CN107268693A - 基于自平衡法的桩承载能力自动检测系统及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于自平衡法的桩承载能力自动检测系统及检测方法。所述基于自平衡法的桩承载能力自动检测系统包括上钢筋笼、下钢筋笼、荷载箱、加载控制箱、远程服务端、用户终端、多组钢筋应变计、多组位移传感器及两组压力传感器，荷载箱分别与上钢筋笼及下钢筋笼固定连接，多组钢筋应变计分别设于上钢筋笼及下钢筋笼的受力中部，多组位移传感器分别设于上钢筋笼顶部及荷载箱内部，两组压力传感器分别设于荷载箱内部及加载控制箱内部，加载控制箱与远程服务端通讯连接，用户终端与远程服务端通讯连接。本发明提供一种基于自平衡法的桩承载能力自动检测系统及检测方法，具有自动化程度高，能有效提高检测效率及准确性，降低检测成本的优点。

Description

基于自平衡法的桩承载能力自动检测系统及检测方法

技术领域

本发明涉及桩基础承载力测试技术领域，具体涉及一种基于自平衡法的桩承载能力自动检测系统及检测方法。

背景技术

传统自平衡法最早于1960年代有以色列Afar Vasela公司提出并实施，并申请专利“一种新的承载力测试方法”，俗称“通莫静载法”。其检测原理是将一种特制的加载装置—荷载箱，在混凝土浇筑之前和钢筋笼一起埋入桩内相应的位置，将加载箱的加压管以及所需的其他测试装置从桩体引到地面，然后灌注成桩。有加压泵在地面像荷载箱加压加载，使得桩体内部产生加载力，通过对加载力与位移关系的计算和分析，获得桩基承载力。自平衡法因是利于桩身自平衡原理，无需常规的堆载或锚桩试桩，特别适用于野外作业及承载力较大的桩基。这两个因素使自平衡法试桩在交通行业得以应用，并颁布了规程。

现有自平衡法检测设备及系统仅仅实现了对桩基承载能力的检测，既不能自动控制，且人力物力相对耗费较大。

发明内容

为了解决现有自平衡法检测设备及系统不能自动控制、人力物力相对耗费较大的技术问题，本发明提供一种基于自平衡法的桩承载能力自动检测系统及检测方法，具有自动化程度高，能有效提高检测效率及检测准确性，降低检测成本的优点。

本发明提供了一种基于自平衡法的桩承载能力自动检测系统，包括上钢筋笼、下钢筋笼、荷载箱、加载控制箱、远程服务端、用户终端、多组钢筋应变计、多组位移传感器及两组压力传感器，所述荷载箱分别与所述上钢筋笼及所述下钢筋笼固定连接，多组所述钢筋应变计分别设于所述上钢筋笼及所述下钢筋笼的受力中部，多组所述位移传感器分别设于所述上钢筋笼顶部及所述荷载箱内部，两组所述压力传感器分别设于所述荷载箱内部及所述加载控制箱内部，所述荷载箱、多组所述钢筋应变计、多组所述位移传感器及两组所述压力传感器分别与所述加载控制箱相连接，所述加载控制箱设有物联网通讯模块，所述物联网通讯模块与所述远程服务端通讯连接，所述用户终端与所述远程服务端通讯连接。

在本发明提供的基于自平衡法的桩承载能力自动检测系统的一种较佳实施例中，所述荷载箱为环形荷载箱，且所述荷载箱的直径与所述上钢筋笼的外径及所述下钢筋笼的外径相同。

在本发明提供的基于自平衡法的桩承载能力自动检测系统的一种较佳实施例中，设于所述荷载箱内部的所述位移传感器为两组，且对称设置。

在本发明提供的基于自平衡法的桩承载能力自动检测系统的一种较佳实施例中，所述远程服务端包括中央处理器及存储模块，所述中央处理器与所述加载控制箱通信连接，所述存储模块与所述中央处理器电性连接。

在本发明提供的基于自平衡法的桩承载能力自动检测系统的一种较佳实施例中，所述用户终端为智能手机、平板电脑或者个人电脑。

在本发明提供的基于自平衡法的桩承载能力自动检测系统的一种较佳实施例中，所述钢筋应变计为两组。

本发明还提供了一种基于自平衡法的桩承载能力自动检测方法，包括以下步骤：

步骤一、根据桩基特性计算出荷载平衡点，确定荷载箱的位置；

步骤二、对所述荷载箱进行预浇注混凝土，并加工上钢筋笼及下钢筋笼；

步骤三、将所述上钢筋笼及所述下钢筋笼分别与预浇注后的所述荷载箱焊接，并将钢筋应变计、位移传感器及压力传感器分别安装在相应位置；

步骤四、将焊接好的所述上钢筋笼、所述下钢筋笼及所述荷载箱放入预先打好的桩孔中，并分别对所述上钢筋笼及所述下钢筋笼浇注混凝土，并进行养护；

步骤五、搭建基准梁及基准桩，并将位于所述上钢筋笼的所述位移传感器与所述基准梁相抵接；

步骤六、通过所述远程服务端对所述钢筋应变计、所述位移传感器及所述压力传感器进行调试；

步骤七、所述远程服务端根据预先存储的检测流程，通过所述加载控制箱对所述荷载箱进行分级加载，记录各级荷载下的测量数据，并将检测过程及对应的测量数据进行存储，直至加载终止。

