本发明涉及一种检测钢管桩内外摩阻力的装置，属于桩基础应用领域。
背景技术：
近年来钢管桩在工程中得到了广泛应用，由于钢管桩底部开口，在沉桩过程中土体涌入桩管内部，形成土塞，增加了沉桩的阻力。土塞闭塞效应的正确判断对桩的可打入性及承载力预测有着重要的影响，针对这一问题，国内外众多学者开展了大量的研究工作。土塞是由于管桩内壁与土芯间的摩阻力作用形成的，而按照规范计算公式来设计，是忽略土塞段与钢管桩的内摩阻力的，必然会造成单桩承载力计算值偏低，实际工程中经常会发现试桩的单桩承载力要大于设计院给定的值。目前来看，对土塞段内摩阻力的研究还不够成熟，亟需更准确的测试方法来进一步研究。
技术实现要素：
技术问题：本发明的目的在于提供一种检测钢管桩内外摩阻力的装置，该装置能够准确地分别测得钢管桩所受外摩阻力和内摩阻力，推进钢管桩土塞段内摩阻力的研究工作。
技术方案：本发明提供了一种检测钢管桩内外摩阻力的装置，所述的钢管桩包括嵌套在一起的外钢管桩和内钢管桩，且外钢管桩和内钢管桩顶端对齐共同固定在桩顶垫板的下表面，内钢管桩的底端伸出外钢管桩的底端，在外钢管桩和内钢管桩的底端设置有桩底封口，所述的桩底封口包括钢垫板和柔性密封垫，钢垫板固定于内钢管桩的底端，在钢垫板与外钢管桩底端的间隙处填充柔性密封垫；在外钢管桩的外表面和内钢管桩的外表面均贴有应变片；位于外钢管桩外表面的应变片外层设置有保护装置。
其中：
所述的嵌套在一起的外钢管桩和内钢管桩是指外钢管桩和内钢管桩同心嵌套在一起，且内钢管桩(2)的外径与应变片(3)厚度之和小于外钢管桩(1)的内径。
所述的桩顶垫板为环形钢板，其外径不小于外钢管桩的外径、其内径不大于内钢管桩的内径。
所述的外钢管桩和内钢管桩顶端对齐共同固定在桩顶垫板的下表面的固定方式为焊接连接、螺栓连接或者铆钉连接。
所述的钢垫板为环形钢板，其内径与内钢管桩内径一致，外径尺寸介于外钢管桩的内径和外径之间。
所述的钢垫板固定于内钢管桩的底端的固定方式为焊接连接、螺栓连接或者铆钉连接。
所述在外钢管桩的外表面和内钢管桩的外表面均贴有应变片，应变片的具体布置如下：在外钢管桩的外表面沿轴向布置有不少于两组应变片，每组应变片包含不少于两个应变片，其环向均匀分布于外钢管桩的外表面上；在内钢管桩的外表面沿轴向布置有不少于两组应变片，每组应变片包含不少于两个应变片，其环向均匀分布于内钢管桩的外表面上。
根据测试的应变值即可换算出钢管桩的内外摩阻力，其换算方法是应变值乘以弹性模量值得到轴力，两点轴力之差除以两点之间的侧表面积即可获得相应单位面积上的单位摩阻力。
所述的位于外钢管桩外表面的应变片外层设置有保护装置，是指保护装置固定于外钢管桩上，且覆盖外钢管桩外表面上的应变片。
所述的保护装置固定于外钢管桩上的固定方式为焊接连接或者粘接。
所述的保护装置为角钢板或者塑料板材。
所述在钢垫板与外钢管桩底端的间隙处填充柔性密封垫，柔性密封垫的材料为硅胶或橡胶，防止沉桩过程中土体进入内钢管桩和外钢管桩之间，同时保证内钢管桩的桩底和外钢管桩的桩底之间为柔性连接，两者应变互不干扰。
本发明提供的一种检测钢管桩内外摩阻力的装置应用于检测钢管桩沉桩过程中管桩所受的内摩阻力和外摩阻力。
其中：
所述的检测钢管桩沉桩过程中管桩所受的内摩阻力和外摩阻力，外钢管桩仅外壁与地基土接触，测得摩阻力为钢管桩所受的外摩阻力，内钢管桩仅内壁与土塞段地基土接触，测得摩阻力为钢管桩所受的内摩阻力。
贴于外钢管桩表面应变片用于测试外钢管桩的轴向应变，乘以弹性模量值得到该点轴力，两点轴力之差除以两点之间的侧表面积，即可计算出钢管桩沉桩过程中所受的外摩阻力；贴于内钢管桩表面应变片用于测试内钢管桩的轴向应变，乘以弹性模量值得到该点轴力，两点轴力之差除以两点之间的侧表面积，即可计算出钢管桩沉桩过程中所受的内摩阻力。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：
