CN210712975U - 静力水准仪和基于静力水准测量的基桩静载试验系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及静力水准仪和基于静力水准测量的基桩静载试验系统。一种静力水准仪，包括用于盛装导压防冻液的贮液筒，设于贮液筒上端的电子仓，及一端与电子仓联接且另一端延伸至贮液筒内的波导杆；所述波导杆设有浮球，且浮球内设有磁环；所述波导杆远于电子仓一端设有限位块。本实用新型采样非接触式静力水准仪，使用寿命长，稳定性好，抗干扰性强。采用测量静力水准仪、基准静力水准仪来替代基准梁、基准桩和位移表，规避了传统方式的安装困难的问题，对环境有良好的适应性，无需特殊的要求即可正常工作。本系统的基准点与测量点之间的距离可以增加到几十米，完全排除测量点在加载或卸载过程中对基准点产生影响。

Description

静力水准仪和基于静力水准测量的基桩静载试验系统

技术领域

本实用新型涉及测量设备，更具体地说是指一种静力水准仪和基于静力水准测量的基桩静载试验系统。

背景技术

地基基础(如桩基，各类天然或人工处理基础)质量的好坏主要取决于两个因素，即承载能力与桩身质量，而承载力是二者中的主要因素。单桩承载力的准确测试对于各类建筑物基础设计乃至上部结构的设计都起着举足轻重的作用。

静载荷试验是当前确定桩基承载能力最直接，最可靠的方法之一。静载荷试验是指在桩顶部逐级施加轴向压力、轴向上拔力或在承台底面处施加水平力，观测桩相应检测点随时间而产生的沉降、上拔位移或水平位移，以确定相应的单桩竖向抗压承载力、竖向抗拔承载力或水平承载力的试验方法。

常用的静载荷试验方法有堆载法、锚桩法、自平衡法等，在所有的方法中，试桩在试验载荷作用下的位移值是最重要的测量数据之一。以堆载反力梁装置的静载荷试验为例。

如说明书附图的图1所示，试桩通过千斤顶从主梁处以反力的形式获得承载力，基准梁垂直于桩的方向水平架设，位移表通过磁性表座与试桩形成刚性连接，当千斤顶逐级加载时，试桩随着承载力的增加而产生向下的沉降，试验是在默认基准梁状态保持不变的情况下，通过测量位移表相对于基准梁的位移值而得到沉降量。

由上述过程可得知，在静载荷试验的全过程中，基准梁保持静止状态对位移值的测量尤为重要。根据静载试验的要求，基准桩的中心与试桩的中心距离需≥4D且＞2.0m(D为试桩、锚桩或地锚的设计直径或边宽，取其较大者)。静载试验所用基准梁应具有足够的刚度，梁的一端应固定在基准桩上，另一端应简支于基准桩上。

随着所采用的桩径不断增大，这种反力方式的单桩垂直静载荷试验都不同程度的遇到了基准梁的安装困难问题，在采用堆载法作为反力的情况下，即使按照JGJ106-2014建筑基桩检测技术规范的要求，一方面，在试验过程中，试桩受到不断增加的承载力而产生沉降，由于土质相互粘连的特性，此沉降会对周围的地面形成牵连效应；另一方面，由于试验时间长，堆载重量大，遇到土质松软的情况，堆载本身也会对周围的地面造成影响，导致基准桩和基准梁在试验进行的全过程随着地面承受荷载的变化而变化。

为了保证基准桩的位置远离试验区，从而降低试验区扰动的影响，实际试验中通常采用一体成型的，长度10m左右的型钢作为基准梁。该长度的型钢在使用中极为不方便，不同的桩基静载实验要选取不同长度的基准梁，由于其长度和重量均较大，既不便于运输，又不便于日常的储存管理，而且基准梁在日常使用中若有部分弯折或破坏，只能将基准梁整体置换掉，很不经济。而且基准梁加长后，由于其刚度不够，受温度变化影响，其挠度也非常显著。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种静力水准仪和基于静力水准测量的基桩静载试验系统。本实用新型取消基准梁，消除基准梁对测量结果的影响。采用新型高精度磁致伸缩静力水准仪实现基桩静载荷试验中消除基准梁影响的测量系统和测量方法。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种静力水准仪，包括用于盛装导压防冻液的贮液筒，设于贮液筒上端的电子仓，及一端与电子仓联接且另一端延伸至贮液筒内的波导杆；所述波导杆设有浮球，且浮球内设有磁环；所述波导杆远于电子仓一端设有限位块。

