CN209798848U - 一种光纤光栅传感检测的桩基荷载试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光纤光栅传感检测的桩基荷载试验装置，包括堆载压载装置，其设置在所述桩基荷载试验装置的上方；荷载加载试验装置，检测传感装置，以及数据采集系统，其与所述光纤光栅应变片、光纤光栅温度补偿计及桩底土压力盒分别连接。通过本实用新型的光纤光栅传感检测的桩基荷载试验装置结合其检测方法，可以克服现有桩基常规监测方法的缺陷和不足，实现了实时和分布式测量、并考虑光纤光栅传感器的温度补偿效应、土压力的直接测量，并能满足对桩基加载的荷载均匀传递。

Description

一种光纤光栅传感检测的桩基荷载试验装置

技术领域

本实用新型涉及一种建筑基础结构的试验装置，特别涉及一种光纤光栅传感检测的桩基荷载试验装置。

背景技术

近些年来，桩基础在建筑基础与基坑围护结构工程中有着广泛的应用，由于高层建筑的不断出现，对下部桩基础的承载力要求也随之提高。如何科学、准确、实时地进行桩基荷载试验并获取桩基荷载变形规律，对建筑结构设计和施工来说是十分重要的。

现较常用的桩基荷载试验方法采用桩顶堆载的方式分级加载，大多仅测量桩顶沉降与加载荷载的时程曲线，从而确定桩基的极限承载力。现有较常用的桩基荷载试验测试技术较传统，常规测桩基础的桩身轴力大多采用振弦式钢筋应力计，钢筋应力计是单点测试技术，不能实现实时和分布式测量；即使有少数研究涉及了桩基测试的光纤技术，例如中国专利CN104499512B公开了《一种基桩桩身三维应变和力参数监测系统及其测量方法》，但是未考虑光纤光栅传感器的温度补偿效应。

而在桩身安装光纤光栅传感器时，如中国专利CN104499512B公开《一种PHC预制管桩的光纤光栅传感器安装方法》，却未给出现浇钻孔灌注桩的光纤光栅传感器安装方法与保护措施；在设计桩基竖向荷载实验时，大多关注于桩身的应力应变测量，对于桩底的土压力直接测量几乎没有涉及。

另外，在进行光纤光栅应力测试时，很多方案忽略了光纤光栅的温度补偿和校正，如中国专利CN104280167该发明涉及《一种岩土工程单孔多点光纤光栅空心包体三维应力测试装置》，但是未考虑温度作用对光纤光栅传感器的应变测试补偿和校正；其次，桩基荷载试验中，大多关注于桩基本身受力，对于周围地基土的测试和讨论较少涉及，如CN106049559A介绍了了一种荷载补偿的大直径桩基自平衡方法，但是未考虑对桩基周围地基土的测试与监测，同时加载系统也不能满足对桩基加载的荷载均匀传递。

实用新型内容

本实用新型的目的为克服上述现有技术的不足，提供了一种光纤光栅传感检测的桩基荷载试验装置。

技术方案：为实现上述目的，本实用新型提供了一种光纤光栅传感检测的桩基荷载试验装置，包括：

堆载压载装置，其设置在所述桩基荷载试验装置的上方；

荷载加载试验装置，其设置在所述堆载压载装置的下方，包括与所述堆载压载装置相连接的托梁，与所述托梁相连接的第一钢板垫板、设置在所述第一钢板垫板下方并与其连接的球座、与所述球座连接的底部相连接的千斤顶，与所述位千斤顶底部相连接的第二钢板垫板和与所述第二钢板垫板底部相连接的桩帽，其中，所述第二钢板垫板的左右两侧分别设置有一个位移计；

检测传感装置，其相连接于所述荷载加载试验装置的底部，包括分别布置在桩基上的光纤光栅应变片、光纤光栅温度补偿计、设置在桩基底部的一对桩底土压力盒以及成对出现并分布在所述试验桩外侧的孔隙水压力计和双向土压力盒；

以及数据采集系统，其与所述光纤光栅应变片、光纤光栅温度补偿计及桩底土压力盒分别连接。

优选地，上述技术方案中，所述堆载压载装置包括堆载压载、载荷平台以及支墩，所述堆载压载由实心试块构成，堆载压载通过左右两侧的所述支墩支撑，作用在所述载荷平台上。

优选地，上述技术方案中，所述球座包括三角架、置于所述三角支架中心轴的荷载纵轴、与所述荷载纵轴相连接并置于所述三角架顶角的荷载横轴、以及与套入所述荷载横轴中部的荷载球头，其中，所述三角架底部与所述第一钢板垫板连接，所述荷载球头的底部与所述千斤顶的顶部连接。