现有钢管桩侧摩阻力测试的手段都只能测得钢管桩所受外摩阻力和内摩阻力的叠加，不能区分内、外摩阻力的大小，本发明提出的检测钢管桩内外摩阻力的装置，实现了明确区分钢管桩所受的内摩阻力和外摩阻力，且具有装置简易、操作快捷、应用方便等优点，在钢管桩受土塞内摩阻力方面的研究工作中有着广泛的应用前景。
附图说明
图1为本发明提出的一种检测钢管桩内外摩阻力的装置的剖面图；
图2为本发明提出的一种检测钢管桩内外摩阻力的装置中钢管桩连接示意图；
图3为本发明提出的一种检测钢管桩内外摩阻力的装置中外钢管桩立面图；
图4为本发明提出的一种检测钢管桩内外摩阻力的装置中内钢管桩立面图；
图5为本发明提出的一种检测钢管桩内外摩阻力的装置中桩顶垫板立体示意图；
图6为本发明提出的一种检测钢管桩内外摩阻力的装置中桩底封口立体示意图；
图中有：外钢管桩1、内钢管桩2、应变片3、桩顶垫板4、桩底封口5、钢垫板6、柔性密封垫7、保护装置8、地基9和土塞段10。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
如图1-6所示，一种检测钢管桩内外摩阻力的装置，所述的钢管桩包括同心嵌套在一起的外钢管桩1和内钢管桩2，外钢管桩1和内钢管桩2侧壁相互不接触，且外钢管桩1和内钢管桩2顶端对齐共同焊接在桩顶垫板4的下表面，确保外钢管桩1和内钢管桩2之间不发生水平相对位移，内钢管桩2的底端伸出外钢管桩1的底端，在外钢管桩1和内钢管桩2的底端设置有桩底封口5，所述的桩底封口5包括钢垫板6和柔性密封垫7，钢垫板6焊接于内钢管桩2的底端，外钢管桩1和钢垫板6之间留有一定间隙，保证外钢管桩1和内钢管桩2的应变互不干扰；在钢垫板6与外钢管桩1底端的间隙处填充柔性密封垫7，防止沉桩时土体通过间隙进入外钢管桩1和内钢管桩2之间，钢垫板6的作用在于保护柔性密封垫7在沉桩时不受破坏；在外钢管桩1的外表面和内钢管桩2的外表面贴有应变片3，且内钢管桩2的外径与应变片3厚度之和小于外钢管桩1的内径；应变片3用于分别测试外钢管桩1和内钢管桩2的轴向应变，应变片3的环向和轴向布置根据实验要求调整；位于外钢管桩1外表面的应变片3外层固定设置有保护装置8角钢板，保护外钢管桩1外表面的应变片3在沉桩时不受破坏。
桩顶垫板4为环形钢板，其外径不小于外钢管桩1的外径、其内径不大于内钢管桩2的内径。
钢垫板6为环形钢板，其内径与内钢管桩2内径一致，外径尺寸介于外钢管桩1内径和外径之间。
柔性密封垫7采用硅胶或橡胶等柔性材料，填充于钢垫板6和外钢管桩1底部之间的间隙，防止沉桩过程中土体进入内外钢管桩之间，同时保证内外钢管桩桩底为柔性连接，两者应变互不干扰。
本发明提出的一种检测钢管桩内外摩阻力的装置应用于检测钢管桩沉桩过程中管桩所受的内摩阻力和外摩阻力，在沉桩过程中，外钢管桩1仅外壁与地基9土接触，测得摩阻力为钢管桩所受的外摩阻力，内钢管桩2仅内壁与土塞段10接触，测得摩阻力为钢管桩所受的内摩阻力。
贴于外钢管桩1表面应变片3用于测试外钢管桩1的轴向应变，乘以弹性模量值得到该点轴力，两点轴力之差除以两点之间的侧表面积，即可计算出钢管桩沉桩过程中所受的外摩阻力；贴于内钢管桩2表面应变片3用于测试内钢管桩2的轴向应变，乘以弹性模量值得到该点轴力，两点轴力之差除以两点之间的侧表面积，即可计算出钢管桩沉桩过程中所受的内摩阻力。
应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。