其进一步技术方案为：所述贮液筒上端设有通气孔，下端设有联通孔。

一种基于静力水准测量的基桩静载试验系统，包括若干个上述的静力水准仪，用于放置配重块的堆载台，用于施加力的千斤顶；所述堆载台放置于基桩上方，且千斤顶位于基桩端面与堆载台下侧之间；其中，若干个静力水准仪包括若干个用于测量基桩位移的测量静力水准仪，及用于作为基准液面的基准静力水准仪；所述测量静力水准仪均布于基桩端面；所述测量静力水准仪相互之间联通，所述基准静力水准仪与测量静力水准仪之间联通。

其进一步技术方案为：所述基桩端面设有承压板。

其进一步技术方案为：所述静力水准仪与设有的位移中继器电性连接，且位移中继器通过设有的前端机与主机电性连接。

其进一步技术方案为：所述堆载台下侧设有用于受力的反力主梁。

一种基桩静载荷的测量方法，

将基桩端面处理平整，并在基桩端面放置直径大于基桩的承压板；堆载台放置在基桩上方，在堆载台下侧的反力主梁与承压板放置千斤顶；在基桩端面上均布若干个相互联通的测量静力水准仪，同时在远于基桩的位置设置基准静力水准仪，并且基准静力水准仪与测量静力水准仪相互联通；

在堆载台上方放置配重块，然后千斤顶逐级加载，基桩受到千斤顶的力作用发生运动；基准静力水准仪的位置不变，测量静力水准仪随着基桩运动而运动；基准静力水准仪及测量静力水准仪由于相互联通，液面发生变化，测量液面变化差来检测基桩的运动量。

其进一步技术方案为：基桩发生运动未发生运动时，基准静力水准仪的初始液位标记为h_0-0，测量静力水准仪的初始液位标记为h_1-0、h_2-0、 h_3-0…h_n-0；当基桩发生运动后，基准静力水准仪及测量静力水准仪的液面均发生变化，经过第m次达到稳定时，基准静力水准仪标记为h_0-m，测量静力水准仪的初始液位标记为h_1-m、h_2-m、h_3-m…h_n-m；其中，基准静力水准仪的液面变化量Δh₀：

Δh₀＝K(h_0-m-h_0-0)；

K-基准静力水准仪的传感器系数；

h_0-m-基准静力水准仪的当前读数；

h_0-0-基准静力水准仪的初始读数；

测量静力水准仪的液面变化量Δh_m：

Δh_m＝K(h_n-m-h_n-0)：

K-测量静力水准仪的传感器系数；

h_n-m-测量静力水准仪的当前读数；

h_n-0-测量静力水准仪的初始读数；

其中，各检测点的运动量的变化量ΔH_m：

ΔH_m＝Δh₀-Δh_m＝K(h_0-m-h_0-0)-K(h_n-m-h_n-0)：

其中，计算的物理量符号，正值为液位上升，负值为液位下降；

ΔH_m为正值表示测点上浮，负值表示测点沉降。

本实用新型与现有技术相比的有益效果是：本实用新型采样非接触式静力水准仪，使用寿命长，稳定性好，抗干扰性强。采用测量静力水准仪、基准静力水准仪来替代基准梁、基准桩和位移表，规避了传统方式的安装困难的问题，对环境有良好的适应性，无需特殊的要求即可正常工作。本系统的基准点与测量点之间的距离可以增加到几十米，完全排除测量点在加载或卸载过程中对基准点产生影响。本测量方法降低干扰，减少误差，提高准确率，并且测量方便，适应能力强。适合直径大、吨位大基桩的抗拉抗压载荷试验，处理面积大的复合地基载荷试验；处理面积大的天然地基、人工地基的载荷试验。