优选地，上述技术方案中，所述球座还可以由上支座板、下支座板、球冠衬板、平面四氟滑板、球面四氟滑板及橡胶垫环组成；

其中，所述上支座板与第一钢板垫板通过锚固定位套连接，所述下支座板与下部的桩帽构件通过套接有橡胶垫环的螺栓固定连接；所述下支座板与上支座板空隙处设置橡胶防尘挡圈，所述上支座板与球冠衬板之间设置有所述平面四氟滑板以形成第二滑动面，通过球冠衬板与下支座板之间设有球面四氟滑板用于滑动来满足支座转角的需要。

优选地，上述技术方案中，所述检测传感装置的桩基包括试验桩、设置在所述试验桩外侧的钢筋笼纵向主筋和包覆在所述钢筋笼纵向主筋外侧的钢筋笼箍筋，在所述钢筋笼纵向主筋的内侧绑扎所述光纤光栅应变片和光纤，同时每根光纤上安装一个所述光纤光栅温度补偿计，桩底对称安装四个所述桩底土压力盒用于测试桩底土压力，桩周两侧对称埋置两组所述双向土压力盒与孔隙水压力计用于测量桩基与土相互做作用后在土体中的压力分布及变化状况。

本实用新型的另一个目的在于提供一种光纤光栅传感检测的桩基荷载试验装置的检测方法，包括如下步骤：

步骤一，布置并埋置地基土的检测传感装置：

步骤二，桩基荷载试验装置成桩：

步骤四，安装堆载压载装置和荷载加载试验装置，将检测传感装置中的光纤光栅应变片、光纤光栅温度补偿计孔隙水压力计、双向土压力盒以及桩底土压力盒连接到数据采集系统，调试系统，记录初始读数；

步骤五，试验桩加载试验并实时监测，第二钢板垫板上的位移计实时记录桩顶沉降数据，数据采集系统自动跟踪采集光纤光栅应变片、光纤光栅温度补偿计、孔隙水压力计、双向土压力盒以及桩底土压力盒的传感的数据，直至达到桩基极限承载力，结束测试。

优选地，上述技术方案中，在步骤一的布置并埋置地基土的检测传感装置包括两个步骤：

步骤A，在试验桩位置的两侧对称埋置两组所述孔隙水压力计和双向土压力盒；

步骤B，在桩基的钢筋笼纵向主筋上竖向间隔两米安装一个光纤光栅应变片，相邻光纤光栅应变片之间采用光纤串联的方法进行连接和测试，用于测量桩基轴向应力应变的方法采用了分布式的光纤光栅应变片，且每条光纤上安装一个光纤光栅温度补偿计，用来修正和补偿光纤光栅应变片监测的应变值，在钢筋笼纵向主筋的底部十字对称的焊接四个桩底土压力盒，用于测量桩底压力分布和变化趋势。

优选地，上述技术方案中，在步骤二的桩基荷载试验装置成桩中，先确定的试验桩位置，钻孔，取土成孔，将步骤一布置好的检测传感装置以0.1m/s-0.5m/s的下沉速度垂直缓慢放入钻孔中，直到钻孔底部，清孔，从钻孔底部灌注水下混凝土，振捣时避免碰到光纤光栅应变片和光纤光栅温度补偿计，浇筑桩身混凝土时，预留一段钢筋主筋不浇筑混凝土，以备制作桩帽。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

(1)实现了现浇钻孔灌注桩的桩身应力应变的实时分布式测量，克服了传统测量技术如振弦式钢筋应力计，电阻应变片等传统方式不连续，不实时，低精度的缺陷。

(2)采用光纤光栅温度补偿计对光纤光栅应变计的测量数据进行补偿，克服了光纤光栅的温度作用对应变测量误差的影响。

(3)在桩基测试方法上，增加了桩底土压力盒用于测试桩底土压力，直接测量桩底压力，分析桩身和桩底受力变化规律，改变了传统的依靠桩身轴力测试与加载荷载作差反算桩底土压力的方法。

