CN208088365U - 一种测试钢板桩挡墙侧向土压力及桩身应变的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于侧向土压力及桩身应变测试技术领域，具体涉及一种测试钢板桩挡墙侧向土压力及桩身应变的装置，包括，应变测试传感器、土压力测试传感器、钢环、钢片以及槽钢；应变测试传感器设于钢板桩腹板的中心线上；槽钢沿钢板桩腹板的中心线布置，并覆盖应变测试传感器；钢环设于钢板桩腹板上；土压力测试传感器设于钢环中；还包括变频计，应变测试传感器与土压力测试传感器分别通过导线连接于变频计。其可以达到确保测试传感器始终处于正常工作状态，测试结果可相互验证，提高了测试结果的准确性与真实性。

Description

一种测试钢板桩挡墙侧向土压力及桩身应变的装置

技术领域

本实用新型属于侧向土压力及桩身应变测试技术领域，具体涉及一种测试钢板桩挡墙侧向土压力及桩身应变的装置。

背景技术

由于钢板桩具有施工快、占地面积小、可循环利用等显著优势，无论是在码头、挡土墙、防洪堤等永久性建筑物方面还是围堰、基坑、防洪等临时性构筑物方面，钢板桩均有相关应用。而事实上，我国目前还没有专门针对钢板桩支护结构的设计规范，其钢板桩支护结构设计多参考于具体行业的行业规范，如在航道护岸结构中的应用一般参考《板桩码头设计与施工规范》，或参考国外的设计规范，如美国的《板桩墙设计手册》(EM110-2-250431Mmarch 1994)、《Steel Sheet Piling Design Manual》，日本的《港口设施技术标准和解说》（2007版）。鉴于此，开展钢板桩支护结构的理论设计研究显得迫在眉睫。

侧向土压力是挡墙支护结构所承受的主要荷载之一。挡土及护岸结构土压力的分布及大小是研究和设计挡土和护岸结构的一个重要参数，对其荷载传递和受力变形机制有直接影响。桩身应变可反映支护结构挠曲变形，是支护结构在既有荷载条件下力学特性的直观体现。支护结构现场测试的主要目的便是获取土压力分布特征以及桩身应变，其测试结果可对现有钢板桩挡墙设计方法的适用性进行验证，为钢板桩支护结构理论设计研究工作提供有效的实测资料。

现有的钢板桩支护结构现场测试中侧向土压力及桩身应力应变的获取主要是通过在钢板桩不同深度、不同位置安装土压力测试传感器（土压力测试传感器）测试施工过程中的土压力变化，然后根据测试的土压力值计算结构弯矩再推算结构的应力应变。在已公开的文献中发现钢板桩支护结构的现场测试存在以下缺点：（1）土压力测试传感器的安装方式为焊接于钢板桩上，忽略了焊接过程对测试传感器的影响；（2）测试传感器的安装多裸露于钢板桩体外，在钢板桩打入土体过程中，容易受到工程地质条件，环境条件和土压摩阻力的影响而发生损坏；（3）传感器导线通常也暴露于体外，在桩体打入土体过程中由于摩阻力影响易发生拉扯断裂；（4）测试传感器通常只包括土压力计，忽略了应变计的安装，这会导致由土压力测试值推算的桩体应变无法得到实测数据的验证，无法考量土压力测试值的真实性。

实用新型内容

针对以上所述现有技术的不足，本实用新型提出了一种测量钢板桩挡墙侧向土压力及桩身应变的装置，其可以达到确保测试传感器始终处于正常工作状态，测试结果可相互验证，提高了测试结果的准确性与真实性。

