专利名称：预应力混凝土管桩应变测定装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及土木工程领域的一种预应力混凝土管桩应变测定装置。
背景技术：
预应力混凝土管桩由于其施工快捷、经济性好，受力合理而被广泛应用于桩基础 工程中，桩基础施工过程中及施工完成后的桩沿竖向轴力分布成为岩土工程界专家学者广 泛研究的对象。目前广泛应用于轴向受力分布测定的方法是利用测定轴向应变然后计算轴向应 力的方法进行的，而轴向应变的测定就成为试验的关键步骤，许多专家学者采用了在预应 力混凝土管桩空芯内设置贴有应变片的钢筋笼并浇实混凝土的方法，内部浇注的混凝土以 及钢筋与桩同时变形，应变片反映的应变也就是桩的应变。这种方法存在明显的不足，首 先，预应力管桩在中间浇实混凝土之后，使其成为实芯桩，必然改变了管桩的受力特性；其 次，管桩内部浇注混凝土质量不高，而且在原有管桩已经成型后，后浇筑混凝土与桩内壁形 成天然界面，难以形成有效地摩擦力，加上后浇筑混凝土自重较大，容易在界面形成脱离； 第三，内部浇注的混凝土的存在使该段管桩的变形模量提高。不仅在实用性上存在以上缺 陷，而且其经济性欠佳，每次使用后，大量导线及应变片都将永久埋设在混凝土中，无法取 出，造成浪费，污染环境。实用新型的内容本实用新型的目的在于针对已有技术存在的缺陷，提供一种预应力混凝土管桩应 变测定装置，该预应力混凝土管桩应变测定装置不再是施工现场制作，而是由工厂加工的 一套测定装置，使得管桩轴向应变测定专业化。为达到上述目的，本实用新型的构思是该 装置主要由气缸、触手两大核心部件(如图1)组成，通过与充气泵和应变片读数测定仪配 合使用，即可测定预应力混凝土管桩的轴向应变。该装置气缸金属外壳由轻质耐压金属制 作，内部设置可充气气囊，气囊为高弹性材料制成，其体积小于气缸内容积；刚性触手与气 囊外壁连接，并通过气缸金属外壳的留洞伸出气缸外(如图2)。刚性触手共八只，分为上 下两层，每层四只均勻伸向四个方向。触手由两节套接的高强度轻质金属管制成，较粗一节 (下面成为A节)与气囊相接，与气囊相接部位设置扩大的橡胶垫(如图3)，以防应力集中 使气囊破裂，较细一节(下面成为B节)连接应变感应端，应变感应端与桩接触，两节套管 之间用销钉固定(如图4)，通过调节销钉插入不同的长度调节孔使得两节套管的搭接长度 可以变化，由此可是实现触手本身长度变化(如图4)，用于满足不同管桩内径。气囊充气之 前，由于其体积小于金属外壳内容积，所以触手一部分回缩到气缸内，这是可以将其放入桩 空心内，当气囊通过充气泵充气后，体积膨胀，推动触手完全伸出，然后金属气缸外壳限制 了气囊体积增大，气囊内部压力迅速提高，使得与其相连的触手刚性伸展，触手应变感应端 与桩内壁高压紧密接触；检测完毕，气囊排气后，高弹性确保气囊萎缩，带动触手回缩，与桩 内壁脱离(如图5)。触手上连接的应变感应端为长方体，感应端由橡胶触片和内埋应变片组成(如图4)，触手B节上的金属压片可以将触手的压力均勻的施加在橡胶触片上，使橡胶触片与管 桩内壁均勻而紧密接触。触片中埋设的应变片，其连接导线通过触手内部留孔进入气缸内 壁，然后各触手导线汇总后形成导线束，导线束伸出气缸后与外部应变片读数仪连接(如 图1、2)。触片表面设置横向微纹，以增强触片与桩内壁的摩擦力，便于二者变形同步，当桩 发生轴向应变时，由于高摩擦力及橡胶触片本身弹性模量较小，与其紧密触接的橡胶触片 也发生同样的应变，并带动预装在橡胶触片表层的高灵敏应变片发生同样变形，通过应变 片导线将电信号传递给应变片读数仪，就此通过计算可以计算检测点桩的轴线应变。