X型模型桩加载监测装置及监测方法
【专利摘要】本发明公开了一种X型模型桩加载监测装置及监测方法，该装置包括容土容器、加载装置和监测装置。该方法是将已预埋好传感光纤的X型模型桩预埋在容土容器的土体中，再将加载装置与容土容器通过槽钢连接，对X型模型桩施加竖向荷载，通过监测装置监测X型模型桩在加载过程中的应力应变情况，以期模拟在压力作用下桩与土的作用和桩的承载力及变形情况。本发明可以精确控制试验的加载条件，监测X型模型桩在土中的受力变形情况，并根据试验结果有针对性的改善桩形及尺寸，更加符合工程实践要求。而且装置安装简便，易于控制，可循环使用，对桩身影响小。
【专利说明】X型模型粧加载监测装置及监测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基础结构的试验装置及试验方法，具体涉及一种X型模型桩加载监测装置及监测方法。
【背景技术】
[0002]在实际工程中，现场桩基检测费用较高，且监测试验由于场地及条件限制，试验过程中难以控制各项参数，而且也不方便。工程桩基试验加载需设计布置反力装置，由于所加荷载较大，反力装置要求较高，现场安装耗时费力。传统的应力应变传感器采用电磁式或振弦式传感器，安装工序多且在现场时成活率低，并且为点式传感器，仅能监测桩基指定部位的应力应变情况，由于工程地质情况复杂，很可能在分析桩与土的相互作用或桩身受力情况时产生漏点，如果需要较为全面的分析桩在土中的特性，则要布置较多的传感器，而传感器引出来的导线过多，会影响桩身质量，且在实际施工过程中会很麻烦。因此采用一种简便的全分布式的监测手段对分析桩的受力变形情况尤为重要，需要设计一种能够在室内对X型模型桩精确加载荷及全分布式监测桩身应力应变的装置和方法。
【发明内容】
[0003]发明目的:为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种X型模型桩加载监测装置及监测方法。
[0004]技术方案:为解决上述技术问题，本发明提供的X型模型桩加载监测装置包括: 容土容器，具有竖直的侧壁和顶部开口，其中填充有土，土中嵌入有X型模型桩，所述
侧壁上连接有立柱；
加载装置，包括与立柱固定连接的反力盖板，所述反力盖板与所述X型模型桩之间从上至下依次安装有千斤顶、荷载传感器、传力柱和垫片；
监测装置，包括沿X型模型桩安装的传感光纤，接于传感光纤的光纤数据采集仪，以及通过电缆与载荷传感器连接的荷载显示器。
[0005]作为优选，所述槽钢在容土容器的侧壁外对称分布。
[0006]作为优选，所述容土容器为矩形，所述侧壁与槽钢焊接。
[0007]作为优选，所述反力盖板与槽钢焊接，所述侧壁与槽钢铰接。
[0008]使用时，上述加载监测装置的监测方法包括以下步骤:
1)制作X型模型桩，按照现场足尺寸的X型混凝土桩等比例缩小；
2)在X型模型桩表面开槽,将传感光纤拉直布入槽中,用环氧树脂将凹槽填充、抹平；
3)布置容土容器、加载装置和监测装置；
4)依据荷载传感器的读书精确控制千斤顶的加载条件，利用光纤数据采集仪连续监测X型模型桩在土中的受力变形情况。
[0009]有益效果:本发明采用模型试验的装置与方法，所加载的荷载比现场荷载试验的荷载要小，采用千斤顶作为加载装置，用荷载传感器来精确确定荷载的大小，在对X型模型桩施加竖向荷载的过程中，通过监测装置监测X型模型桩在加载过程中的应力应变情况，以期模拟在压力作用下桩与土的作用和桩的承载力及变形情况。本发明可以精确控制试验的加载条件，监测X型模型桩在土中的受力变形情况，并根据试验结果有针对性的改善桩形及尺寸，更加符合工程实践要求。本发明装置安装简便，易于控制，可循环使用等优点，而且使用的分布式传感光纤对桩身影响小。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为本发明实施例的结构示意图；
图2是图1的左视图；
图3是图1中X型模型桩的剖面图。
【具体实施方式】
[0011]实施例:本实施例的X型模型桩加载监测装置如图1和图2所示，包括具有竖直侧壁和顶部开的容土容器9，其中填充有土 12，土 12中嵌入有X型模型桩8，容土容器9的侧壁外对称分布有四根槽钢13，容土容器9与槽钢13固定连接，可采用焊接或铰接的方式。