(4)在桩基试验的荷载加载试验装置部分设计上，通过球座的结构改进设置，以球头在向千斤顶上灵活活动自主平衡，克服了桩基加载试验受力不均匀等问题。

(5)在桩基测试过程中，增加了对地基土的监测项目设计，设计了一套完整的地基土监测方案，桩基测试的本质是桩土结构相互作用，解决了传统的单一的对桩基变形受力监测并不能完整的反映出荷载在土中的传递规律的问题。

附图说明

图1是根据本实用新型光纤光栅传感检测的桩基荷载试验装置的示意图。

图2是根据本实用新型荷载加载试验装置的结构示意图。

图3是根据本实用新型荷载加载试验装置的球座的结构示意图。

图4是根据本实用新型提供的另一种球铰支座的结构示意图。

图5是根据本实用新型光纤光栅传感器在桩基布置的剖面示意图。

图6A是根据本实用新型的试验验证的桩基试验的加载荷载与桩顶沉降曲线图；

图6B是根据本实用新型的试验验证的光纤光栅应变片测得轴力图；

图6C是根据本实用新型的试验验证的光纤光栅温度计读数曲线图；

图6D是根据本实用新型的试验验证的光纤光栅孔隙水压力测试曲线图；

图6E是根据本实用新型的试验验证的光纤光栅桩端土压力曲线图。

主要附图标记说明：

101-堆载压载，102-载荷平台，103-荷载加载试验装置，104-支墩，106-光纤光栅应变片，107-试验桩，108-光纤光栅温度补偿计，109-孔隙水压力计，110-双向土压力盒，111- 桩底土压力盒，112-数据采集系统；

201-托梁，202-第一钢板垫板，203-球座，204-位移计，205-第二钢板垫板，206-千斤顶，207-桩帽，208-预留钢筋主筋；

307-钢筋笼纵向主筋，308-钢筋笼箍筋；

2031-三角架、2032-荷载纵轴、2033-荷载横轴、2034-荷载球头；

401-下支座板,402-上支座板,404-垫圈,405-球冠衬板,406-平面四氟滑板,407-球面四氟滑板,408-锚固定位套，409-临时连接板,410-橡胶垫环,412-橡胶防尘挡圈，413-桩帽构件。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

如图1所示，本实用新型的一种光纤光栅传感检测的桩基荷载试验装置，包括：堆载压载装置、荷载加载试验装置、检测传感装置以及数据采集系统112。

堆载压载装置，其设置在桩基荷载试验装置的上方；优选地，如图1所示，堆载压载装置包括堆载压载101、载荷平台102以及支墩104，堆载压载101由实心试块构成，堆载压载101通过左右两侧的支墩104支撑，作用在载荷平台102上，而载平台由两个刚性支墩支撑，悬空于试验桩上方。

