CN109183863A - 一种基桩内测土体的水平抗力系数的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基桩内测土体的水平抗力系数的装置，包括侧壁开设有窗口的基桩和安装于基桩内部的荷载箱，荷载箱包括内钢板，内钢板固定在基桩内部，外钢板平行设于内钢板的外侧，外钢板穿设于基桩的窗口、其外壁与基桩的外壁相平齐；内面板和外面板分别设于内钢板和外钢板的相对面，若干液压千斤顶连接于内面板与外面板之间，液压千斤顶加载时带动外钢板沿水平方向往复运动；激光测距仪与反光镜分别固定设置在内钢板与外钢板相对面的相同位置，激光测距仪的数据采集装置安装于地面；进油管、出油管焊接在荷载箱顶部、连接于液压千斤顶与地面上的加载装置之间。本发明具有检测方法简便、工序简单、试验周期短的特点。
Description
技术领域
本发明属于分析检测技术领域，涉及一种基桩内测土体的水平抗力系数的装置及方法。
背景技术
随着国家建设事业快速发展，现代建筑向高层建筑发展的趋势更加明显，因此就出现很多深基坑甚至超深基坑，因此桩的支护结构得到广泛的运用，支护桩(也称基桩)的水平承载力检测成为基坑的安全性的一个重要环节。同时，支护桩的水平位移也可以通过土体的水平抗力系数计算得出，因此测量计算出土体的水平抗力系数对支护桩的水平承载力验算与水平位移验算有很大的作用。传统的水平抗力系数是通过测量出水平抗力系数的比例系数，然后在不同的假设条件下运用不同的方法求出水平抗力系数，包括“m”法、C法、K法以及常数法，其中运用最广泛的就是“m”法。
目前在工程中，对系数m的取值主要借助于经验公式、查规范表和单桩水平静载试验。经验公式和查规范表只是对抗力系数的初步估计，并不能完全反应实际工程土体情况，而单桩水平静载试验需要开挖土体，架设反力架，工序复杂，试验周期长。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基桩内测土体的水平抗力系数的装置及方法，具有检测方法简便、工序简单、试验周期短的特点。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种基桩内测土体的水平抗力系数的装置，包括侧壁开设有窗口的基桩和安装于基桩内部的荷载箱，所述荷载箱包括内钢板、内面板、液压千斤顶、外面板、外钢板、激光测距仪、反射镜、进油管、出油管；所述内钢板固定在基桩内部，所述外钢板平行设于所述内钢板的外侧，所述外钢板穿设于所述基桩的窗口、其外壁与所述基桩的外壁相平齐；所述内面板和外面板分别设于所述内钢板和外钢板的相对面，若干呈阵列排布的所述液压千斤顶连接于所述内面板与外面板之间，所述液压千斤顶加载时可带动所述外钢板沿水平方向进行往复运动；用于测量所述外钢板平移距离的所述激光测距仪与所述反光镜分别固定设置在所述内钢板与所述外钢板相对面的相同位置，所述激光测距仪的数据采集装置安装于地面；所述进油管、出油管焊接在荷载箱顶部、连接于所述液压千斤顶与地面上的加载装置之间。
作为优选方式，所述基桩是圆柱体，所述外钢板的外壁为与所述基桩外壁弧度相同的弧形面。
作为优选方式，所述基桩是方柱体，所述外钢板的外壁为平面。
作为优选方式，其特征在于：所述基桩内部沿纵向间距设有若干所述荷载箱。
作为优选方式，所述荷载箱的顶部设有若干通用孔。
作为优选方式，所述激光测距仪与所述数据采集装置的数据传输线穿设于所述通用孔内。
本发明提供一种检测土体的水平抗力系数的方法，包括以下步骤：
步骤一，将安装有荷载箱的基桩埋设于待测土体内，使荷载箱与待测土层的高度相同；
步骤二，荷载箱的液压千斤顶按照设定的水平加载应力F进行加载，液压千斤顶顶着外面板和外钢板向外水平推动土体；
步骤三，激光测距仪发射激光至反光镜，经反光镜反射至激光测距仪的接收器，并将外钢板向外推出的位移数据传输给数据采集装置，记录位移数据y；
步骤四，荷载箱的液压千斤顶恢复原态；
步骤五，通过以下公式，计算得出土体的水平抗力系数Kh：
所述A为荷载箱外钢板与土体接触的面积。