为实现上述技术目的，本实用新型采取的技术方案为，一种测试钢板桩挡墙侧向土压力及桩身应变的装置，包括，应变测试传感器、土压力测试传感器5、钢环、钢片以及槽钢；

应变测试传感器设于钢板桩腹板的中心线上；槽钢沿钢板桩腹板的中心线布置，并覆盖应变测试传感器；

钢环设于钢板桩腹板上，并位于槽钢的侧壁处，同时钢环的中心与应变测试传感器的中心等高；

土压力测试传感器设于钢环中；钢片倾斜设置，并且一端设于钢板桩腹板上并位于钢环的下方，另一端设于钢环的端部；

还包括变频计，应变测试传感器与土压力测试传感器分别通过导线连接于变频计。

作为本实用新型改进的技术方案，还包括集线盒，集线盒设于钢板桩腹板上，位于槽钢的端头；集线盒上设有穿线孔洞；所述导线穿过槽钢汇集于集线盒中并从穿线孔洞中穿出。

作为本实用新型改进的技术方案，土压力测试传感器与钢环间填充有植筋胶。

作为本实用新型改进的技术方案，土压力测试传感器采用振弦式传感器。

作为本实用新型改进的技术方案，应变测试传感器采用振弦式传感器。

作为本实用新型改进的技术方案，钢环尺寸为直径为80mm，高度为25mm，壁厚为6mm。

作为本实用新型改进的技术方案，槽钢为热轧轻型槽钢，型号为5#，尺寸为50 mm*32 mm *4.4mm。

作为本实用新型改进的技术方案，钢板桩腹板的入土端为倾斜式封闭结构。

与现有技术相比，本实用新型有益效果为：

1、土压力测试传感器的安装采用先焊接钢环后用植筋胶固定土压力测试传感器的方式，避免了直接对土压力测试传感器进行施焊，规避了焊接过程对土压力测试传感器安装的分险；

2、应变测试传感器及其导线用槽钢覆盖保护，减小了施工过程对传感器和导线的破坏分险；

3、传感器保护构件下端设计为楔形，可减小钢板桩打入土体过程中的摩阻力；

4、传感器导线采用集线盒进行收集，便于后期保护与测试；

5、同时使用土压力及应变测试传感器进行钢板桩挡墙力学特性的测试，监测结果可相互验证，提高了测试结果的准确性与真实性。

本实用新型的钢板桩侧向土压力及桩身应变测试传感器安装方法操作简单，费用低廉，所需安装附件制作方便，易于推广应用。

附图说明

图1本申请装置的结构示意图；

图2本申请装置的结构侧面示意图；

图中：1、钢板桩腹板；2、集线盒；3、穿线孔洞；4、应变测试传感器；5、土压力测试传感器5；6、钢环；7、钢片；8、槽钢。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本申请实施例对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本申请的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

如图1-2所示，一种测试钢板桩挡墙侧向土压力及桩身应变的装置，包括，应变测试传感器4、土压力测试传感器5、钢环6、钢片7以及槽钢8；

应变测试传感器4设于钢板桩腹板1的中心线上；槽钢8沿钢板桩腹板1的中心线布置，并覆盖应变测试传感器4；为了方便钢板桩腹板1插入土中，钢板桩腹板1的入土端为倾斜式封闭端，具体的是采用倾斜式钢片密封钢板桩腹板。

钢环6设于钢板桩腹板1上，并位于槽钢8的侧壁处，同时钢环6的中心与应变测试传感器4的中心等高；槽钢8为热轧轻型槽钢8，型号为5#，尺寸为50 mm *32 mm *4.4mm。

土压力测试传感器5设于钢环6中；钢片7倾斜设置，并且一端设于钢板桩腹板1上并位于钢环6的下方，另一端设于钢环6的端部；为了使得土压力测试传感器5能稳定于钢环6中，土压力测试传感器5与钢环6间填充有植筋胶。

为了匹配土压力测试传感器5，钢环6尺寸为直径为80mm，高度为25mm，壁厚为6mm。

还包括变频计，应变测试传感器4与土压力测试传感器5分别通过导线连接于变频计；

还包括集线盒2，集线盒2设于钢板桩腹板1上，位于槽钢8的端头；集线盒2上设有穿线孔洞3；所述导线穿过槽钢8汇集于集线盒2中并从穿线孔洞3中穿出。

为了保证测试的稳定性，土压力测试传感器5采用振弦式传感器；应变测试传感器4采用振弦式传感器。

测试钢板桩挡墙侧向土压力及桩身应变的装置安装方法如下：

步骤1 定位：依据试验方案在钢板桩腹板1上确定好测试传感器及其保护装置的具体位置，并用签字笔标明。应变测试传感器4竖向沿钢板桩腹板1中心线布设，各应变测试传感器4间距依据钢板桩腹板1尺寸及试验方法具体确定；应变测试传感器4定位完成后覆盖应变测试传感器保护槽钢8，并用签字笔画出槽钢8外轮廓；槽钢8定位完成后进行土压力测试传感器5及其保护钢环6的定位工作，具体定位要求为土压力测试传感器5与应变测试传感器4位于同一高程，位置确定后放置保护钢环6并用签字笔画出外轮廓线；

