一种检测钢管桩侧摩阻力的装置的制作方法

1.本实用新型属于土木工程施工技术领域，具体涉及一种检测钢管桩侧摩阻力的装置。


背景技术：

2.桩侧摩阻力用于桩基设计的核心问题，其承载力主要由桩侧摩阻力承担，在现有设计中，桩侧摩阻力都是计算出来的，然而在实际应用中，由于所在环境的影响，其桩侧摩阻力的影响明显，尤其是海上钢管桩的侧摩阻力，更是难以从理论中获取。如若只是计算所得，将严重影响钢管桩的承载受力，使施工安全性差。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种检测钢管桩侧摩阻力的装置，以解决现有技术中提到的钢管桩受所在环境的影响，尤其是海上钢管桩的侧摩阻力，难以从理论中获取，严重影响钢管桩的承载受力，施工安全性差等问题。
4.本实用新型所采用的技术方案是一种检测钢管桩侧摩阻力的装置，包括钢管桩上设有桩侧牛腿，桩侧牛腿下方设有受力平台，受力平台与桩侧牛腿之间还连接有传力装置，受力平台下方设有至少一个浮力气囊；
5.传力装置上方设有测力计，钢管桩顶设有位移传感器。
6.通过给受力平台下方的浮力气囊充气，再通过传力装置将力传给桩侧牛腿，实现钢管桩的上拔，通过位移传感器观测达到极限上拔力，再观测测力计数值，通过测力计所测数值算出实际极限侧摩阻力值与理论计算的极限侧摩阻力值比对，判断钢管桩是否可安全进行施工。
7.优选地，桩侧牛腿包括固定连接在钢管桩圆周上的上环板和下环板，上环板与下环板之间均匀设有多个竖向肋板。
8.检测试验中，桩侧牛腿的受力较大，对其结构的稳固性要求也较高，在钢管桩上固定连接上环板、下环板及它们之间的竖向肋板的设置，使桩侧牛腿承载力大，稳固牢靠。
9.优选地，受力平台包括在同一平面均匀设置的多个环形钢梁，每个环形钢梁上环形均匀固定设有多个拉梁，环形钢梁在同一直线上均设有一段活动弧形梁，弧形梁一端与环形钢梁的一端铰接，弧形梁另一端与环形钢梁的另一端活动连接，弧形梁两端头距离大于钢管桩直径。
10.通过同一圆心均匀设置多个直径大小不一的环形钢梁和每个环形钢梁上均匀固定多个拉梁，使受力平台结构稳定，承载力大；再通过每个环形钢梁同一直线上设置的一段活动弧形梁，使受力平台安装在钢管桩上。
11.优选地，传力装置为环形均匀设置在受力平台与桩侧牛腿之间的多个千斤顶，千斤顶顶部连接测力计。
12.传力装置承载力大，结构精度要求高，将传力装置设置为均匀布置的多个千斤顶，
可以达到检测的要求，千斤顶顶部连接测力计，测力计可直观地读出钢管桩竖向承载力的值。
13.优选地，浮力气囊为环形，且设有安装切口，安装切口由浮力气囊的内圆延伸至外圆。
14.安装切口用于将浮力气囊套接安装在钢管桩上，由于浮力气囊为软质地，所以只需个切口就可以安装。
15.优选地，受力平台外周均匀设有多个第一固定环；
16.浮力气囊外圆外周上设有与第一固定环相配合的多个第二固定环；第一固定环与第二固定环之间通过绳索连接。
17.通过绳索连接第一固定环和第二固定环，使浮力气囊与受力平台位置相对固定，且中心线与钢管桩中心线重合，一方面避免水流对浮力气囊产生一定的横向力，另一方面使受力平台受到浮力气囊的浮力均匀。
18.本实用新型的有益效果：通过给受力平台下方的浮力气囊充气，再通过传力装置将力传给桩侧牛腿，实现钢管桩的上拔，通过位移传感器观测达到极限上拔力，再观测测力计数值，通过测力计所测数值算出实际极限侧摩阻力值与理论计算的极限侧摩阻力标准值比对，判断钢管桩是否可安全进行施工；该检测装置结构简单，可直观地进行检测，施工操作简便，有效地检测出实际极限侧摩阻力。
附图说明
19.图1为本实用新型的主视结构示意图；
20.图2为本实用新型的桩侧牛腿的主视结构示意图；
21.图3为图2的a
‑
a剖视图；
22.图4为本实用新型的受力平台的俯视结构示意图；
23.图5为本实用新型的浮力气囊的俯视结构示意图。
24.附图标记说明：1
‑
钢管桩；2
‑
桩侧牛腿；201
‑
上环板；202
‑
下环板；203
‑
竖向肋板；3
‑
受力平台；301