橡胶触片表面预埋应变片的方法为在触片表面刻出比应变片略大的槽，将应变 片与橡胶触片中预埋的导线焊接完毕后，采用专用胶水粘接到槽内，采用液态橡胶将槽填 充，橡胶凝固后，在橡胶触片表面刻横向微纹(如图6)。根据上述实用新型构思，本实用新型采用下述技术方案一种预应力混凝土管桩应变测定装置，包括一个能够插置于被测预应力混凝土管 桩内的气缸和从气缸周壁伸出的活动触手，其特征在于1)所述气缸为金属外壳内安置一个气囊，该气囊有一个充气管从金属外壳伸出；2)所述活动触手沿气缸轴向上下两排周向均布，内端与所述气囊接触，外端为感 应端，内置应变片，并与预应力混凝土管桩内壁接触。所述活动触手是由两节套接管构成触手的伸缩臂，其外套管的内端深入所述金属 外壳，装有一个橡胶垫而与所述气囊接触；外套管外端有一个销钉孔，通过销钉与内套管内 端的销钉孔插配连接，内套管内端轴向均布多个销钉孔供选择插接，实现伸缩臂的长短调 节；内套管的外端固定连接所述感应端。所述活动触手的感应端为长方体一块长方体金属压片固定在所述伸缩臂内套管 的外端，该金属压片的外侧固定连接一片长方体橡胶触片，该橡胶触片内埋置一片长方形 应变片。所述应变片与应变片导线连接，该应变片导线穿过橡胶触片和金属压片后，经伸 缩臂和气缸内腔而从气缸壁上的导线管中伸出。本实用新型与现有技术相比较，具有如下显而易见的实质性特点和优点本实用 新型的气缸周壁有活动触手，可测定预应力混凝土管桩内壁不同部位的应变。该装置既解决了以前桩轴向应变测定方法的精确度不足，还可以重复利用，在实 验需要时，同一管桩内部可以分层布置多个该应变测定装置。
以下结合附图对本发明做进一步的说明图1为本实用新型预应力混凝土管桩应变测定装置侧面示意图；图2为本实用新型预应力混凝土管桩应变测定装置中轴线剖面示意图；图3为本实用新型预应力混凝土管桩应变测定装置触手构造示意图；图4为本实用新型预应力混凝土管桩应变测定装置触手部件分解图；图5为本实用新型预应力混凝土管桩应变测定装置气囊充气前后对比图；图6为本实用新型预应力混凝土管桩应变测定装置应变感应端构造示意图。
具体实施方式
本实用新型的优选实施例结合
如下实施例一参见图1、图2和图5，本预应力管桩应变测定装置，包括一个能够插置 于被测预应力混凝土管桩19内的气缸5和从气缸5周壁伸出的活动触手4 所述气缸5为 金属外壳8内安置一个气囊7，该气囊7有一个充气管2从金属外壳8伸出；所述活动触手 4沿气缸5轴向上下两排周向均布，内端与所述气囊7接触，外端为感应端，内置应变片11， 并与预应力混凝土管桩19内壁接触。实施例二 本实施例与实施例一基本相同，特别之处如下参见图2、图3、图4和 图5，上述活动触手4是由两节套接管构成触手的伸缩臂，其外套管12的内端深入所述金属 外壳8，装有一个橡胶垫16而与所述气囊7接触；外套管12外端有一个销钉孔，通过销钉6 与内套管13内端的销钉孔18插配连接，内套管13内端轴向均布多个销钉孔18供选择插 接，实现伸缩臂的长短调节；内套管13的外端固定连接所述感应端。上述活动触手活动触手4的感应端为长方体一块长方体金属压片15固定在所述 伸缩臂内套管13的外端，该金属压片15的外侧固定连接一片长方体橡胶触片14，该橡胶触 片14内埋置一片长方形应变片11。