相较于现有技术，本发明提供的基于自平衡法的桩承载能力自动检测系统及检测方法具有以下有益效果：

一、通过设置物联网通讯模块及远程服务端，能实现检测过程的自动化控制，且检测过程及结果能实时远程传输至远程服务端，大大降低了人力物力耗费。

二、通过分别在荷载箱内部及加载控制箱内部设置压力传感器采集荷载箱及加载控制箱的力值，能有效避免因压力表损坏或标定不准而造成系统力值无法采集的情况发生，保证检测过程的顺利进行，且通过比较采集到的两组力值，能验证荷载箱中的荷载是否准确，确保荷载时间的准确性。

三、通过在荷载箱内部对称设置两组位移传感器，相互校核所测得的位移值，能有效避免因单一位移传感器失效而导致测量不准。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1是本发明提供的基于自平衡法的桩承载能力自动检测系统的结构示意图；

图2是本发明提供的基于自平衡法的桩承载能力自动检测方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图，图1是本发明提供的基于自平衡法的桩承载能力自动检测系统的结构示意图。所述基于自平衡法的桩承载能力自动检测系统1包括上钢筋笼11、下钢筋笼12、荷载箱13、加载控制箱14、远程服务端15、用户终端16、多组钢筋应变计17、多组位移传感器18及两组压力传感器19，所述荷载箱13分别与所述上钢筋笼11及所述下钢筋笼12固定连接，多组所述钢筋应变计17分别设于所述上钢筋笼11及所述下钢筋笼12的受力中部，多组所述位移传感器18分别设于所述上钢筋笼11顶部及所述荷载箱13内部，两组所述压力传感器19分别设于所述荷载箱13内部及所述加载控制箱14内部，所述荷载箱13、多组所述钢筋应变计17、多组所述位移传感器18及两组所述压力传感器19分别与所述加载控制箱14相连接，所述加载控制箱14与所述远程服务端15通讯连接，所述用户终端16与所述远程服务端15通讯连接。

所述上钢筋笼11及所述下钢筋笼12均由多根沿径向方向呈圆周分布的主筋111及多根沿轴向方向间隔设置的环状钢筋113焊接而成，所述钢筋应变计17设于所述主筋111上，并与所述加载控制箱14相连接。

所述荷载箱13为环形荷载箱，且所述荷载箱13的直径与所述上钢筋笼11的外径及所述下钢筋笼12的外径相同。

所述加载控制箱14设有物联网通讯模块141，所述物联网通讯模块141与所述远程服务端15通讯连接。

所述远程服务端15包括中央处理器151及存储模块153，所述中央处理器151与所述加载控制箱14通信连接，所述存储模块153与所述中央处理器151电性连接。

所述存储模块153为机械硬盘、固态硬盘或者大容量SD卡等可进行数据读写的存储装置，用于对测量过程及测量数据进行储存。

所述用户终端16可以为智能手机、平板电脑或者个人电脑，通过GPRS、3G网络或者4G网络与所述中央处理器151通讯连接。

本实施例中，所述钢筋应变计17为两组。

设于所述荷载箱13内部的所述位移传感器18为两组，且对称设置。

请参阅图2，图2时本发明提供的基于自平衡法的桩承载能力自动检测方法的流程图。所述基于自平衡法的桩承载能力自动检测方法包括以下步骤：

S1、根据桩基特性计算出荷载平衡点，确定荷载箱13的位置；

S2、对所述荷载箱13进行预浇注混凝土，并加工上钢筋笼11及下钢筋笼12；

S3、将所述上钢筋笼11及所述下钢筋笼12分别与预浇注后的所述荷载箱13焊接，并将钢筋应变计17、位移传感器18及压力传感器19分别安装在相应位置；

具体的，多组所述钢筋应变计17分别设于所述上钢筋笼11及所述下钢筋笼12的受力中部，多组所述位移传感器18分别设于所述上钢筋笼11顶部及所述荷载箱13内部，两组所述压力传感器19分别设于所述荷载箱13外部及所述加载控制箱14，所述荷载箱13、多组所述钢筋应变计17、多组所述位移传感器18及两组所述压力传感器19分别与所述加载控制箱14相连接。