荷载加载试验装置103，其如图1所示设置在堆载压载装置的下方，优选的，如图2所示包括与堆载压载装置相连接的托梁201，与托梁201相连接的第一钢板垫板202、设置在第一钢板垫板202下方并与其连接的球座203、与球座203连接的底部相连接的千斤顶206，与位千斤顶206底部相连接的第二钢板垫板205和与第二钢板垫板205底部相连接的桩帽207，桩帽207内设置有8根预留钢筋主筋208，桩帽207为临时性桩帽，其中，第二钢板垫板205的左右两侧分别设置有一个位移计204；其中，优选的，如图2和图3 所示，利用预留的钢筋主筋做骨架浇筑混凝土临时性桩帽，临时性桩帽上设置有第二钢板垫板205，在第二钢板垫板205上面对称安装四个位移计204用于从多个方位上监测桩顶的平均沉降，第二钢板垫板上在竖向放置一个千斤顶206，用来传递其上部试块荷载于桩基上的力量。进一步的，在本实用新型中为使得荷载传递得更均匀，在荷载平台102与千斤顶206之间通过托梁201和球座203连接，托梁201用于承受堆载压载装置的荷载，而球座203包括三角架2031、置于三角支架中心轴的荷载纵轴2032、与荷载纵轴2032相连接并置于三角架2031顶角的荷载横轴2033、以及与套入荷载横轴2033中部的荷载球头 2034，其中，三角架2031底部与第一钢板垫板连接，荷载球头2034的底部与千斤顶206 的顶部连接。在本实用新型中还提供另一中球座，即如图4所示的球铰支座(阴影部分为球铰支座的半剖面图)，该球铰支座其主要由上支座板402、下支座板401、球冠衬板405、平面四氟滑板406、球面四氟滑板407及橡胶垫环410组成。其中，上支座板402与第一钢板垫板202通过锚固定位套408连接，下支座板401与下部的桩帽构件413通过套接有橡胶垫环410的螺栓固定连接；所述下支座板401与上支座板402空隙处设置橡胶防尘挡圈(412)，上支座板402与球冠衬板405之间设置有平面四氟滑板406以形成第二滑动面，通过球冠衬板405与下支座板401之间设有球面四氟滑板407用于滑动来满足支座转角的需要。根据提的是球铰支座的位移是由上支座板402与下支座401上的平面四氟板406之间的滑动来实现的。其工作原理与盆式橡胶支座完全相同。上支座板402与上部荷载加载结构中的第一钢板垫板202通过锚固定位套408连接，并将所有荷载传递于上支座板上，同时上支座板402外部由螺栓和垫圈404固定，并与临时连接板409连接。下支座板401 与下部的桩帽构件413(优选桩帽与千斤顶接触，以用来传递其上部试块荷载于桩基上的力量)通过橡胶垫环410，螺栓进行固定连接，并向下均匀传递荷载。另外，上下支座板 401与上支座板402空隙处设置橡胶防尘挡圈412，用以阻挡灰尘进入，保证结构传力不受影响。进一步优选的，球型支座通过球冠衬板405与球面四氟滑板407之间的滑动来满足支座转角的需要。通常由于球铰支座的转动中心与上部结构的转动中心不重合，因此在上支座板402与平面四氟滑板406之间形成第二滑动面。根据上部结构与支座转动中心的相对位置，球面转动方向可以与平面滑动方向一致或相反。如果两个转动中心重合，则在平面上就不发生滑动。本实用新型的球铰支座特别适合用于在有坡度的结构上，因其是面受力，因而传力比较稳定，能有效地将上部结构的荷载传递给下部结构，并能保证传力的稳定性和匀称的加载于桩帽上，并可以实现逐级可控的加载，偏压现象得到了有效的改善，避免了支座脱空等不良现象，本实用新型的球铰支座的结构特别适用于一些布置复杂，需要均匀，平均，分级加载的结构中。而且球型支座构造合理，体形均匀规整，在平面和立面结构的布置都保证了其几何尺寸、刚度延性的均匀性。

检测传感装置，其相连接于荷载加载试验装置的底部，如图1所示包括分别布置在桩基上的光纤光栅应变片106、光纤光栅温度补偿计108、设置在桩基底部的一对桩底土压力盒111以及成对出现并分布在试验桩107外侧的孔隙水压力计109和双向土压力盒110；其中，详细参看图4，检测传感装置的桩基包括试验桩107、设置在试验桩107外侧的钢筋笼纵向主筋307和包覆在钢筋笼纵向主筋307外侧的钢筋笼箍筋308，在钢筋笼纵向主筋307的内侧绑扎光纤光栅应变片106，同时由于温度对光纤光栅测量应变信号的影响，每根光纤上安装一个光纤光栅温度补偿计108，用来修正和补偿光纤光栅传感器监测的应变值，桩底优选呈十字对称安装四个桩底土压力盒111用于测试桩底土压力，直接测量桩底压力，分析桩身和桩底受力变化规律，改变了传统的依靠桩身轴力测试与加载荷载作差反算桩底土压力的方法，桩周两侧对称埋置两组双向土压力盒110与孔隙水压力计109用于测量桩基与土相互做作用后在土体中的压力分布及变化状况。与公知常识的桩基测试不同，本实用新型的桩身应力应变测试采用了抗干扰、耐腐蚀的光纤光栅应变片106进行桩身的应力应变测试，同时，增加了光纤光栅温度补偿计108，使得应变测试的精度更高。为更好和全面准确的测量各个位置的应变情况，每根试验桩对称布设两条光纤，沿桩的主筋竖向间隔两米设置一个光纤光栅传应变片106，进一步优选的，如图1所示，在本实用新型中单侧设置6个光纤光栅传应变片106，设置两组共12个光纤光栅传应变片106均匀分布在桩基上，实现了实时和分布式测量。光纤光栅传应变片106之间的光纤采用串联的方法进行连接和测试，在本实用新型中需注意光纤光栅都处于钢筋主筋和箍筋的内侧便于保护传感器，固定方法可采用扎带紧固方式，而光纤光栅温度补偿计108设置在第3个光纤光栅传应变片106和第4个光纤光栅传应变片106之间，利于更好的对称检测桩基温度以准确进行温度补偿。

