[实用新型]一种钢管桩桩内侧摩擦阻力测定装置

说明书

本实用新型提供了一种适用于钢管桩桩内侧摩擦阻力测定装置及测定方法，包括外筒、内筒、内筒荷载传感器和应变测试系统，所述应变测试系统包括应变片和内筒荷载传感器；在所述外筒内设置所述内筒，在内筒顶部外筒内设有内筒荷载传感器，在外筒外侧和内筒内侧布设应变片；所述的内筒为外径略小于外筒内径的两端开口圆筒，内筒上部通过内筒荷载传感器紧抵外筒的筒盖板，使得内筒处于轴向预荷载状态。本实用新型装置可实现大管径钢管桩的桩内和桩外侧摩擦阻力和桩端部承载力的精确测定，定量精确研究桩内土塞效应。

技术领域

本实用新型涉及桩基测试技术，尤其涉及一种钢管桩桩内侧摩擦阻力测定装置。

背景技术

钢管桩基础广泛应用于海上风电、港口码头、桥梁等工程中，钢管桩基础具有单桩承载力高、水平抗弯性能好、施工简单、对环境扰动小等优点。随着海洋油气和风能资源开发力度的加大，钢管桩基础的桩径和埋深也随之不断增加。钢管桩基础为开口桩，在沉桩过程中部分土体会挤入桩内形成土塞，土塞会对管桩内壁产生内阻力而形成的土塞效应。土塞效应实际上是桩内土体对管桩的内摩擦阻力。当前管桩摩擦阻力的测试只能测定管桩外摩擦阻力及分布，无法对管桩内摩擦阻力进行测定。有效准确的测定管桩内摩擦阻力是深入研究土塞效应及管桩承载能力的重要手段。

专利CN203908924U公布了一种桩周土侧摩擦力检测装置，该装置通过提升两个半圆筒状的加载片测定管桩与桩周围的侧摩擦阻力，这种方法在测试时已经改变了管桩与桩周土的接触状态，测得的桩周土侧摩擦力准确性无法保证；此外，也无法测量管桩轴向的应力分布状态。专利ZL201410077507.7提供了一种能量桩桩-土接触面摩擦力测试装置及测试方法。该方法通过混凝土桩试样内预埋的传热管连接到桩试样温度循环控制系统，混凝土桩试样顶端通过传力杆连接到加载系统，传力杆上设置有应力传感器和位移传感器，密封压力室上的进水口和出水口连接到压力室温度循环控制系统，桩试样和压力室温度循环控制系统均由密闭容器、抽水泵和温度计组成。该方法利用温度循环控制系统将桩体和土体温度控制在设计值内，通过应力传感器和位移传感器测得能量桩桩-土接触面的摩擦力。目前的管桩-土体侧摩擦阻力测定装置都无法完成管桩内摩擦阻力的测定。因此，研制一种适用于钢管桩桩内侧摩擦阻力测定装置既是科学研究急需的试验手段，也是工程现场所需要的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种适用于钢管桩桩内侧摩擦阻力测定装置，可以同时测定钢管桩桩内和桩外侧摩擦阻力的大小及分布，能够更加明确开口管桩的土塞效应。本实用新型的目的是这样实现的：

一种钢管桩桩内侧摩擦阻力测定装置，其特征在于包括外筒、内筒、内筒荷载传感器和应变测试系统，所述应变测试系统包括应变片和内筒荷载传感器；

在所述外筒内设置所述内筒，在内筒顶部外筒内设有内筒荷载传感器，在外筒外侧和内筒内侧布设应变片；

所述的外筒包括内径略大于内筒外径的筒身，外筒筒身顶部设有筒盖板；筒盖板可以对内筒施加荷载，并限制内筒向上的位移；

由内筒和外筒构成的钢管桩桩身设有刃脚；

所述的内筒为外径略小于外筒内径的两端开口圆筒，内筒上部通过内筒荷载传感器紧抵外筒的筒盖板，使得内筒处于轴向预荷载状态。

进一步地，所述刃脚设置在外筒的底部，内筒底部紧抵刃脚。

进一步地，所述外筒外侧和内筒内侧沿轴向等间隔设置多个应变片。

进一步地，所述等间隔设置的多个应变片构成一列，沿筒的周向，外筒外侧和内筒内侧贴有多列应变片，外筒外侧的多列应变片之间，相对应的应变片大致处于同一高度，内筒内侧的多列应变片之间，相对应的应变片大致处于同一高度，这样，可以平均同一段的各个应变片所测得的应变量而获得该段的应变量计算值，有助于获得更准确的摩擦阻力。