‑
环形钢梁；302
‑
拉梁；303
‑
弧形梁；304
‑
第一固定环；4
‑
传力装置；5
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浮力气囊；501
‑
安装切口；502
‑ꢀ
第二固定环；6
‑
测力计；7
‑
位移传感器。
具体实施方式
25.下面将结合附图和具体实施方式对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
26.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心、横向、纵向、上、下、前、后、左、右、竖直、水平、顶、底、内、外”等指示的方位或位置关系为基于附图1所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
27.本实用新型的技术方案为一种检测钢管桩侧摩阻力的装置，其主视结构示意图如图1所示，包括钢管桩1上设有桩侧牛腿2，桩侧牛腿2下方设有受力平台3，受力平台3与桩侧
牛腿2之间还连接有传力装置4，受力平台3下方设有至少一个浮力气囊5；传力装置4上方设有测力计6，钢管桩1顶设有位移传感器7。
28.通过给受力平台3下方的浮力气囊5充气，再通过传力装置4将力传给桩侧牛腿2，实现钢管桩1的上拔，通过位移传感器7观测达到极限上拔力，再观测测力计6数值，通过测力计6所测数值算出实际极限侧摩阻力值与理论计算的极限侧摩阻力标准值比对，判断钢管桩1是否可安全进行施工。
29.判断过程为：根据地勘报告查出桩的极限侧摩阻力标准值，即q 值，l为桩周土层的厚度，d为桩径，由公式q＝πqdl，得出单桩竖向极限承载力标准值，即q值；当位移传感器7的位移数值达到要求时，测力计6测出的数值为q'，由公式q'＝q'/(πdl)，得出桩的极限侧摩阻力值，即q'值；再对比q及q'，当q'＞q时，可安全施工。
30.判断的另一方式也可以是，在给浮力气囊5充气过程中，观测测力计6的数值，当数值达到q值时，查看位移传感器7的位移数值是否达到要求值，当实际位移值小于极限承载力位移值时，则可安全施工。
31.位移传感器7的位移值根据规范手册的规定，例如累计上拔变形量超过100mm时，检测可终止加载。此检测装置结构尺寸大，受力大，相应装置的每个部件结构承载力要求高，结构需稳定牢靠。
32.检测试验中，桩侧牛腿2的受力较大，对其结构的稳固性要求也较高，其主视结构示意图如图2所示，其a
‑
a剖视结构示意图如图3 所示，桩侧牛腿2包括固定连接在钢管桩1圆周上的上环板201和下环板202，上环板201与下环板202之间均匀设有多个竖向肋板203。在钢管桩1上固定连接上环板201、下环板202及它们之间的竖向肋板203的设置，使桩侧牛腿2承载力大，稳固牢靠。
33.受力平台3的俯视结构示意图如图4所示，受力平台3包括在同一平面均匀设置的多个环形钢梁301，即相邻两个环形钢梁301的直径差相等，每个环形钢梁301上环形均匀固定设有多个拉梁302，环形钢梁301在同一直线上均设有一段活动弧形梁303，弧形梁303一端与环形钢梁301的一端铰接，弧形梁303另一端与环形钢梁301的另一端活动连接，弧形梁303两端头距离大于钢管桩1直径。
34.通过同一圆心均匀设置多个直径大小不一的环形钢梁301和每个环形钢梁301上均匀固定多个拉梁302，使受力平台3结构稳定，承载力大；再通过每个环形钢梁301同一直线上设置的一段活动弧形梁303，使受力平台3安装在钢管桩1上。
35.弧形梁303一端与环形钢梁301的一端铰接，另一端与环形钢梁 301的另一端活动连接，活动连接可以是卡接或螺接，优选弧形梁303 与环形钢梁301的一端横向铰接，弧形梁303长度大于其缺口长度，安装时，弧形梁303置于环形钢梁301另一端的底部，只需用绳索固定即可。因为浮力气囊的浮力是自下而上，此结构稳固牢靠。安装前将弧形梁303打开，穿过钢管桩1后，将弧形梁303活动固定在环形钢梁301另一端头上。