步骤2 应变及土压力测试传感器5安装：依据之前的定位首先焊接好应变测试传感器4及土压力测试传感器5钢护环6。焊接应变测试传感器4时需对每个位置进行检验，先放置应变测试传感器4，然后用槽钢8覆盖住，用手拉动应变测试传感器4，保证应变测试传感器4和槽钢8不发生摩擦情况才可焊接。全部应变测试传感器4焊接完成后焊接土压力测试传感器5保护的钢环6。钢环6焊接完成后将土压力测试传感器5放置于钢环6内并用植筋胶填充于土压力测试传感器5及钢环6的缝隙内以起到固定土压力测试传感器5的作用；

步骤3 绑扎导线：将各传感器的导线沿钢板桩竖向进行整理绑扎并汇总于钢板桩腹板顶位置。绑扎导线时要保证松弛度合适，既不能太紧又要保证绑扎好的导线位于槽钢8轮廓线以内；

步骤4 焊接槽钢8：焊接槽钢8前，应先依据之前确定的定位在槽钢8和钢环6接触位置用切割机切割出大小合适的缺口以便土压力测试传感器5导线通过此缺口放置于槽钢8内，再根据槽钢外轮廓线放置好槽钢8并完成焊接；

步骤5 楔形钢片焊接：将槽钢8位于钢板桩腹板底部的入土端制成具有一定倾角的楔形并焊接钢片7封闭端口，同时每个土压力测试传感器5保护钢环入土端也焊接具有一定倾角的钢片7，以减少钢板桩腹板打入土体过程中的摩阻力，起到保护土压力测试传感器的作用；

步骤6 完成钢板桩腹板1一侧的土压力测试传感器及槽钢8、应变测试传感器及其保护装置的安装后，翻转钢板桩腹板重复步骤1~5，完成钢板桩腹板另一侧的测试仪器安装工作；

步骤7 开穿线孔洞3及安装集线盒2：在钢板桩腹板顶部合适位置进行开穿线孔洞3以便钢板桩腹板凸面导线可穿过穿线孔洞3汇集于集线盒2内，穿线孔洞3大小应保证所有凸面土压力测试传感器导线恰好穿过，即不产生挤压也不随意晃动。集线盒2应布置在钢板桩腹板凹面以便于钢板桩的吊运和打设工作。

对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本申请内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种测试钢板桩挡墙侧向土压力及桩身应变的装置，其特征在于，包括，应变测试传感器、土压力测试传感器、钢环、钢片以及槽钢；

应变测试传感器设于钢板桩腹板的中心线上；槽钢沿钢板桩腹板的中心线布置，并覆盖应变测试传感器；

钢环设于钢板桩腹板上，并位于槽钢的侧壁处，同时钢环的中心与应变测试传感器的中心等高；

土压力测试传感器设于钢环中；钢片倾斜设置，并且一端设于钢板桩腹板上并位于钢环的下方，另一端设于钢环的端部；

还包括变频计，应变测试传感器与土压力测试传感器分别通过导线连接于变频计。

2.根据权利要求1所述的一种测试钢板桩挡墙侧向土压力及桩身应变的装置，其特征在于，还包括集线盒，集线盒设于钢板桩腹板上，位于槽钢的端头；集线盒上设有穿线孔洞；所述导线穿过槽钢汇集于集线盒中并从穿线孔洞中穿出。

3.根据权利要求1所述的一种测试钢板桩挡墙侧向土压力及桩身应变的装置，其特征在于，土压力测试传感器与钢环间填充有植筋胶。

4.根据权利要求1所述的一种测试钢板桩挡墙侧向土压力及桩身应变的装置，其特征在于，土压力测试传感器采用振弦式传感器。

5.根据权利要求1所述的一种测试钢板桩挡墙侧向土压力及桩身应变的装置，其特征在于，应变测试传感器采用振弦式传感器。

6.根据权利要求1所述的一种测试钢板桩挡墙侧向土压力及桩身应变的装置，其特征在于，钢环尺寸为直径为80mm，高度为25mm，壁厚为6mm。

7.根据权利要求1所述的一种测试钢板桩挡墙侧向土压力及桩身应变的装置，其特征在于，槽钢为热轧轻型槽钢，型号为5#，尺寸为50 mm *32 mm *4.4mm。

8.根据权利要求1所述的一种测试钢板桩挡墙侧向土压力及桩身应变的装置，其特征在于，钢板桩腹板的入土端为倾斜式封闭结构。