作为优选方式，重复步骤一至步骤三，采集并记录多组外钢板向外推出的位移数据，计算得出位移数据的平均值y。
本发明涉及一种基桩内测土体的水平抗力系数的装置及方法，与现有设计相比，其优点在于：首先，本发明测定土体的水平抗力系数通过对土体施加水平力而产生位移，记录并计算得出，方法简单快捷。再者，本发明测定土体水平抗力系数的装置，在工厂生产时，将荷载箱安装在基桩内部，提高产品的整体性，同时，运输至现场直接安装测试，大大简化了试验的步骤，同时，节省了试验的物力和人力成本。另外，荷载箱上安装有激光测距仪，位移的测量可以通过激光测距仪快速测出，进一步简化了试验步骤。
进一步地，可以根据待测的土层及地质土层信息将荷载箱安装在基桩的不同深度，也可以同时安装多个荷载箱进行测量，极大的简便了试验过程，操作方便。
进一步地，荷载箱的外钢板为弧面或平面，外钢板穿过基桩的窗口、与基桩的外侧面相对齐，使荷载箱很好地贴合于桩身，桩与土体受力更加均匀，保证了荷载箱的整体性，大幅度简化了荷载箱在现场安装程序；同时，也使得运输更加方便提高了安全性。
进一步地，进油管、出油管、通用孔等管道设置在荷载箱顶部和底部，有利于荷载箱外钢板的整体性，使得荷载箱加载时受力均匀，增大荷载箱的水平抗剪切能力。
附图说明
图1是本发明基桩内测土体水平抗力系数的装置的纵剖面示意图。
图2是本发明实施例1的横剖面示意图。
图3是本发明实施例3的使用状态示意图。
图4是本发明实施例1的纵剖面示意图。
图5是本发明实施例1的侧面示意图。
图6是本发明实施例2的横剖面示意图。
具体实施方式
下面结合附图1-6对本发明中的技术方案进行详细阐述：本发明定义荷载箱的外钢板推出的方向为外，其回收的方向为内。
实施例1
本具体实施例结合图1-5对装设于圆柱状基桩内的用于测定土体水平抗力系数的载荷箱进行详细阐述。
一种基桩内测土体水平抗力系数Kh的装置，包括侧壁开设有窗口的基桩200和沿纵向间距安装在基桩200内部的至少一个荷载箱100。所述荷载箱100包括由水平设置的顶面和底面、纵向设于顶面与底面之间的相平行的内钢板和外钢板、两个相平行的侧板构成的箱体，包括内钢板1、内面板2、液压千斤顶3、外面板4、外钢板5、激光测距仪6、反射镜7、进油管8、出油管9、通用孔10。
内钢板1的内侧焊接在基桩200的钢筋笼(图中未视出)上，内钢板1焊接过程中必须保证平整；外钢板5平行间隔设于所述内钢板1的外侧，使外钢板5穿设于所述基桩200的窗口、其外壁与所述基桩200的外壁相平齐；内面板2和外面板4分别焊接于内钢板1和外钢板5的相对面上，四个呈阵列排布的液压千斤顶3通过法兰盘11连接设置于所述内面板2与外面板4之间，液压千斤顶3加载时，所述液压千斤顶3可带动所述外钢板5沿水平方向进行往复运动。外钢板以及内钢板面积尺寸需大于荷载箱的外面板和内面板的面积尺寸，确保荷载箱加载时钢板受力均匀，并增大其抗剪能力。所述外钢板5的外壁为向外凸的弧形，使其能与基桩的桩身贴合，有利于基桩的整体性，同时大幅度简化荷载箱现场安装程序。
激光测距仪6和反光镜7分别焊接在内钢板1与外钢板5的相对面的相同位置，激光测距仪6发射激光至反射镜7后，激光被反射回激光测距仪6的接收器，测出距离数据，激光测距仪6将所测得的数据通过数据线传输或无线传输至土体外的传递到数据采集装置B，即在加载的过程就能够获得位移信息。激光测距仪和反光镜采用市场现售产品即可。
进油管8、出油管9穿过并焊接在荷载箱100顶部，并穿过顶部与内部液压千斤顶3的加载装置C相连，进油管8与出油管9串接各液压千斤顶3，油管直接绑扎在桩的钢筋笼外直至顶部，与液压加载装置连接。通用孔10是贯穿荷载箱100的顶面和底面的通孔，四个或以上数量的通用孔10分布设置于荷载箱的顶部、底部，通用孔10可作为声测管、注浆孔、反浆孔、穿设激光测距仪数据线等使用。进油管8、出油管9、通用孔10设置在荷载箱的顶部或底部而不是内钢板和外钢板上，避免了焊接或开孔过程中对荷载箱的内钢板和外钢板侧壁造成的变形与损坏，保证了内钢板和外钢板的整体性，使得荷载箱加载时受力均匀，增大荷载箱的水平抗剪切能力。
实施例2
