13，罩设在表面应变计10的外侧，通过焊接或胶接固定在钢结构桩20的表面。保护罩13靠近钢结构桩20顶端的上半段131为半圆形的罩体，用来放置表面应变计10，靠近钢结构桩20底端的下半段132为半圆锥形的罩体，有利于减少钢结构桩20进入土层中的阻力。保护罩13上端留有导线孔(图中未标示)，供表面应变计10上的导线100穿出，导线孔与导线100之间的孔隙设置有遇水膨胀条，防止地下水从此处进入保护罩13内，对表面应变计10造成损坏。
导线管14，为不锈钢管，用来收集和保护导线100，表面应变计10的导线100从保护罩13的导线孔穿出来后，即穿过导线管14上的导线入口进入不锈钢管，防止在钢结构桩20的施工过程中导线100被破坏。本实施例中，采用两根导线管14，分别设置在两列表面应变计10的外侧，两根导线管14竖向通长设置，下端位于钢结构桩20表面最底端的表面应变计10旁，上端位于钢结构桩20表面最顶端的表面应变计10旁，中部开设有与多个表面应变计10数量相当且一一对应的多个导线入口，供多个表面应变计10的导线100可以共同穿设在一个导线管14内，起到收集和保护导线的作用。
数据采集仪15，为内力数据采集设备，是现有设备，通过导线100与表面应变计10连接，实时采集表面应变计10的测量数据。
进一步配合图5所示，可当钢结构桩20为H型钢桩时，将表面应变计10安装在H型钢桩的腹板的一侧表面的两侧部位置，并沿H型钢桩的高度方向等间距设置多组，每组两个表面应变计10，且两个表面应变计10的连线垂直于基坑边线。
再参见图6所示，当钢结构桩20为钢管桩时，将表面应变计10安装在钢管桩相对的两个象限点位置，同样地，沿钢管桩的高度方向等间距设置多组，每组两个表面应变计10，且两个表面应变计10的连线垂直于基坑边线。
参阅图1～7，本实施例的第二方面提供的一种钢结构基坑围护桩内力测量方法，其包括步骤：
(1)根据测量方案，首先在钢结构桩20表面标记出表面应变计10的安装位置，并用砂纸等将安装部位的锈斑或油漆等打磨干净；
(2)将表面应变计模型11的两端分别通过贯孔121穿到两个底座12上，保证两个底座12方向完全一致，并用螺栓123拧紧，这时两个底座12的间距与表面应变计10的标距一致；
(3)将安装有表面应变计模型11的两个底座焊接到钢结构桩20的表面，焊接完毕待温度冷却以后，松开螺栓123，将表面应变计模型11从焊接好的底座12上拆下，将表面应变计10的两端装入两个底座12内，并用螺栓123拧紧固定；
(4)采用满焊方式将保护罩13焊接到钢结构桩20表面，半圆形的罩体在上端、半圆锥形罩体在下端，并完全罩住已经安装完成的表面应变计10，表面应变计10的导线100通过保护罩13上的导线孔穿出，并穿入到导线管14中，一直从导线管14上方口伸出，焊接完成后及时用湿毛巾对保护罩13进行降温，防止高温烧坏表面应变计；
(5)重复上述步骤(2)～(4)，将剩余表面应变计10全部安装到需要安装的位置，并将所有导线100临时绑扎在钢结构桩20的顶部；
(6)将安装好表面应变计10的钢结构桩20插打到需要的位置，等高且成对设置的表面应变计10的连线垂直于基坑边线；
(7)钢结构桩20插打到位后，将所有表面应变计10的导线100连接到位于钢结构桩20顶端的数据采集仪15上，在基坑开挖过程中，实现对钢结构桩20的内力进行实时测量。
本发明一种钢结构基坑围护桩内力测量装置及其安装方法，相比于现有技术具有以下优点：
1、采用大小与表面应变计完全一致的表面应变计模型，在底座安装至钢结构桩上时使用，防止安装底座时直接采用表面应变计，焊接固定底座时产生的高温将表面应变计烧坏，或者采用焊接以外的方式固定底座与钢结构桩时对表面应变计可能造成的变形、损伤等不利影响；
2、采用保护罩安装在表面应变计的外侧，通过焊接或胶接固定在钢结构桩的表面，上半段为半圆形的罩体，用来放置表面应变计，下半段为半圆锥形的罩体，减少钢结构桩进入土层中的阻力；