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步描述。

附图说明

图1为现有技术的简视图；

图2为本实用新型一种静力水准仪的结构图；

图3为本实用新型一种基于静力水准测量的基桩静载试验系统的安装图；

图4为本实用新型一种基于静力水准测量的基桩静载试验系统的电路方框图；

图5为本实用新型一种基桩静载荷的测量方法的初始液面的位置简视图；

图6为本实用新型一种基桩静载荷的测量方法的检测液面的位置简视图。

具体实施方式

为了更充分理解本实用新型的技术内容，下面结合具体实施例对本实用新型的技术方案进一步介绍和说明，但不局限于此。

如图2至图6本实用新型实施例的图纸。

一种静力水准仪10，如图2所示，包括用于盛装导压防冻液的贮液筒11，设于贮液筒11上端的电子仓12，及一端与电子仓12联接且另一端延伸至贮液筒11内的波导杆13。波导杆13设有浮球14，且浮球14内设有磁环(图中未做标注)。波导杆13远于电子仓12一端设有限位块15。

贮液筒11上端设有通气孔111，下端设有联通孔112。联通孔112设有用于与其它静力水准仪联通的导管，从而使得各个静力水准仪10能相互联通，由于上端设有通气孔111，所以通过导管连接在一起的静力水准仪相当于一个连通器，液位可以持平。

电子仓12内部发射脉冲电流沿波导杆13传播并产生磁场，此磁场与浮球 14内部的永磁环磁场相遇，产生扭转波脉冲，测量两个脉冲的时间差即可得到浮球14的相对位置，从而推算出浮球14所在液面的液位变化量。本静力水准仪是一种非接触式液位传感器装置，因此具有使用寿命长、稳定性好、精度高、重复性好等众多特点。

优选的，电子仓12通过导线与远程主机电性连接，以便于对静力水准仪进行读数、控制等。

一种基于静力水准测量的基桩静载试验系统，如图3、4所示，包括若干个上述的静力水准仪10，用于放置配重块22的堆载台21，用于施加力的千斤顶23。堆载台21放置于基桩20上方，且千斤顶23位于基桩20端面与堆载台21下侧之间；其中，若干个静力水准仪10包括若干个用于测量基桩20位移的测量静力水准仪101，及用于作为基准液面的基准静力水准仪102。测量静力水准仪101均布于基桩20端面。测量静力水准仪101相互之间通过导管联通，所述基准静力水准仪102与测量静力水准仪101之间也是通过导管联通，以形成一个连通器。

本实用新型的静力水准仪10为4个均布在基桩20上。

优选的，为了保护基桩20端部受力均匀，避免受力破坏，基桩20端面设有承压板24。承压板24的直径大于基桩20的直径。千斤顶23放置在承压板 24中间，且测量静力水准仪101围绕千斤顶23均布于承压板24上。

其中，为了更好的远程检测，静力水准仪10与设有的位移中继器25电性连接，且位移中继器25通过设有的前端机26与主机27电性连接。

优选的，前端机26还有与其它传感器电性连接，如形变传感器；另外前端机26还与压力传感器29电性连接，用于检测千斤顶23对基桩的压力。

为了更好的保护堆载台21及增大堆载台21的强度，堆载台21下侧设有用于受力的反力主梁28。

将若干个测量静力水准仪101及基准静力水准仪102用导管串连，并在导管内充入导压液体(SG溶液)，通过测量各测量静力水准仪101与基准静力水准仪102之间的液面变化量，即可计算出各测点的沉降量。

一种基桩静载荷的测量方法，如图5、6所示，将基桩20端面处理平整，并在基桩20端面放置直径大于基桩20的承压板24；堆载台21放置在基桩20 上方，在堆载台21下侧的反力主梁与承压板24放置千斤顶23；在基桩20端面上均布若干个相互联通的测量静力水准仪101，同时在远于基桩20的位置设置基准静力水准仪102，并且基准静力水准仪102与测量静力水准仪101 相互联通。

在堆载台21上方放置配重块22，然后千斤顶23逐级加载，基桩20受到千斤顶23的力作用发生运动；基准静力水准仪102的位置不变，测量静力水准仪101随着基桩20运动而运动；基准静力水准仪102及测量静力水准仪101 由于相互联通，液面发生变化，测量液面变化差来检测基桩20的运动量。

