[实用新型]一种静压高强预应力混凝土管桩桩身应力测试装置

说明书

技术领域：

本实用新型属于建筑施工应力测试设备技术领域，涉及一种地基与基础工程中采用静压法施工的预制桩桩身应力测试设备，特别涉及一种静压高强预应力混凝土管桩桩身应力测试装置。

背景技术：

混凝土预制桩尤其是高强预应力混凝土（PHC）管桩具有承载能力高、工厂化生产、坚固耐久、施工速度快、能有效节约建筑材料和工程造价等优点，静力压桩法施工无噪音，震动小，对周围环境影响较小，适合于市区、具有精密设备地区及其他对施工环境要求高的地区施工，与锤击法施工相比，准静态压桩力能够保证贯入过程中桩身完整性；与钻孔灌注桩施工产生大量的废弃泥浆相比，静压桩施工更环保，无污染；静力压桩沉桩阻力的分离多数是通过测力元件获得桩端阻力和桩侧摩阻力，测力元件易受测试环境的影响，所以提高测力元件成活率是现场试验成败的关键，对于PHC管桩而言，在桩身外侧贴电阻式应变片容易被桩周土摩擦力损坏，如果在桩身内部贴应变片，由于管桩内径小，不易操作，而且管腔容易进水，受环境因素影响大，精度下降，可靠性及成活率都不高；应变式钢筋应力计及振弦式钢筋应力计较应变片稳定，但管桩的生产过程温度高，要用高温应变计，成本高且存活率低；高强预应力混凝土管桩不同于方桩、钢管桩等桩型，其自身生产工艺及特点客观上造成了测试试验的困难，而且生产过程中钢筋张拉、预浇混凝土、高速离心旋转和高温养护等工艺对桩身预埋测力元件造成很大的不便，由于光纤纤细和软弱，对传感器和传输光纤必须进行细致保护，光纤传感原位监测成败的关键在于如何在现场粗放作业施工环境中实现传感器的埋设定位并保证其存活率。

发明内容：

本实用新型的发明目的在于克服现有技术的缺点，在不提高成本的前提下，寻求设计提供一种静压高强预应力混凝土管桩桩身应力测试装置，当光纤Bragg光栅（FBG）传感器受到拉力或者压力作用时，传感器的伸长或压缩使光纤光栅周期发生变化，进而改变FBG传感器的有效折射率，根据高强预应力混凝土（PHC）管桩某一断面的轴向应变得出静压高强预应力混凝土（PHC）管桩的桩身应力，从而得到桩身轴力、侧摩阻力和桩端阻力。

为了达到上述目的，本实用新型的主体结构包括高强预应力混凝土（PHC）管桩、光纤Bragg光栅（Fiber Bragg Grating，简称FBG）传感器、铠装光缆、数据采集系统和桩身钻孔；采用静压法施工的高强预应力混凝土（PHC）管桩内切割制有浅槽，光纤Bragg光栅传感器和铠装光缆按准分布式熔接串联，串联的光纤Bragg光栅传感器和铠装光缆植入高强预应力混凝土（PHC）管桩的浅槽内并用环氧树脂混合液进行封装保护，光纤Bragg光栅传感器在高强预应力混凝土（PHC）管桩的位置根据需要测试的土层标高进行布设；高强预应力混凝土（PHC）管桩的顶部内侧开制有桩身钻孔，铠装光缆通过桩身钻孔引出与数据采集系统连通，数据采集系统采用市售的光纤光栅解调仪。

本实用新型完成应力测试的具体工艺过程为：

（1）、在高强预应力混凝土（PHC）管桩的外壁沿轴线划一直线，然后沿划好的直线切割浅槽，并根据测试岩土层的位置在浅槽内确定光纤Bragg光栅（FBG）传感器的植入位置，光纤Bragg光栅（FBG）传感器距离高强预应力混凝土（PHC）管桩的两端均留出25cm的距离，避开高强预应力混凝土（PHC）管桩的金属端头板；

（2）、根据光纤Bragg光栅（FBG）传感器的位置，将光纤Bragg光栅（FBG）传感器与铠装光缆按准分布式熔接串联起来，在浅槽内植入串联好的光纤Bragg光栅（FBG）传感器后用环氧树脂混合物封装保护，铠装光缆通过桩身钻孔引出；

（3）、串联好的光纤Bragg光栅（FBG）传感器后用环氧树脂混合物封装两个小时后，检查光纤Bragg光栅（FBG）传感器的成活率，成活率不低于90%；

（4）、用回转吊车起吊高强预应力混凝土（PHC）管桩，使高强预应力混凝土（PHC）管桩落入静力压桩机的夹桩机孔中进入工作位置，并将桩身钻孔引出的铠装光缆接入数据采集系统，检查设备连接是否完好；