X型模型樁加載監測裝置及監測方法
【專利摘要】本發明公開了一種X型模型樁加載監測裝置及監測方法，該裝置包括容土容器、加載裝置和監測裝置。該方法是將已預埋好傳感光纖的X型模型樁預埋在容土容器的土體中，再將加載裝置與容土容器通過槽鋼連接，對X型模型樁施加豎向荷載，通過監測裝置監測X型模型樁在加載過程中的應力應變情況，以期模擬在壓力作用下樁與土的作用和樁的承載力及變形情況。本發明可以精確控制試驗的加載條件，監測X型模型樁在土中的受力變形情況，并根據試驗結果有針對性的改善樁形及尺寸，更加符合工程實踐要求。而且裝置安裝簡便，易于控制，可循環使用，對樁身影響小。
【專利說明】X型模型粧加載監測裝置及監測方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種基礎結構的試驗裝置及試驗方法，具體涉及一種X型模型樁加載監測裝置及監測方法。
【背景技術】
[0002]在實際工程中，現場樁基檢測費用較高，且監測試驗由于場地及條件限制，試驗過程中難以控制各項參數，而且也不方便。工程樁基試驗加載需設計布置反力裝置，由于所加荷載較大，反力裝置要求較高，現場安裝耗時費力。傳統的應力應變傳感器采用電磁式或振弦式傳感器，安裝工序多且在現場時成活率低，并且為點式傳感器，僅能監測樁基指定部位的應力應變情況，由于工程地質情況復雜，很可能在分析樁與土的相互作用或樁身受力情況時產生漏點，如果需要較為全面的分析樁在土中的特性，則要布置較多的傳感器，而傳感器引出來的導線過多，會影響樁身質量，且在實際施工過程中會很麻煩。因此采用一種簡便的全分布式的監測手段對分析樁的受力變形情況尤為重要，需要設計一種能夠在室內對X型模型樁精確加載荷及全分布式監測樁身應力應變的裝置和方法。
【發明內容】
[0003]發明目的:為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種X型模型樁加載監測裝置及監測方法。
[0004]技術方案:為解決上述技術問題，本發明提供的X型模型樁加載監測裝置包括: 容土容器，具有豎直的側壁和頂部開口，其中填充有土，土中嵌入有X型模型樁，所述
側壁上連接有立柱；
加載裝置，包括與立柱固定連接的反力蓋板，所述反力蓋板與所述X型模型樁之間從上至下依次安裝有千斤頂、荷載傳感器、傳力柱和墊片；
監測裝置，包括沿X型模型樁安裝的傳感光纖，接于傳感光纖的光纖數據采集儀，以及通過電纜與載荷傳感器連接的荷載顯示器。
[0005]作為優選，所述槽鋼在容土容器的側壁外對稱分布。
[0006]作為優選，所述容土容器為矩形，所述側壁與槽鋼焊接。
[0007]作為優選，所述反力蓋板與槽鋼焊接，所述側壁與槽鋼鉸接。
[0008]使用時，上述加載監測裝置的監測方法包括以下步驟:
1)制作X型模型樁，按照現場足尺寸的X型混凝土樁等比例縮小；
2)在X型模型樁表面開槽,將傳感光纖拉直布入槽中,用環氧樹脂將凹槽填充、抹平；
3)布置容土容器、加載裝置和監測裝置；
4)依據荷載傳感器的讀書精確控制千斤頂的加載條件，利用光纖數據采集儀連續監測X型模型樁在土中的受力變形情況。
[0009]有益效果:本發明采用模型試驗的裝置與方法，所加載的荷載比現場荷載試驗的荷載要小，采用千斤頂作為加載裝置，用荷載傳感器來精確確定荷載的大小，在對X型模型樁施加豎向荷載的過程中，通過監測裝置監測X型模型樁在加載過程中的應力應變情況，以期模擬在壓力作用下樁與土的作用和樁的承載力及變形情況。本發明可以精確控制試驗的加載條件，監測X型模型樁在土中的受力變形情況，并根據試驗結果有針對性的改善樁形及尺寸，更加符合工程實踐要求。本發明裝置安裝簡便，易于控制，可循環使用等優點，而且使用的分布式傳感光纖對樁身影響小。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1為本發明實施例的結構示意圖；
圖2是圖1的左視圖；
圖3是圖1中X型模型樁的剖面圖。
【具體實施方式】
[0011]實施例:本實施例的X型模型樁加載監測裝置如圖1和圖2所示，包括具有豎直側壁和頂部開的容土容器9，其中填充有土 12，土 12中嵌入有X型模型樁8，容土容器9的側壁外對稱分布有四根槽鋼13，容土容器9與槽鋼13固定連接，可采用焊接或鉸接的方式。