基桩20发生运动未发生运动时，基准静力水准仪102的初始液位标记为 h_0-0，测量静力水准仪101的初始液位标记为h_1-0、h_2-0、h_3-0…h_n-0；当基桩20 发生运动后，基准静力水准仪102及测量静力水准仪101的液面均发生变化，经过第m次达到稳定时，基准静力水准仪102标记为h_0-m，测量静力水准仪101 的初始液位标记为h_1-m、h_2-m、h_3-m…h_n-m；其中，基准静力水准仪102的液面变化量Δh₀：

Δh₀＝K(h_0-m-h_0-0)：

K-基准静力水准仪102的传感器系数；

h_0-m-基准静力水准仪102的当前读数；

h_0-0-基准静力水准仪102的初始读数；

测量静力水准仪101的液面变化量Δh_m：

Δh_m＝K(h_n-m-h_n-0)；

K-测量静力水准仪101的传感器系数；

h_n-m-测量静力水准仪101的当前读数；

h_n-0-测量静力水准仪101的初始读数；

其中，各检测点的运动量的变化量ΔH_m：

ΔH_m＝Δh₀-Δh_m＝K(h_0-m-h_0-0)-K(h_n-m-h_n-0)；

其中，计算的物理量符号，正值为液位上升，负值为液位下降；

ΔH_m为正值表示测点上浮，负值表示测点沉降。

在图5、6中，是4个测量静力水准仪101的初始液面位置及进行加载后的检测液面位置，通过液面的位置的变化来检测基桩受力后的沉降或抬升。

综上所述，本实用新型采样非接触式静力水准仪，使用寿命长，稳定性好，抗干扰性强。采用测量静力水准仪、基准静力水准仪来替代基准梁、基准桩和位移表，规避了传统方式的安装困难的问题，对环境有良好的适应性，无需特殊的要求即可正常工作。本系统的基准点与测量点之间的距离可以增加到几十米，完全排除测量点在加载或卸载过程中对基准点产生影响。本测量方法降低干扰，减少误差，提高准确率，并且测量方便，适应能力强。适合直径大、吨位大基桩的抗拉抗压载荷试验，处理面积大的复合地基载荷试验；处理面积大的天然地基、人工地基的载荷试验。

上述仅以实施例来进一步说明本实用新型的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本实用新型的实施方式仅限于此，任何依本实用新型所做的技术延伸或再创造，均受本实用新型的保护。本实用新型的保护范围以权利要求书为准。

Claims (6)

1.一种静力水准仪，其特征在于，包括用于盛装导压防冻液的贮液筒，设于贮液筒上端的电子仓，及一端与电子仓联接且另一端延伸至贮液筒内的波导杆；所述波导杆设有浮球，且浮球内设有磁环；所述波导杆远于电子仓一端设有限位块。

2.根据权利要求1所述的一种静力水准仪，其特征在于，所述贮液筒上端设有通气孔，下端设有联通孔。

3.一种基于静力水准测量的基桩静载试验系统，其特征在于，包括若干个权利要求1或2任一项所述的静力水准仪，用于放置配重块的堆载台，用于施加力的千斤顶；所述堆载台放置于基桩上方，且千斤顶位于基桩端面与堆载台下侧之间；其中，若干个静力水准仪包括若干个用于测量基桩位移的测量静力水准仪，及用于作为基准液面的基准静力水准仪；所述测量静力水准仪均布于基桩端面；所述测量静力水准仪相互之间联通，所述基准静力水准仪与测量静力水准仪之间联通。

4.根据权利要求3所述的一种基于静力水准测量的基桩静载试验系统，其特征在于，所述基桩端面设有承压板。

5.根据权利要求3所述的一种基于静力水准测量的基桩静载试验系统，其特征在于，所述静力水准仪与设有的位移中继器电性连接，且位移中继器通过设有的前端机与主机电性连接。

6.根据权利要求3所述的一种基于静力水准测量的基桩静载试验系统，其特征在于，所述堆载台下侧设有用于受力的反力主梁。

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