CN115419042A - 可同时监测桩端土压力和位移的装置及监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种可同时监测桩端土压力和位移的装置及监测方法，属于工程监测技术领域。可同时监测桩端土压力和位移的装置，包括土压力盒、砂土盒、外套筒和内沉降杆，土压力盒上方连接砂土盒，土压力盒插装连接内沉降杆，内沉降杆套入外套筒嵌套连接，内沉降杆外周包裹与钢筋笼绑扎连接的外套筒。监测桩端土压力和位移方法，包括以下步骤：预制对应的外筒套与内沉降杆；将土压力盒导线沿砂土盒穿出，并把按砂土盒下部安装土压力盒；将土压力盒导线穿过内沉降杆，并将内沉降杆插入砂土盒；将外套筒插入到钢筋笼中；将内沉降杆插入外套筒中；数据处理。
Description
技术领域
本发明涉及一种可同时监测桩端土压力和位移的装置及监测方法，属于工程监测技术领域。
背景技术
高层建筑和桥梁的建设过程中普遍采用桩基施工，桩基具有整体性好，承载力高，抗震性能好，基础沉降量小等优点，合理利用桩基础可以有效地控制建（构）筑物变形沉降，提高其自身的抗震抗倾覆性能。但是由于施工偏差，特殊的地质地层环境，往往会出现桩基底部受力和沉降不均匀现象，影响建（构）筑物的正常使用。
桩端土压力与沉降变化是桩基监测中最主要的内容，对施工及结束后桩基的受力与变形的监测有不可替代的研究作用。在工程中，监测桩端土压力和位移的方法尚不完善，且无法同时兼顾。常用的监测桩端土压力的方式为在桩端埋设土压力盒，将数据线从桩身穿出。但这种埋设方式不仅容易损坏土压力盒导线，也不易让土压力盒与桩端保持平行，导致无法侧的准确的桩端土压力。桩端位移测量存在一定的困难，针对桩体沉降，大多监测桩顶位移，但桩体一般深入土样中，仅对桩顶位移进行监测影响结果的准确性。所以当前很难同时对桩端沉降和土压力同时进行准确监测，急需发明一种可同时监测桩端土压力和位移的装置。
发明内容
本发明目的之一是提供了一种结构简单，操作简便，可有效用于测量桩端土压力和沉降的的可同时监测桩端土压力和位移的装置。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：
一种可同时监测桩端土压力和位移的装置，包括土压力盒、砂土盒、外套筒和内沉降杆，土压力盒上方连接砂土盒，土压力盒插装连接内沉降杆，内沉降杆套入外套筒嵌套连接，内沉降杆外周包裹与钢筋笼绑扎连接的外套筒。
上述可同时监测桩端土压力和位移的装置基础上，土压力盒上表面中心设有凸起的外螺纹管。
上述可同时监测桩端土压力和位移的装置基础上，砂土盒中心设有孔洞，孔洞下侧孔径与土压力盒直径一致, 孔洞上侧孔径与内沉降杆直径一致。
上述可同时监测桩端土压力和位移的装置基础上，孔洞上下贯通，保证土压力盒导线可通过中心孔进入内沉降杆在内部。
上述可同时监测桩端土压力和位移的装置基础上，外套筒内径与内沉降杆外径相等。
本发明目的之二是提供了一种监测桩端土压力和位移方法，能够同时监测桩端土压力和位移。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：
一种监测桩端土压力和位移方法，利用可同时监测桩端土压力和位移的装置，包括以下步骤：
（1）按钢筋笼长度，预制对应的外筒套与内沉降杆；
（2）将土压力盒导线沿砂土盒穿出，并把按砂土盒下部安装土压力盒；
（3）将土压力盒导线穿过内沉降杆，并将内沉降杆插入砂土盒，与土压力盒按螺纹孔拧紧固定；
（4）将外套筒插入到钢筋笼中，选择在钢筋笼总长度的四分点处绑扎，抬起外套筒，用钢筋缠绕外套筒，并与钢筋笼绑扎连接，第一个外套筒固定完毕后旋转钢筋笼，依次按照上述方法固定剩余外套筒；
（5）将内沉降杆插入外套筒中，确定土压力盒能够达到桩底，将高出桩顶的内沉降杆和纵筋用钢筋绑扎，防止钢筋笼下放时内沉降杆掉落，待钢筋笼下放完毕后再将绑扎解除，完成装置的安装；
（6）数据处理：检测装置在桩端压力的作用下，每个土压力盒的实时数值即为一组桩底压力的监测数据，每个桩设置有多个土压力盒，各土压力盒数据的平均值为桩底压力平均值，在施工结束后，通过静力水准仪监测内沉降杆的沉降量，在所监测桩外设置基准点通过与基准点对比获得监测处桩端沉降量；