36.浮力气囊5的俯视结构示意图如图5所示，浮力气囊5为环形，且设有安装切口501，安装切口501由浮力气囊5的内圆延伸至外圆。安装切口501用于将浮力气囊5套接安装在钢管桩1上，由于浮力气囊5为软质地，所以只需个切口就可以安装，浮力气囊5安装在海平面以下，受力平台3可安装在海平面以下或海平面上均可。
37.由于水流对浮力气囊5产生一定的横向力，横向力作用在钢管桩1上，将影响检测
结构，同时也使受力平台3受力不均匀，因此在受力平台3外周均匀设有多个第一固定环304；
38.浮力气囊5外圆外周上设有与第一固定环304相配合的多个第二固定环502；第一固定环304与第二固定环502之间通过绳索连接。
39.通过绳索连接第一固定环304和第二固定环502，使浮力气囊5 与受力平台3位置相对固定，且中心线与钢管桩1中心线重合，一方面避免水流对浮力气囊5产生一定的横向力，另一方面使受力平台3 受到浮力气囊5的浮力均匀。
40.根据地勘报告查出桩的极限侧摩阻力标准值，即q值，l为桩周土层的厚度，d为桩径，由公式q＝πqdl，得出单桩竖向极限承载力标准值，即q值；首先根据理论上计算出q值，选择测力计6的参数型号。根据q值和千斤顶的数量，选择千斤顶的参数型号。再根据规范要求的位移值，选择位移传感器7。
41.一种检测钢管桩侧摩阻力的装置的施工方法，具体按照以下步骤实施：
42.步骤1、安装调试检测装置；首先在钢管桩1的桩侧牛腿2下方安装浮力气囊5，根据受力平台3的重力向浮力气囊5中预充入气体，再在浮力气囊5与桩侧牛腿2之间安装受力平台3，再在受力平台3 与桩侧牛腿2之间安装传力装置4；调试受力平台3、传力装置4及浮力气囊5，使其中心线与钢管桩1中心线重合。首先安装浮力气囊 5，并根据受力平台3的重力给浮力气囊5预充入气体，是为了可以承载受力平台3，使安装简便省力。
43.步骤2、固定浮力气囊5和受力平台3，调试完成后，向浮力气囊5充气，并观测位移传感器7，浮力气囊5为多个时，充气时逐个充气。
44.步骤3、当位移传感器7的位移数值达到要求时，停止充气，观测测力计6，并记录数值。
45.步骤4、根据测力计6数值计算实际钢管桩1的极限侧摩阻力值，并将实际的极限侧摩阻力值与理论计算得出的极限侧摩阻力标准值对比。
46.根据地勘报告查出桩的极限侧摩阻力标准值，即q值，l为桩周土层的厚度，d为桩径，由公式q＝πqdl，得出单桩竖向极限承载力标准值，即q值；其中一种判断方式：当位移传感器(7)的位移数值达到要求时，测力计(6)测出的数值为q'，由公式q'＝q'/(πdl)，得出桩的极限侧摩阻力值，即q'值；
47.再对比q及q'，当q'＞q时，可安全施工。
48.判断的另一方式也可以是：在给浮力气囊5充气过程中，观测测力计6的数值，当数值达到q值时，查看位移传感器7的位移数值是否达到要求值，当实际位移值小于极限承载力位移值时，则可安全施工。
49.步骤5、拆卸检测装置；首先对浮力气囊5放气，放至预充气体的气压时，停止放气，再拆卸传力装置4和受力平台3，最后，对浮力气囊5充分放气，再拆卸浮力气囊5，再对各结构进行分类存放。
50.综上所述，为了解决现有技术中提到的钢管桩1受所在环境的影响，尤其是海上钢管桩1的侧摩阻力，难以从理论中获取，严重影响钢管桩1的承载受力，施工安全性差等问题。本实用新型通过给受力平台3下方的浮力气囊5充气，再通过传力装置4将力传给桩侧牛腿 2，实现钢管桩1的上拔，通过位移传感器7观测达到极限上拔力，再观测测力计6数值，通过测力计6所测数值算出实际极限侧摩阻力值与理论计算的极限侧摩阻力标准值比对，判
断钢管桩1是否可安全进行施工；该检测装置结构简单，可直观地进行检测，施工操作简便，有效地检测出实际极限侧摩阻力。
51.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
52.以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。