[0012]加载装置包括与槽钢13焊接的反力盖板3，反力盖板3与X型模型桩8之间从上至下依次安装有千斤顶4、荷载传感器5、传力柱6和垫片7。
[0013]监测装置包括传感光纤10及其连接的光纤数据采集仪1，依次连接的载荷传感器
5、电缆11和荷载显不器2。
[0014]如图3所示，沿X型·模型桩8安装有传感光纤10。
[0015]使用时，本实施例的X型模型桩加载监测方法包括以下步骤:
1、依据相似原理，将现场足尺寸的X型混凝土桩等比例缩小，预制成的X型模型桩。
[0016]2、将预制好的X型模型桩表面开一个5mm深的槽，用小毛刷及吹风机等将槽内清除干净，用快干胶先将拉直的传感光纤固定在槽内，再用环氧树脂进行封装，用吹风机将环氧树脂吹干或者等其自然风干。
[0017]3、在容土容器中先铺设一定层厚的土层，再将预埋好的X型模型桩放入容土容器内，然后在容土容器中分层布置需要的土到指定的位置，将垫片、传力柱、荷载传感器等依次叠加放置在桩顶，用千斤顶先预压，使各部件紧密接触，同时检查调整使千斤顶所能施加的荷载正好能够传递到桩顶上。
[0018]其中容土容器尺寸为L由四块钢板焊接而成。反力盖板由一块3Cm*100Cm*100Cm的钢板做成，千斤顶用高强螺栓固定在反力盖板上。传力柱的长短及强度可以根据X型模型桩顶端距千斤顶的距离及试验要求施加的最大荷载来确定。垫片的尺寸根据X型模型桩的尺寸来确定，以能够覆盖X型模型桩桩头为准。
[0019]4、将荷载传感器连接荷载显示器，将传感光纤连接光纤数据采集仪，调试各项系数，看加载及监测系统是否正常，如果不正常，则要检查各部件连接是否有问题，传感光纤是否断裂等，进行修补，如果正常则可以进行试验。
[0020]5、依据荷载传感器的读数精确控制千斤顶的加载条件，利用光纤数据采集仪连续监测X型模型桩在土中的受力变形情况，并根据试验结果有针对性的改善桩形及尺寸。
[0021]以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
【权利要求】
1.一种X型模型桩加载监测装置，其特征在于包括: 容土容器，具有竖直的侧壁和顶部开口，其中填充有土，土中嵌入有X型模型桩，所述侧壁上连接有立柱； 加载装置，包括与立柱固定连接的反力盖板，所述反力盖板与所述X型模型桩之间从上至下依次安装有千斤顶、荷载传感器、传力柱和垫片； 监测装置，包括沿X型模型桩安装的传感光纤，接于传感光纤的光纤数据采集仪，以及通过电缆与载荷传感器连接的荷载显示器。
2.根据权利要求1所述的X型模型桩加载监测装置，其特征在于:所述立柱由四根槽钢组成，所述槽钢在容器的侧壁外对称分布。
3.根据权利要求2所述的X型模型桩加载监测装置，其特征在于:所述容土容器为矩形，所述侧壁与槽钢焊接。
4.根据权利要求2所述的X型模型桩加载监测装置，其特征在于:所述反力盖板与槽钢焊接，所述侧壁与槽钢铰接。
5.如权利要求1所述的X型模型桩加载监测装置的监测方法，其特征在于包括以下步骤: 1)制作X型模型桩，按照现场足尺寸的X型混凝土桩等比例缩小； 2)在X型模型桩表面开槽,将传感光纤拉直布入槽中,用环氧树脂将凹槽填充、抹平； 3)布置容土容器、加载装置和监测装置: 其中容土容器为具有竖直侧壁的顶部开口容器，其中填充有土，土中嵌入有X型模型桩，所述侧壁上连接有立柱， 加载装置包括与立柱固定连接的反力盖板，所述反力盖板与所述X型模型桩之间从上至下依次安装有千斤顶、荷载传感器、传力柱和垫片； 监测装置包括沿X型模型桩安装的传感光纤，接于传感光纤的光纤数据采集仪，以及通过电缆与载荷传感器连接的荷载显示器； 4)依据荷载传感器的读数精确控制千斤顶的加载条件，利用光纤数据采集仪连续监测X型模型桩在土中的受力变形情况。
【文档编号】E02D33/00GK103711152SQ201310689235
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年12月17日 优先权日:2013年12月17日
【发明者】高磊, 刘汉龙, 陈晖东, 余湘娟 申请人:河海大学