3、保护罩上端留有导线孔，供表面应变计导线穿出，导线孔与导线之间的孔隙可设置遇水膨胀条，防止地下水从此处进入保护罩，对表面应变计造成损坏。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，均应包含在本发明的保护范围之内。
本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。
Claims (10)
1.一种钢结构基坑围护桩内力测量方法，其特征在于，包括步骤：
提供外形及尺寸均与表面应变计相一致的表面应变计模型；
将所述表面应变计模型的两端分别安装于一底座；
通过所述底座将所述表面应变计模型固定在钢结构桩表面的测点上；
将所述表面应变计模型自所述底座上取下；
提供用于测量钢结构桩内力的表面应变计，将所述表面应变计的两端分别安装于两个所述底座；
于所述表面应变计的外侧安装保护罩，将所述保护罩固定于所述钢结构桩表面；
提供数据采集仪，所述数据采集仪联接于所述表面应变计，用于实时采集所述表面应变计测量的钢结构桩内力。
2.如权利要求1所述的钢结构基坑围护桩内力测量方法，其特征在于，在于所述表面应变计模型的两端安装两个所述底座的步骤中，保持两个所述底座的安装方向一致，两个所述底座之间的间距与表面应变计的标距一致。
3.如权利要求1所述的钢结构基坑围护桩内力测量方法，其特征在于，在所述钢结构桩的高度方向上间隔布置有多组所述测点，每组所述测点的连线垂直于基坑边线，每个测点上设置一个所述表面应变计。
4.如权利要求3所述的钢结构基坑围护桩内力测量方法，其特征在于，在提供数据采集仪实时采集所述钢结构桩内力的步骤之前，还包括步骤：
重复完成所述钢结构桩表面的多组所述测点上的所述表面应变计及所述保护罩的安装；
将所述钢结构桩插打到围护位置，处于同一高度的每组所述表面应变计的中心连线垂直于基坑边线；
待所述钢结构桩插打到位后，将所有所述表面应变计联接于所述数据采集仪，在基坑开挖过程中，对所述钢结构桩的内力进行实时测量和数据采集。
5.如权利要求1所述的钢结构基坑围护桩内力测量方法，其特征在于，所述保护罩包括罩设于所述表面应变计的外侧的第一部分及形成为锥形体的第二部分，所述第一部分的长度适于所述表面应变计的长度，所述第二部分的锥顶指向于所述钢结构桩的底端。
6.如权利要求1所述的钢结构基坑围护桩内力测量方法，其特征在于，所述保护罩上开设有穿线孔，所述表面应变计的导线通过所述穿线孔穿出所述保护罩连接于所述数据采集仪。
7.如权利要求6所述的钢结构基坑围护桩内力测量方法，其特征在于，所述保护罩与所述数据采集仪之间设置有导线管，所述导线管固定于所述钢结构桩的表面，所述导线管上设有导线入口和导线出口，所述表面应变计的导线在穿出所述保护罩后先通过所述导线入口穿入所述导线管中，再通过所述导线出口穿出并连接至所述数据采集仪。
8.如权利要求7所述的钢结构基坑围护桩内力测量方法，其特征在于，所述导线管沿所述钢结构桩的高度方向自所述钢结构桩的底端通长设置至所述钢结构桩的顶端，且所述导线管上设有与多个所述表面应变计一一对应的多个所述导线入口。
9.如权利要求1所述的钢结构基坑围护桩内力测量方法，其特征在于，所述底座上开设有供所述表面应变计或所述表面应变计模型的两端穿设的贯孔以及与所述贯孔相互贯通的开口槽，所述底座上还设有用于调节所述开口槽的开口大小的螺栓调节结构，通过所述螺栓调节结构调节所述开口槽的开口大小，改变所述贯孔对所述表面应变计或所述表面应变计模型的夹紧程度。
10.如权利要求9所述的钢结构基坑围护桩内力测量方法，其特征在于，所述螺栓调节结构包括贯通所述开口槽两侧的两螺栓孔以及螺接于两所述螺栓孔中的一螺栓。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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