数据采集系统112，其与光纤光栅应变片106、光纤光栅温度补偿计108及桩底土压力盒111分别连接，本实施例中所用数据采集系统112为公知常识的数据采集系统，其数据采集过程及其原理在此不再累述。

本实用新型的另一个目的在于提供一种光纤光栅传感检测的桩基荷载试验装置的检测方法，包括如下步骤：

步骤一，布置并埋置地基土的检测传感装置：

在本实用新型中布置并埋置地基土的检测传感装置包括如下步骤：

步骤A，在试验桩107位置的两侧对称埋置两组孔隙水压力计109和双向土压力盒110；

步骤B，在桩基的钢筋笼纵向主筋307上竖向间隔两米安装一个光纤光栅应变片106，相邻光纤光栅应变片106之间采用光纤串联的方法进行连接和测试，用于测量桩基轴向应力应变的方法采用了分布式的光纤光栅应变片，且每条光纤上安装一个光纤光栅温度补偿计108，用来修正和补偿光纤光栅应变片106监测的应变值，在钢筋笼纵向主筋307的底部十字对称的焊接四个桩底土压力盒111，用于测量桩底压力分布和变化趋势；

步骤二，桩基荷载试验装置成桩：

先确定的试验桩位置，钻孔，取土成孔，将步骤一布置好的检测传感装置以 0.1m/s-0.5m/s(优选0.2m/s)的下沉速度垂直缓慢放入钻孔中，直到钻孔底部，清孔，从钻孔底部灌注水下混凝土，振捣时避免碰到光纤光栅应变片106和光纤光栅温度补偿计 108，浇筑桩身混凝土时，预留一段钢筋主筋不浇筑混凝土，以备制作桩帽207；

步骤四，安装堆载压载装置和荷载加载试验装置，将检测传感装置中的光纤光栅应变片106、光纤光栅温度补偿计108、孔隙水压力计109、双向土压力盒110以及桩底土压力盒111连接到数据采集系统112，调试系统，记录初始读数；

步骤五，试验桩加载试验并实时监测，第二钢板垫板上的位移计实时记录桩顶沉降数据，数据采集系统自动跟踪采集光纤光栅应变片、光纤光栅温度补偿计、孔隙水压力计、双向土压力盒以及桩底土压力盒的传感的数据，直至达到桩基极限承载力，结束测试。

实际桩基荷载试验成果：

通过本实用新型装置，开展了一根8米长，1米直径的钻孔灌注桩的桩基荷载试验。因为荷载加载装置中采用了球座支座，因此可以均匀，平均的分级加载，本试验中一共分 6级荷载加载，总加载荷载为3200kN，在桩基荷载试验加载过程中，开展了桩身应力应变实时分布测量，同时连续性地记录了光纤光栅温度计读数(克服了温度对应变测量误差的补偿影响)，直接量测了桩底土压力变化，并监测了桩周土压力的变化规律，可以反映桩土结构作用的荷载在土中的传递规律。取部分监测数据如下表1，并绘图示意如图6A所示。

表1桩基试验的加载荷载与桩顶沉降监测数据

试验中因为在桩顶冠梁处设置了位移传感器，根据相关规范和技术标准，桩基荷载试验主要是通过监测桩基沉降来判定桩基承载力和破坏极限，因此在桩基荷载加载试验过程中，实时记录了加载荷载与桩顶沉降数据如表1，绘制的如图6A中所示，从图6A中可以看出以桩顶沉降80mm为沉降极限控制标准，此时桩顶荷载加载的数值为3200kN，因此可判定桩基的极限破坏承载力为3200kN。