设于所述荷载箱13内部的所述位移传感器18为两组，且对称设置。

S4、将焊接好的所述上钢筋笼11、所述下钢筋笼12及所述荷载箱13放入预先打好的桩孔中，并分别对所述上钢筋笼11及所述下钢筋笼12浇注混凝土，并进行养护；

S5、搭建基准梁21及基准桩22，并将位于所述上钢筋笼11的所述位移传感器18与所述基准梁21相抵接；

S6、通过所述远程服务端15对所述钢筋应变计17、所述位移传感器18及所述压力传感器19进行调试；

S7、所述远程服务端根据预先存储的检测流程，通过所述加载控制箱对所述荷载箱进行分级加载，记录各级荷载下的测量数据，并将检测过程及对应的测量数据进行存储，直至加载终止。

具体的，检测人员通过所述用户终端16点击开始检测，所述中央处理器151首先对所述钢筋应变计17、所述位移传感器18及所述压力传感器19进行调试，调试完成后调取所述存储模块153中的相应检测流程进行分级加载，记录各级荷载下的测量数据，将检测过程及对应的测量数据存储至所述存储模块153，直至加载终止。

本发明提供的基于自平衡法的桩承载能力自动检测系统1及检测方法具有以下有益效果：

一、通过设置所述物联网通讯模块141及所述远程服务端15，能实现检测过程的自动化控制，且检测过程及结果能实时远程传输至所述远程服务端15，大大降低了人力物力耗费。

二、通过分别在所述荷载箱13内部及所述加载控制箱14内部设置所述压力传感器19采集所述荷载箱13及所述加载控制箱14的力值，能有效避免因压力表损坏或标定不准而造成系统力值无法采集的情况发生，保证检测过程的顺利进行，且通过比较采集到的两组力值，能验证所述荷载箱13中的荷载是否准确，确保荷载时间的准确性。

三、通过在所述荷载箱13内部对称设置两组所述位移传感器18，相互校核所测得的位移值，能有效避免因单一位移传感器失效而导致测量不准。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种基于自平衡法的桩承载能力自动检测系统，其特征在于，包括上钢筋笼、下钢筋笼、荷载箱、加载控制箱、远程服务端、用户终端、多组钢筋应变计、多组位移传感器及两组压力传感器，所述荷载箱分别与所述上钢筋笼及所述下钢筋笼固定连接，多组所述钢筋应变计分别设于所述上钢筋笼及所述下钢筋笼的受力中部，多组所述位移传感器分别设于所述上钢筋笼顶部及所述荷载箱内部，两组所述压力传感器分别设于所述荷载箱内部及所述加载控制箱内部，所述荷载箱、多组所述钢筋应变计、多组所述位移传感器及两组所述压力传感器分别与所述加载控制箱相连接，所述加载控制箱设有物联网通讯模块，所述物联网通讯模块与所述远程服务端通讯连接，所述用户终端与所述远程服务端通讯连接。

2.根据权利要求1所述的基于自平衡法的桩承载能力自动检测系统，其特征在于，所述荷载箱为环形荷载箱，且所述荷载箱的直径与所述上钢筋笼的外径及所述下钢筋笼的外径相同。

3.根据权利要求1或2所述的基于自平衡法的桩承载能力自动检测系统，其特征在于，设于所述荷载箱内部的所述位移传感器为两组，且对称设置。

4.根据权利要求1所述的基于自平衡法的桩承载能力自动检测系统，其特征在于，所述远程服务端包括中央处理器及存储模块，所述中央处理器与所述加载控制箱通信连接，所述存储模块与所述中央处理器电性连接。

5.根据权利要求1所述的基于自平衡法的桩承载能力自动检测系统，其特征在于，所述用户终端为智能手机、平板电脑或者个人电脑。

6.根据权利要求1所述的基于自平衡法的桩承载能力自动检测系统，其特征在于，所述钢筋应变计为两组。

7.一种基于权利要求1～6任一所述的基于自平衡法的桩承载能力自动检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、根据桩基特性计算出荷载平衡点，确定荷载箱的位置；

步骤二、对所述荷载箱进行预浇注混凝土，并加工上钢筋笼及下钢筋笼；

步骤三、将所述上钢筋笼及所述下钢筋笼分别与预浇注后的所述荷载箱焊接，并将钢筋应变计、位移传感器及压力传感器分别安装在相应位置；

步骤四、将焊接好的所述上钢筋笼、所述下钢筋笼及所述荷载箱放入预先打好的桩孔中，并分别对所述上钢筋笼及所述下钢筋笼浇注混凝土，并进行养护；

步骤五、搭建基准梁及基准桩，并将位于所述上钢筋笼的所述位移传感器与所述基准梁相抵接；

步骤六、通过所述远程服务端对所述钢筋应变计、所述位移传感器及所述压力传感器进行调试；

步骤七、所述远程服务端根据预先存储的检测流程，通过所述加载控制箱对所述荷载箱进行分级加载，记录各级荷载下的测量数据，并将检测过程及对应的测量数据进行存储，直至加载终止。