其中，土压力计算公式具体如下：
P=KΔf2+bΔT
其中，P—被测土压力值；K—仪器标定系数；Δf2—土压力实时测量频率平方值相对于基准平方值的变化量；b—土压力的温度修正系数；ΔT—土压力盒的温度实时测量值相对于基准值的变化量；
其中沉降杆位移通过静力水准仪原理式计算得出；
F=
ghs
其中：
为密度，g为加速度，s为受力面积， h为变化量，传感器所受压力仅与高度变化有关，通过与基准点的对比可换算得监测点的沉降量。
本发明根据实际应用需要，在分析了早先桩基试验观测桩端沉降的缺点与不足，并结合桩端土压力监测方法，进行改进与研发，可有效可同时监测桩端土压力和位移，具有以下优点：
（1）本发明利用保护筒、内沉降杆、砂土盒和外套筒之间的固定与滑动，令土压力盒可以在监测过程中始终与桩端保持水平，而不会发生倾斜，可以精确的测量桩端土压力，解决了土压力盒信号传输线被压断等情况所导致的“成活率”偏低的问题。
（2）本发明利用内沉降杆与土压力盒之间的螺旋连接，保证桩端沉降可以通过内沉降杆传递到桩顶；将保护筒绑扎在钢筋笼上，同时与内沉降杆紧密连接，来限制内沉降杆水平晃动，防止因沉降干过长而发生水平移动使得位移测量失准。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
图1是本发明装置外部结构正视图；
图2是本发明装置外部结构俯视图；
图3是本发明装置竖向剖面示意图；
图4是本发明外套筒绑扎示意图；
图5是本发明内沉降杆绑扎示意图。
其中1—土压力盒；2—砂土盒；3—外套筒；4—内沉降杆；5—钢筋笼；6—外套筒绑扎钢筋；7—内沉降杆绑扎钢筋：8—钢筋笼下放孔。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
正如背景技术所介绍的，现有技术中桩端土压力和位移较难同时且准确监测，为提高监测效率，保证监测结果的准确性，急需发明一种可同时监测桩端土压力和位移的装置。
结合图1与图3，一种可同时监测桩端土压力和位移的装置，包括土压力盒1、砂土盒2、外套筒3和内沉降杆4，土压力盒1上方连接砂土盒2以保证土压力盒1与桩端保持水平，土压力盒1螺纹连接内沉降杆4保证土压力盒导线沿内沉降杆4内部伸出，避免因施工受损，内沉降杆4套入外套筒3嵌套连接保证内沉降杆4不受扰动偏移方向，内沉降杆4外周包裹与钢筋笼5绑扎连接的外套筒3。
本实施例中，土压力盒1上表面中心设有凸起的外螺纹管1-1，外螺纹管1-1的直径与内沉降杆4下侧内表面螺纹径一致，保证土压力盒1与内沉降杆4扭紧固定，防止脱落。
本实施例中，砂土盒2中心设有孔洞，孔洞下侧孔径与土压力盒1直径一致，保证土压力盒1与砂土盒2牢牢固定，并于桩端保持平行孔洞上侧孔径与内沉降杆4直径一致，保证内沉降杆4可插入砂土盒与土压力盒1的螺纹管相连接。
本实施例中，砂土盒2上下孔相通，保证土压力盒导线可通过中心孔进入内沉降杆在内部。
本实施例中，内沉降杆4中空，保证土压力盒1导线可穿过内沉降杆4与外部仪器相连接。
本实施例中，外套筒内径与内沉降杆外径相等，保证内沉降杆4不受施工影响而不发生损坏。
本实施例中，内沉降杆顶端4高于外筒套3，以保证百分表或位移传感器方面安装。
一种监测桩端土压力和位移方法，利用可同时监测桩端土压力和位移的装置，包括以下步骤：
（1）按钢筋笼5长度，预制对应的外筒套3与内沉降杆4；
（2）将土压力盒1导线沿砂土盒2穿出，并把按砂土盒2下部安装土压力盒1；
（3）将土压力盒1导线穿过内沉降杆4，并将内沉降杆4插入砂土盒2，与土压力盒（1）按螺纹孔拧紧固定，保持稳定；
（4）将外套筒3插入到钢筋笼5中，选择在钢筋笼总长度的四分点处绑扎，抬起外套筒3，用钢筋6缠绕外套筒3，并与钢筋笼5绑扎连接，第一个外套筒3固定完毕后旋转钢筋笼5，依次按照上述方法固定剩余外套筒3；