本具体实施例2与实施例1基本相同，所不同的是荷载箱的外钢板的外壁是平板状，用于迎合立方体状的基桩，如图6所示。
实施例3
本发明利用实施例1或2中装置进行基桩内测土体水平抗力系数Kh的方法，包括以下步骤：
步骤一，将安装有荷载箱的基桩埋设于待测土体内，使荷载箱与待测土层的高度相同；
步骤二，荷载箱的液压千斤顶按照设定的水平加载应力F进行加载，液压千斤顶顶着外面板和外钢板向外水平推动土体；
步骤三，激光测距仪发射激光至反光镜，经反光镜反射至激光测距仪的接收器，并将外钢板向外推出的位移数据传输给数据采集装置，记录位移数据；重复步骤一至步骤三，采集并记录多组外钢板向外推出的位移数据，计算得出位移数据的平均值y；
步骤四，荷载箱的液压千斤顶恢复原态；
步骤五，通过以下公式，计算得出土体的水平抗力系数Kh：
所述A为荷载箱外钢板与土体接触的面积。
Claims (8)
1.一种基桩内测土体的水平抗力系数的装置，其特征在于：包括侧壁开设有窗口的基桩(200)和安装于基桩(200)内部的荷载箱(100)，所述荷载箱(100)包括内钢板(1)、内面板(2)、液压千斤顶(3)、外面板(4)、外钢板(5)、激光测距仪(6)、反射镜(7)、进油管(8)、出油管(9)；所述内钢板(1)固定在基桩(200)内部，所述外钢板(5)平行设于所述内钢板(1)的外侧，所述外钢板(5)穿设于所述基桩(200)的窗口、其外壁与所述基桩(200)的外壁相平齐；所述内面板(2)和外面板(4)分别设于所述内钢板(1)和外钢板(5)的相对面，若干呈阵列排布的所述液压千斤顶(3)连接于所述内面板(2)与外面板(4)之间，所述液压千斤顶(3)加载时可带动所述外钢板(5)沿水平方向进行往复运动；用于测量所述外钢板(5)平移距离的所述激光测距仪(6)与所述反光镜(7)分别固定设置在所述内钢板(1)与所述外钢板(5)相对面的相同位置，所述激光测距仪(6)的数据采集装置(B)安装于地面；所述进油管(8)、出油管(9)焊接在荷载箱(100)顶部、连接于所述液压千斤顶(5)与地面上的加载装置(C)之间。
2.根据权利要求1所述的一种基桩内测土体的水平抗力系数的装置，其特征在于：所述基桩(200)是圆柱体，所述外钢板(5)的外壁为与所述基桩(200)外壁弧度相同的弧形面。
3.根据权利要求1所述的一种基桩内测土体的水平抗力系数的装置，其特征在于：所述基桩(200)是方柱体，所述外钢板(5)的外壁为平面。
4.根据权利要求1-3所述的一种基桩内测土体的水平抗力系数的装置，其特征在于：所述基桩(200)内部沿纵向间距设有若干所述荷载箱(100)。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的一种基桩内测土体的水平抗力系数的装置，其特征在于：所述荷载箱(100)的顶部设有若干通用孔(10)。
6.根据权利要求5所述的一种基桩内测土体的水平抗力系数的装置，其特征在于：所述激光测距仪(6)与所述数据采集装置(B)的数据传输线穿设于所述通用孔(10)内。
7.一种使用权利要求1所述的装置检测土体的水平抗力系数的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，将安装有荷载箱的基桩埋设于待测土体内，使荷载箱与待测土层的高度相同；
步骤二，荷载箱的液压千斤顶按照设定的水平加载应力F进行加载，液压千斤顶顶着外面板和外钢板向外水平推动土体；
步骤三，激光测距仪发射激光至反光镜，经反光镜反射至激光测距仪的接收器，并将外钢板向外推出的位移数据传输给数据采集装置，记录位移数据y；
步骤四，荷载箱的液压千斤顶恢复原态；
步骤五，通过以下公式，计算得出土体的水平抗力系数Kh：
所述A为荷载箱外钢板与土体接触的面积。
8.根据权利要求7所述的检测土体的水平抗力系数的方法，其特征在于，包括以下步骤：重复步骤一至步骤三，采集并记录多组外钢板向外推出的位移数据，计算得出位移数据的平均值y。
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