而又由于桩身内部轴力的受力规律对于桩基荷载试验的受力分析极为重要，为更好和全面准确的测量各个位置的应变情况，每根试验桩对称布设两条光纤，沿桩的主筋竖向间隔两米设置一个光纤光栅传应变片106，进一步优选的，在本实用新型中单侧设置6个光纤光栅传应变片106，设置两组共12个光纤光栅传应变片106均匀分布在桩基上，实现了实时和分布式测量。光纤光栅传应变片106之间的光纤采用串联的方法进行连接和测试，在本实用新型中需注意光纤光栅都处于钢筋主筋和箍筋的内侧便于保护传感器，固定方法采用了扎带紧固方式。因传感器数量与数据较多，本实例中取桩身7米处的光纤光栅轴力监测数据为例进行说明，如图6B所示。分级荷载加载过程中当荷载从1600kN到2000kN，光纤光栅轴力计读数从69.65kN急剧增加到338.93kN，与之前加载时的缓慢增长不同，因为此光纤光栅应力计埋设位置较深在桩下部分，所以反映了桩身下部荷载传递的规律，并验证了相关的桩土作用荷载传递规律。

桩基荷载试验过程中，桩身的每条光纤上安装一个光纤光栅温度补偿计108，用来修正和补偿光纤光栅应变片106监测的应变值，如图6C所示，整个加载过程中荷载加载到3200kN，光纤光栅温度计读数也有较明显的增长，尤其是桩基试验刚开始阶段。在荷载加载刚刚开始，桩身混凝土结构被挤压受力后，产生应力集中现象，部分外部荷载做功转化为混凝土内部势能，因此温度升高较快，当后续荷载加载时，桩土结构相互作用并进行应力调整和重分布，因此桩身温度略有减少`，随后继续增加。桩身温度的测量对于桩基试验的结果影响之前极少有人研究，但是由于本实用新型加入了光纤光栅温度传感器监测的方法，可以补偿并修正桩身应力读数，更准确和科学地进行受力分析。

在桩基试验过程中，同时开展了桩周土的孔隙水压力监测项目，因为荷载加载速率相对较快，因此桩周土的孔隙水压力来不及消散，导致了超孔隙水压力的产生，孔隙水压力的增加情况也能反映出桩土结构荷载传递规律，以及桩周土的应力状态变化，从而更科学地分析桩基试验结果。如图6D，采用了光纤光栅孔隙水压力计连续性地测量了桩周土孔压，初始孔隙水压力为0，因为孔隙水压力计埋深位置为地下水位线深度，因此孔隙水压力为 0，然而在桩基试验加载过程中，桩身受力后向桩周土传递荷载，在加载速率较快时，桩周土的孔隙水压力来不及消散，因此孔隙水压力持续增加。通过本实用新型中提出的孔隙水压力监测，可以从桩周土的受力状态来全面的分析桩基试验受力规律，并判断桩基荷载极限。

桩基测试方法上，增加了桩底土压力盒用于测试桩底土压力，直接测量桩底压力，分析桩身和桩底受力变化规律，改变了传统的依靠桩身轴力测试与加载荷载作差反算桩底土压力的方法。如图6E所示，桩端土压力的测试，荷载加载刚开始，桩端土压力较小，因为大部分荷载都衰减于土层提供的侧摩阻力，加载了一段时间后，桩周土的侧阻力达到极限，更多的荷载传递到桩底部，因此桩底部的轴力急剧增加。

综上所述，本实用新型实现了现浇钻孔灌注桩的桩身应力应变的实时分布式测量，克服了传统测量技术如振弦式钢筋应力计，电阻应变片等传统方式不连续，不能实时反应，低精度的缺陷。而且采用光纤光栅温度补偿计对光纤光栅应变计的测量数据进行补偿，克服了光纤光栅的温度作用对应变测量误差的影响。此外，在桩基测试方法上，增加了桩底土压力盒用于测试桩底土压力，直接测量桩底压力，分析桩身和桩底受力变化规律，改变了传统的依靠桩身轴力测试与加载荷载作差反算桩底土压力的方法。另外，在桩基试验的荷载加载试验装置部分设计上，通过球座的结构改进设置，以球头在向千斤顶上灵活活动自主平衡，克服了桩基加载试验受力不均匀等问题。在桩基测试过程中，增加了对地基土的监测项目设计，设计了一套完整的地基土监测方案，桩基测试的本质是桩土结构相互作用，解决了传统的单一的对桩基变形受力监测并不能完整的反映出荷载在土中的传递规律的问题。

前述对本实用新型的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本实用新型限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本实用新型的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本实用新型的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本实用新型的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (6)

