[发明专利]一种端部敞口型PHC管桩桩端阻力测试装置

说明书

技术领域：

本发明属于地基基础工程技术领域，涉及一种预制桩桩端阻力的测试设备，特别是一种端部敞口型PHC(预应力高强度混凝土，PrestressHighConcrete)管桩桩端阻力测试装置。

背景技术：

桩基础是一种历史悠久的基础形式，同时也是一种应用十分广泛的建筑基础形式。随着城市化进程的加速，建筑规模不断加大，建筑结构越来越“高、精、尖”，加之土层情况复杂，对建筑物基础的要求越来越苛刻。端部敞口型PHC管桩作为桩基础中的一种桩型，不需要制作桩头，具有承载力高、质量稳定、施工速度快、无污染、噪音低、工程造价低等特点，很适合在市区及其他对噪音有限制的沿海软土地区使用。目前，预制桩的应用量与日俱增，已远远超过其理论和试验研究,这增加了预制桩在实际工程应用中的不确定性。建筑物基础需要同时满足变形和承载力的要求，桩的承载力分为两部分桩侧摩阻力和桩端阻力，对于摩擦型桩，桩端阻力占总承载力的比例相比于桩侧摩阻力要小很多，但对于端承型桩来说恰巧相反，就桩端阻力而言，它是桩承载力的重要组成部分，一直被国内外学者和工程技术人员所重视。由于桩端阻力受桩的施工方法、穿过土层及持力层的特性、进入持力层深度、桩的尺寸等因素的影响，使得桩端土体与桩相互作用变得十分复杂，尽管用于桩端阻力确定的方法有很多，但是由于在端阻力问题中存在着太多的不确定性，对该领域无论从理论研究上还是实践积累和试验研究上仍需要做大量工作。有时，基础发生较大沉降时，桩端阻力才充分发挥，但这已不符合建筑物对沉降的要求。因此，有必要采取一种新型的现场测试方法快速准确地确定出桩端阻力，一方面能够弥补现有测试技术的不足，中国专利201310500315.8公开了一种预应力高强混凝土管桩桩端阻力测试装置，属阻力测试设备技术领域，试验装置由三个加强钢板、钢护筒、轴力计、加劲肋、螺栓、屏蔽导线和振弦式频率读数仪组成，该试验装置可实现对采用静压施工的预应力管桩测试桩端阻力，解决了由于桩土相互作用十分复杂造成的确定桩端阻力的困难。但现有的测试装置未能反映管桩真实的施工效应，将土塞效应和壁厚所提供的桩端阻力合并，且所测桩端阻力大于实际值；另一方面也能够为相关研究积累经验和奠定基础。

发明内容：

本发明目的在于克服现有技术存在的缺点，在保留原有开口混凝土管桩施工效应的前提下，优化和提高桩端阻力测试精度，提供一种采用静压法或锤击法施工的端部敞口型PHC管桩桩端阻力测试装置，在桩端安装温度自补偿式光纤光栅土压力传感器，利用光纤光栅解调仪测得光纤光栅中心波长变化量，然后计算得到桩端阻力。

为了实现上述目的，本发明所述端部敞口型PHC管桩桩端阻力测试装置的主体结构包括管桩、底座钢板、温度自补偿式光纤光栅土压力传感器、铠装光缆、光纤光栅分析仪、牵引槽、内壁凹槽、桩身第一钻孔、外壁凹槽、桩身第二钻孔、法兰接头、接桩焊缝和传感器嵌入孔，管桩为端部敞口型PHC管桩；圆环形结构、厚度为3cm的底座钢板内外直径与管桩内外直径相同，底座钢板与管桩桩端处自带的圆环形钢板焊接在一起；底座钢板上预留两个对称布置的传感器嵌入孔，传感器嵌入孔的直径大于温度自补偿式光纤光栅土压力传感器，底座钢板上预留有与传感器嵌入孔相连、宽度为5mm的牵引槽；温度自补偿式光纤光栅土压力传感器安装在底座钢板上预留的传感器嵌入孔内，温度自补偿式光纤光栅土压力传感器的底面和侧面用植筋胶与管桩紧密粘贴，保证温度自补偿式光纤光栅土压力传感器凸出底座钢板，使得温度自补偿式光纤光栅土压力传感器与管桩、底座钢板成为一整体；温度自补偿式光纤光栅土压力传感器的引线用铠装光缆保护；管桩的内外壁上分别开有内壁凹槽和外壁凹槽，管桩的桩端开有桩身第一钻孔，桩顶开有桩身第二钻孔，铠装光缆通过底座钢板上的牵引槽从管桩的内壁凹槽经桩身第一钻孔引入管桩的外壁凹槽，然后经桩身第二钻孔从管桩的内部引出与光纤光栅分析仪连接，牵引槽、内壁凹槽、桩身第一钻孔、外壁凹槽、桩身第二钻孔内的铠装光缆采用结构胶封装；底座钢板防止管桩在施工过程中温度自补偿式光纤光栅土压力传感器脱落或受损，保证温度自补偿式光纤光栅土压力传感器均匀受力，温度自补偿式光纤光栅土压力传感器能够自动剔除温度变化对测试结果的影响，因此，本试验装置进行试验时不需要考虑温度补偿；一根管桩的长度不够时，从桩身第一钻孔中穿出带有法兰接头的铠装光缆，将铠装光缆与另一根管桩的桩身第二钻孔中引出的同样带有法兰接头的铠装光缆连接，并将两根管桩沿管桩抱箍板周边焊接对齐形成接桩焊缝。

本发明实现端部敞口型PHC管桩桩端阻力测试的具体过程：