上述应变片11与应变片导线9连接，该应变片导线9穿过橡胶触片14和金属压 片15后，经伸缩臂和气缸5内腔而从气缸5壁上的导线管1中伸出。上述活动触手4的感应端的制备步骤如图6所示第一步(图6中(a)图)在制 备贴在金属压片15上的橡胶片14，第二步(图6中的(b)图)在橡胶片14中间开槽21和 开孔20，第三步(图6中的(c)图)应变片导线9连接和粘贴应变片11，第四步(图6中 的(d)图)以液态橡胶17填平，第五步(图6中的(e)图)橡胶片表面印横纹22。应用方法如下使用过程中，通过与吊环相连的带有刻度的吊绳将应变测定仪放 入管桩空心中，吊绳上的刻度可以确定放入的位置，连接应变片读数仪的导线束以及连接 充气泵的充气管伸出到桩孔外，导线束与应变片读数器连接，充气管与充气泵相连。测定装 置放入位置确定后，通过充气泵开始充气，气压表显示气缸内气囊达到标定的压力后(仪 器出厂前通过实验确定标定压力范围)，停止充气并保持压力，然后即可进行试验并读取应 变片读数。待试验完成后，打开充气管放气，测定装置触手即与管桩内壁脱离，然后将应变 测定装置用吊绳吊出，装箱保存后，可以重复使用。
权利要求一种预应力混凝土管桩应变测定装置，包括一个能够插置于被测预应力混凝土管桩(19)内的气缸(5)和从气缸(5)周壁伸出的活动触手(4)，其特征在于1)所述气缸(5)为金属外壳(8)内安置一个气囊(7)，该气囊(7)有一个充气管(2)从金属外壳(8)伸出；2)所述活动触手(4)沿气缸(5)轴向上下两排周向均布，内端与所述气囊(7)接触，外端为感应端，内置应变片(11)，并与预应力混凝土管桩(19)内壁接触。
2.根据权利要求1所述的预应力混凝土管桩应变测定装置，具体特征在于所述活动触 手(4)是由两节套接管构成触手的伸缩臂，其外套管(12)的内端伸入所述金属外壳(8)，装 有一个橡胶垫(16)而与所述气囊(7)接触；外套管(12)外端有一个销钉孔，通过销钉(6) 与内套管(13)内端的销钉孔(18)插配连接，内套管(13)内端轴向均布多个销钉孔(18) 供选择插接，实现伸缩臂的长短调节；内套管(13)的外端固定连接所述感应端。
3.根据权利要求2所述的预应力混凝土管桩应变测定装置，其特征在于所述活动触手 (4)的感应端为长方体一块长方体金属压片(15)固定在所述伸缩臂内套管(13)的外端， 该金属压片(15)的外侧固定连接一片长方体橡胶触片(14)，该橡胶触片(14)内埋置一片 长方形应变片(11)。
4.根据权利要求3所述的预应力混凝土管桩应变测定装置，其特征在于所述应变片 (11)与应变片导线(9)连接，该应变片导线(9)穿过橡胶触片(14)和金属压片(15)后，经 伸缩臂和气缸(5)内腔而从气缸(5)壁上的导线管(1)中引出。
专利摘要本实用新型涉及一种预应力混凝土管桩应变测定装置。包括一个能插置于被测预应力混凝土管桩内的气缸和从气缸周壁伸出的活动触手，气缸为金属外壳内置一个气囊，气囊有一个充气管从金属外壳伸出；活动触手沿气缸轴向上下两排周向均布，内端与气囊接触，外端为感应端，感应端内置应变片并与预应力混凝土管桩内壁接触。测试时，通过读取应变片读数而计算出桩内壁应变量。本装置可重复使用。
文档编号E02D5/58GK201671118SQ20102020611
公开日2010年12月15日 申请日期2010年5月26日 优先权日2010年5月26日
发明者崔振清, 张孟喜, 张石磊, 杨德生, 赵岗飞 申请人:山西潞安矿业(集团)有限责任公司;上海大学