[发明专利]一种混凝土桩基与土体耦合性能的监测与评估装置及方法

权利要求书

1.一种混凝土桩基与土体耦合性能的监测与评估装置，包括压电陶瓷智能骨料（1）、由若干个压电陶瓷智能骨料（1）组成的压电陶瓷智能骨料阵列（2），其特征在于：还包括数据采集系统（3）、垂直载荷系统（4）和水平振动载荷系统（5）；所述的压电陶瓷智能骨料（1）定位在灌注桩基钢筋笼上，用于在灌注混凝土时埋入桩基（6）内作为探伤监测的信号发射源或接收器；所述的若干个压电陶瓷智能骨料（1）分别埋设在桩基（6）中特定位置处、并通过导线与所述的数据采集系统（3）连接，用于实现信号的实时采集和传递；所述的垂直载荷系统（4）和水平振动载荷系统（5）分别加载在所述的桩基（6）上，用于向所述的桩基（6）加载垂直和水平载荷。

2.根据权利要求1所述的混凝土桩基与土体耦合性能的监测与评估装置，其特征在于：所述的压电陶瓷智能骨料（1）由防水处理过的压电片（101）、混凝土圆柱体（102）和导线（103）组成，所述的压电片（101）设置在所述的混凝土圆柱体（102）中，所述的压电片（101）通过所述的导线（103）与所述的数据采集系统（3）连接。

3.根据权利要求1所述的混凝土桩基与土体耦合性能的监测与评估装置，其特征在于：所述的水平振动载荷系统（5）由PC控制系统（501）来控制和测定。

4.一种利用权利要求1所述的混凝土桩基与土体耦合性能的监测与评估装置进行混凝土桩基与土体耦合性能的监测与评估的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1: 在桩基（6）浇筑前预先在所述的桩基（6）的灌注桩钢筋笼上特定位置处埋置若干个压电陶瓷智能骨料（1）、并通过导线与所述的数据采集系统（3）连接，形成压电陶瓷智能骨料阵列（2）；

步骤2：用混凝土浇筑所述的灌注桩钢筋笼，形成混凝土桩基（6）；

步骤3: 通过所述的数据采集系统（3）采集观察混凝土凝结过程中信号的变化，通过分析信号特性来判断所述的桩基（6）的实时健康状态，以及是否出现断桩； 

步骤4: 对所述的桩基（6）进行长期实时监测，将一个压电陶瓷智能骨料（1）作为信号发射源发射应力波在所述的桩基（6）内传递，其它压电陶瓷智能骨料（1）作为信号接收器检测应力波在不同地方的响应，测量波形变化，判断所述的桩基（6）的长期健康状态以及混凝土桩基与土体耦合状态，尤其关注气候变化时数据的变化。