1.一种光纤光栅传感检测的桩基荷载试验装置，其特征在于，包括：

堆载压载装置，其设置在所述桩基荷载试验装置的上方；

荷载加载试验装置，其设置在所述堆载压载装置的下方，包括与所述堆载压载装置相连接的托梁(201)，与所述托梁(201)相连接的第一钢板垫板(202)、设置在所述第一钢板垫板(202)下方并与其连接的球座(203)、与所述球座(203)连接的底部相连接的千斤顶(206)，与所述千斤顶(206)底部相连接的第二钢板垫板(205)和与所述第二钢板垫板(205)底部相连接的桩帽(207)，其中，所述第二钢板垫板(205)的左右两侧分别设置有一个位移计(204)；

检测传感装置，其相连接于所述荷载加载试验装置的底部，包括分别布置在桩基上的光纤光栅应变片(106)、光纤光栅温度补偿计(108)、设置在桩基底部的一对桩底土压力盒(111)以及成对出现并分布在试验桩(107)外侧的孔隙水压力计(109)和双向土压力盒(110)；

以及数据采集系统，其与所述光纤光栅应变片(106)、光纤光栅温度补偿计(108)及桩底土压力盒(111)分别连接。

2.根据权利要求1所述的光纤光栅传感检测的桩基荷载试验装置，其特征在于，所述堆载压载装置包括堆载压载(101)、载荷平台(102)以及支墩(104)，所述堆载压载(101)由实心试块构成，堆载压载(101)通过左右两侧的所述支墩(104)支撑，作用在所述载荷平台(102)上。

3.根据权利要求1所述的光纤光栅传感检测的桩基荷载试验装置，其特征在于，所述球座(203)包括三角架(2031)、置于三角支架中心轴的荷载纵轴(2032)、与所述荷载纵轴(2032)相连接并置于所述三角架(2031)顶角的荷载横轴(2033)、以及与套入所述荷载横轴(2033)中部的荷载球头(2034)，其中，所述三角架(2031)底部与所述第一钢板垫板连接，所述荷载球头(2034)的底部与所述千斤顶(206)的顶部连接。

4.根据权利要求1所述的光纤光栅传感检测的桩基荷载试验装置，其特征在于，所述球座还可以由上支座板(402)、下支座板(401)、球冠衬板(405)、平面四氟滑板(406)、球面四氟滑板(407)及橡胶垫环(410)组成；

其中，所述上支座板(402)与第一钢板垫板(202)通过锚固定位套(408)连接，所述下支座板(401)与下部的桩帽构件(413)通过套接有橡胶垫环(410)的螺栓固定连接；所述下支座板(401)与上支座板(402)空隙处设置橡胶防尘挡圈(412)，所述上支座板(402)与球冠衬板(405)之间设置有平面四氟滑板(406)以形成第二滑动面，通过球冠衬板(405)与下支座板(401)之间设有球面四氟滑板(407)用于滑动来满足支座转角的需要。

5.根据权利要求1所述的光纤光栅传感检测的桩基荷载试验装置，其特征在于，所述检测传感装置的桩基包括试验桩(107)、设置在所述试验桩(107)外侧的钢筋笼纵向主筋(307)和包覆在所述钢筋笼纵向主筋(307)外侧的钢筋笼箍筋(308)，在所述钢筋笼纵向主筋(307)的内侧绑扎所述光纤光栅应变片(106)和光纤，同时每根光纤上安装一个所述光纤光栅温度补偿计(108)，桩底对称安装四个所述桩底土压力盒(111)用于测试桩底土压力，桩周两侧对称埋置两组所述双向土压力盒(110)与孔隙水压力计(109)用于测量桩基与土相互做作用后在土体中的压力分布及变化状况。

6.根据权利要求1所述的光纤光栅传感检测的桩基荷载试验装置，其特征在于，

桩基的钢筋笼纵向主筋(307)上竖向间隔两米安装一个光纤光栅应变片(106)，相邻光纤光栅应变片(106)之间采用光纤串联的方法进行连接和测试，用于测量桩基轴向应力应变的方法采用了分布式的光纤光栅应变片，且每条光纤上安装一个光纤光栅温度补偿计(108)，用来修正和补偿光纤光栅应变片(106)监测的应变值，在钢筋笼纵向主筋(307)的底部十字对称的焊接四个桩底土压力盒(111)，用于测量桩底压力分布和变化趋势。