[发明专利]后植入式后张预应力大管桩桩身轴力测试装置及测试方法

权利要求书

1.一种后植入式后张预应力大管桩桩身轴力测试装置，包括由数节混凝土管桩拼接而成的后张预应力大管桩；其特征在于：每节混凝土管桩的管桩壁中心位置预装有两个直径小于混凝土管桩的壁厚的金属管，两个金属管相对于混凝土管桩的中心成对称分布；且两个金属管的长度等于混凝土管桩的长度；数节混凝土管桩拼接后相邻的混凝土管桩的金属管拼接形成贯通的传感器安装通道，在上述的传感器安装通道内对应试桩位置土层各分界处均设有用于测量桩身轴力的Bragg光纤光栅应变传感器；所述Bragg光纤光栅应变传感器连接光纤导线；在位于上部的混凝土管桩的内侧设有与金属管连通的光纤导线引导口；上述的连接Bragg光纤光栅应变传感器的光纤导线由光纤导线引导口伸出连接光纤光栅解调仪；在上述传感器安装通道内密实填充有压浆剂，压浆剂凝固后Bragg光纤光栅应变传感器、光纤导线、金属管以及混凝土管桩形成一体结构；在靠近桩顶部位预埋有用于计算截面综合弹性模量的标定断面传感器。

2.根据权利要求1所述的后植入式后张预应力大管桩桩身轴力测试装置，其特征在于：每通道布置6～8个的Bragg光纤光栅应变传感器；上述的Bragg光纤光栅应变传感器由铠装光纤串接。

3.根据权利要求1所述的后植入式后张预应力大管桩桩身轴力测试装置，其特征在于：所述Bragg光纤光栅应变传感器的两端均通过金属夹头连接铠装光纤。

4.根据权利要求1所述的后植入式后张预应力大管桩桩身轴力测试装置，其特征在于：金属管的外径不大于1/3的混凝土管桩管壁厚度。

5.根据权利要求1所述的后植入式后张预应力大管桩桩身轴力测试装置，其特征在于：光纤导线引导口距离桩顶的距离为2m。

6.基于上述后植入式后张预应力大管桩桩身轴力测试装置的制作方法：其特征在于：包括如下步骤：

S1、制作混凝土管节：混凝土管桩的管桩壁中心位置预装有两个直径小于混凝土管桩的壁厚的金属管，两个金属管相对于混凝土管桩的中心成对称分布；且两个金属管的长度等于混凝土管桩的长度；

S2、制作后张预应力大管桩，首先将带有钢桩尖的混凝土管桩下放至指定位置，然后逐一下放其它混凝土管桩，保证相邻的混凝土管桩内的金属管同心，同时保证相邻的混凝土管桩的连接面密封贴合，然后再进行预应力张拉和封锚；

S3、制作Bragg光栅串应变串，铠装光缆连接的数个Bragg光纤光栅应变传感器，形成Bragg光栅串应变串，Bragg光纤光栅应变传感器的部位和长度需要经过预先计算，Bragg光纤光栅应变传感器两端设置金属夹头夹紧固定，Bragg光纤光栅应变传感器布置在试桩位置土层各分界处，每通道布置6～8个；

S4、在预留金属管通道中串入铠装的带有金属卡头的Bragg光纤光栅应变传感器，使各应变点位正好对应桩打入后的各土层分界位置，并在光纤导线引导口将铠装光纤导线提前引出桩体内壁；

S5、测试Bragg光纤光栅应变传感器工作是否正常，经测试后如果每个土层分界位置的Bragg光纤光栅应变传感器均能够正常工作，继续进行下一步；如果其中一个或者多个Bragg光纤光栅应变传感器不正常工作，这时需要通过光纤导线引导口将铠装光纤导线提出进行更换或者检修，然后再进行下放和检测，直到全部Bragg光纤光栅应变传感器均能够正常工作；

S6、确认全部Bragg光纤光栅应变传感器状态正常后，在桩顶和桩尖通过预留的压浆孔对传感器安装通道进行压浆处理，确保桩体内密实无空隙，将整个桩体视为同步变形状态。

S6、在接近桩顶部位预埋标定断面传感器；

S7、通过标定断面的受力与应变关系计算得到桩体综合弹性模量E的数值曲线，通过E和应变ε计算各测试截面桩身轴力；进行静载试验并使用1Hz光纤光栅解调仪进行测试采集，得到桩身不同部位在不同荷载下的桩身应变值；

当试桩达到极限承载力时，依靠

N_i＝EAε_i

计算桩不同截面的轴力值，从而计算分层土体的极限侧阻力和端阻力；其中N_i是第i截面桩轴力(kN)，E是桩体的综合弹性模量(MPa)，A是桩截面面积(m²)，ε_i是第i截面桩身量测应变(με)。