[0012]加載裝置包括與槽鋼13焊接的反力蓋板3，反力蓋板3與X型模型樁8之間從上至下依次安裝有千斤頂4、荷載傳感器5、傳力柱6和墊片7。
[0013]監測裝置包括傳感光纖10及其連接的光纖數據采集儀1，依次連接的載荷傳感器
5、電纜11和荷載顯不器2。
[0014]如圖3所示，沿X型·模型樁8安裝有傳感光纖10。
[0015]使用時，本實施例的X型模型樁加載監測方法包括以下步驟:
1、依據相似原理，將現場足尺寸的X型混凝土樁等比例縮小，預制成的X型模型樁。
[0016]2、將預制好的X型模型樁表面開一個5mm深的槽，用小毛刷及吹風機等將槽內清除干凈，用快干膠先將拉直的傳感光纖固定在槽內，再用環氧樹脂進行封裝，用吹風機將環氧樹脂吹干或者等其自然風干。
[0017]3、在容土容器中先鋪設一定層厚的土層，再將預埋好的X型模型樁放入容土容器內，然后在容土容器中分層布置需要的土到指定的位置，將墊片、傳力柱、荷載傳感器等依次疊加放置在樁頂，用千斤頂先預壓，使各部件緊密接觸，同時檢查調整使千斤頂所能施加的荷載正好能夠傳遞到樁頂上。
[0018]其中容土容器尺寸為L由四塊鋼板焊接而成。反力蓋板由一塊3Cm*100Cm*100Cm的鋼板做成，千斤頂用高強螺栓固定在反力蓋板上。傳力柱的長短及強度可以根據X型模型樁頂端距千斤頂的距離及試驗要求施加的最大荷載來確定。墊片的尺寸根據X型模型樁的尺寸來確定，以能夠覆蓋X型模型樁樁頭為準。
[0019]4、將荷載傳感器連接荷載顯示器，將傳感光纖連接光纖數據采集儀，調試各項系數，看加載及監測系統是否正常，如果不正常，則要檢查各部件連接是否有問題，傳感光纖是否斷裂等，進行修補，如果正常則可以進行試驗。
[0020]5、依據荷載傳感器的讀數精確控制千斤頂的加載條件，利用光纖數據采集儀連續監測X型模型樁在土中的受力變形情況，并根據試驗結果有針對性的改善樁形及尺寸。
[0021]以上述依據本發明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內容，相關工作人員完全可以在不偏離本項發明技術思想的范圍內，進行多樣的變更以及修改。本項發明的技術性范圍并不局限于說明書上的內容，必須要根據權利要求范圍來確定其技術性范圍。
【權利要求】
1.一種X型模型樁加載監測裝置，其特征在于包括: 容土容器，具有豎直的側壁和頂部開口，其中填充有土，土中嵌入有X型模型樁，所述側壁上連接有立柱； 加載裝置，包括與立柱固定連接的反力蓋板，所述反力蓋板與所述X型模型樁之間從上至下依次安裝有千斤頂、荷載傳感器、傳力柱和墊片； 監測裝置，包括沿X型模型樁安裝的傳感光纖，接于傳感光纖的光纖數據采集儀，以及通過電纜與載荷傳感器連接的荷載顯示器。
2.根據權利要求1所述的X型模型樁加載監測裝置，其特征在于:所述立柱由四根槽鋼組成，所述槽鋼在容器的側壁外對稱分布。
3.根據權利要求2所述的X型模型樁加載監測裝置，其特征在于:所述容土容器為矩形，所述側壁與槽鋼焊接。
4.根據權利要求2所述的X型模型樁加載監測裝置，其特征在于:所述反力蓋板與槽鋼焊接，所述側壁與槽鋼鉸接。
5.如權利要求1所述的X型模型樁加載監測裝置的監測方法，其特征在于包括以下步驟: 1)制作X型模型樁，按照現場足尺寸的X型混凝土樁等比例縮小； 2)在X型模型樁表面開槽,將傳感光纖拉直布入槽中,用環氧樹脂將凹槽填充、抹平； 3)布置容土容器、加載裝置和監測裝置: 其中容土容器為具有豎直側壁的頂部開口容器，其中填充有土，土中嵌入有X型模型樁，所述側壁上連接有立柱， 加載裝置包括與立柱固定連接的反力蓋板，所述反力蓋板與所述X型模型樁之間從上至下依次安裝有千斤頂、荷載傳感器、傳力柱和墊片； 監測裝置包括沿X型模型樁安裝的傳感光纖，接于傳感光纖的光纖數據采集儀，以及通過電纜與載荷傳感器連接的荷載顯示器； 4)依據荷載傳感器的讀數精確控制千斤頂的加載條件，利用光纖數據采集儀連續監測X型模型樁在土中的受力變形情況。
【文檔編號】E02D33/00GK103711152SQ201310689235
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月17日 優先權日:2013年12月17日
【發明者】高磊, 劉漢龍, 陳暉東, 余湘娟 申請人:河海大學