智慧预制桩的制作方法

文档序号:17816908发布日期:2019-06-05 21:49
智慧预制桩的制作方法

本发明涉及智慧预制桩。



背景技术:

预制桩的稳定性直接关系到上层建筑的安全,为了确保上层建筑的安全使用,必须对预制桩进行监测,以确定其健康状态。由于预制桩的病害主要表现在应力损伤和形变较大上,所以对预制桩进行全方位健康监测是十分必要的。

参考图1,公开号CN105155595A的专利文献中,公开了预制桩抗压检测方法:挖开地面后露出预制桩的顶部,在预制桩的顶部上放置顶升机构,顶升机构上方放置抗压预制件,抗压预制件与地面固定连接,启动顶升机构使顶升机构的两端分别顶紧抗压预制件和预制桩,继续对顶升机构施加起升的动力,当顶升机构的压力值达到预制桩的合格抗压值时预制桩未下沉,表明预制桩的抗压值合格,否则抗压值不合格。

公开号CN103215973A的专利文献中,公开了测量预制桩倾斜的方法:1、在预制桩上部设一槽口,预制桩在地基立稳后,将检测发送器挂在槽口上;2、检测发送器为长方体,在长方体内壁两个竖直面上分别装一个加速度计;3、打开检测发送器开关测量预制桩倾斜状态,打开与检测发送器配套的移动接收器开关,接收检测发送器发送的信息;4、三移动接收器接收检测发送器发送的数据,通过移动接收器上的表盘读出基桩倾斜方向θ,从显示器上读出基桩倾斜角ɑ;5、对预制桩纠斜后继续打入预制桩,在预制桩上挂的检测发送器快接触土体前将其取下,用于下一个预制桩施工检测。

可以看出现有的预制桩检测方法,普遍是预制桩打入地下前在地表进行检测,在后期施工过程和运营期达不到检测的目的。



技术实现要素:

本发明提供一种智慧预制桩,桩体内设有监测应变的混合式光纤,混合式光纤包括第一光纤和第二光纤。第一光纤紧贴在桩体内部钢筋上。第二光纤松弛地设置在第一光纤所紧贴的钢筋上,第二光纤走向与第一光纤一致,对温度引起的应变进行补偿。

在上述的智慧预制桩,第一光纤上刻有监测桩体水平挠度的光栅串。

在上述的智慧预制桩,所述扰度ω(x)为:ε(x)为应变,y为光栅串到预制桩中心轴距离。

在上述的智慧预制桩,桩体上设有定位器,可在复杂情况下对桩体进行定位,有利于预制桩在施工期和运营期的高效检测。

在上述的智慧预制桩,桩体的表面设有查询预制桩的材料结构信息的二维码。

本发明可以实现对预制桩在施工期和运营期的全方位检测。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1示出了预制桩的抗压检测装置结构图。

图2示出了本发明智慧预制桩中各个器件的分布图。

具体实施方式

图2出了智慧预制桩,所述预制桩的桩体1可为方桩或圆桩,并可在桩帽附近预留接线孔。桩体1上安装有定位器2,在复杂情况下对桩体1进行定位,有利于预制桩在施工期和运营期的高效检测,当桩体1埋入地下后可将定位器2拆除。预制桩内部钢筋结构上布置有混合式光纤3,混合式光纤3连接便携式解调仪对监测的数据进行解析,可以实现应变和位移的监测。解调仪解析的数据可传输到计算机。预制桩表面设有二维码4,二维码存储有预制桩的材料、结构等信息,用于现场技术人员、或检查人员扫码后即可获得预制桩的材料、结构等信息。

混合式光纤3包括监测桩体1内部应变的第一光纤31和第二光纤32,以及刻于第一光纤31上监测桩体1水平挠度的光栅串33。第一光纤31紧贴在钢筋结构上,处于紧绷状态,其所测得应变包含温度引起的应变。本发明在第一光纤31所紧贴的钢筋上设置第二光纤32。第二光纤32走向与第一光纤31一致,但只是将第二光纤32上若干有限个点绑扎在钢筋上,整体上处于一种松弛状态,以检测温度单独引起的应变。第一光纤31左右对称位置、距桩底和桩帽相等距离处共布设4个光栅串33。光栅串33由第一光纤31连接。

利用第一光纤31和第二光纤32计算预制桩应变值的方法如下:

第一光纤31所测应变值可由解调仪直接读出为εSi,同一位置温度引起的应变可由第二光纤32测出为εTi,直接用第一光纤31所测数值εSi减去对应位置第二光纤32所测数值即为该点的应变值εi,εi=εSi-εTi(1)。

计算预制桩挠度的方法如下:

将预制桩简化为圆柱形刚体,其底端固定,顶端受集中荷载时桩体会存在三种应变变化:一是桩体受弯产生的应变εM;二是桩体受轴向力产生的应变εF;三是桩体受温度影响产生的应变εT。挠度与受弯产生的应变有关,所有只考虑εM。计算思路为:先计算弯矩和应变的关系式、弯矩和挠度的关系式,然后将弯矩消除后可得应变和挠度的关系式。具体计算过程如下:

应变定义:

式(2)中:ε为应变,ρ为曲率半径,y为光栅串到预制桩中性轴距离。

曲率半径与弯矩关系为:

式(3)中:M为弯矩,E为杨氏模量,I为截面惯性矩,EI为抗弯刚度。

通过公式(2)和公式(3)可得:

曲率半径公式为:

通过公式(3)和公式(5)可得:

式(6)中:当挠度很小时:tanθ≈θ≈0。

所以:

即:

对公式(8)二次积分即可得到挠度值:

式(9)中:ω(x)为预制桩的挠度,C为预制桩桩底的初始转角,D为预制桩桩底的初始位移。

基于预制桩的假设条件,预制桩桩底的初始转角和初始位移都为零,所以:

通过公式(4)和公式(10)可得:

式(11)中,ε(x)沿预制桩轴线方向线性分布,将应变公式代入公式(11)中可得到预制桩的挠度曲线。

再多了解一些
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