（5）将内沉降杆4插入外套筒3中，确定土压力盒1能够达到桩底，将高出桩顶的内沉降杆4和纵筋用钢筋7绑扎，防止钢筋笼5下放时内沉降杆4掉落，待钢筋笼5下放完毕后再将绑扎解除，完成装置的安装；
（6）数据处理：检测装置在桩端压力的作用下，每个土压力盒的实时数值即为一组桩底压力的监测数据，每个桩设置有多个土压力盒1，各土压力盒1数据的平均值为桩底压力平均值，在施工结束后，通过静力水准仪监测内沉降杆4的沉降量，在所监测桩外设置基准点通过与基准点对比获得监测处桩端沉降量；
其中，土压力计算公式具体如下：
P=KΔf2+bΔT
其中，P—被测土压力值；K—仪器标定系数；Δf2—土压力实时测量频率平方值相对于基准平方值的变化量；b—土压力的温度修正系数；ΔT—土压力盒的温度实时测量值相对于基准值的变化量；
其中沉降杆位移通过静力水准仪原理式计算得出；
F=
ghs
其中：
为密度，g为加速度，s为受力面积， h为变化量，传感器所受压力仅与高度变化有关，通过与基准点的对比可换算得监测点的沉降量。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种可同时监测桩端土压力和位移的装置，其特征在于：包括土压力盒（1）、砂土盒（2）、外套筒（3）和内沉降杆（4），土压力盒（1）上方连接砂土盒（2），土压力盒（1）插装连接内沉降杆（4），内沉降杆（4）套入外套筒（3）嵌套连接，内沉降杆（4）外周包裹与钢筋笼（5）绑扎连接的外套筒（3）。
2.根据权利要求1所述可同时监测桩端土压力和位移的装置，其特征在于：土压力盒（1）上表面中心设有凸起的外螺纹管（1-1），内沉降杆（4）与外螺纹管（1-1）螺纹连接。
3.根据权利要求1所述可同时监测桩端土压力和位移的装置，其特征在于：砂土盒（2）中心设有孔洞，孔洞下侧孔径与土压力盒（1）直径一致, 孔洞上侧孔径与内沉降杆（4）直径一致。
4.根据权利要求3所述可同时监测桩端土压力和位移的装置，其特征在于：砂土盒（2）孔洞上下贯通。
5.根据权利要求1所述可同时监测桩端土压力和位移的装置，其特征在于：外套筒内径与内沉降杆外径相等。
6.一种监测桩端土压力和位移方法，其特征在于，利用权利要求1至5任一项所述可同时监测桩端土压力和位移的装置，包括以下步骤：
（1）按钢筋笼（5）长度，预制对应的外筒套（3）与内沉降杆（4）；
（2）将土压力盒（1）导线沿砂土盒（2）穿出，并把按砂土盒（2）下部安装土压力盒（1）；
（3）将土压力盒（1）导线穿过内沉降杆（4），并将内沉降杆（4）插入砂土盒（2），与土压力盒（1）按螺纹孔拧紧固定；
（4）将外套筒（3）插入到钢筋笼（5）中，选择在钢筋笼总长度的四分点处绑扎，抬起外套筒（3），用钢筋（6）缠绕外套筒（3），并与钢筋笼（5）绑扎连接，第一个外套筒（3）固定完毕后旋转钢筋笼（5），依次按照上述方法固定剩余外套筒（3）；
（5）将内沉降杆（4）插入外套筒（3）中，确定土压力盒（1）能够达到桩底，将高出桩顶的内沉降杆（4）和纵筋用钢筋（7）绑扎，防止钢筋笼（5）下放时内沉降杆（4）掉落，待钢筋笼（5）下放完毕后再将绑扎解除，完成装置的安装；
（6）数据处理：检测装置在桩端压力的作用下，每个土压力盒的实时数值即为一组桩底压力的监测数据，每个桩设置有多个土压力盒（1），各土压力盒（1）数据的平均值为桩底压力平均值，在施工结束后，通过静力水准仪监测内沉降杆（4）的沉降量，在所监测桩外设置基准点通过与基准点对比获得监测处桩端沉降量；
其中，土压力计算公式具体如下：
P=KΔf2+bΔT
其中，P—被测土压力值；K—仪器标定系数；Δf2—土压力实时测量频率平方值相对于基准平方值的变化量；b—土压力的温度修正系数；ΔT—土压力盒的温度实时测量值相对于基准值的变化量；
其中沉降杆位移通过静力水准仪原理式计算得出；
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| GR01 | Patent grant | ||
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