[发明专利]现浇钢筋混凝土地下结构侧向土压力测试装置和方法

说明书

技术领域

    本发明属于侧向土压力测试技术领域，具体地说是测试地下现浇钢筋混凝土结构侧向土压力时使用的装置，为地下结构的安全、设计提供真实可靠的侧向土压力数据。 

背景技术

侧向土压力是地下现浇混凝土结构所承受的主要荷载之一。事实上，对于地下现浇混凝土结构（如板桩码头结构）而言，理论计算的关键和难点是侧向土压力的计算。有了明确的土压力值就可以得到准确的结构弯矩，那么从理论上就可推算出较为准确的结构设计参数。因此，板桩码头新结构现场测试的主要目的之一就是得到土压力分布。 

地下现浇混凝土结构所承受的土压力属于界面土压力，其常用的埋设方法有挂布法、液压式顶出法。国内常用的方法是“挂布法”，该方法是预先在钢筋笼外安装挂布，然后在挂布外侧按设计要求深夜固定好土压力传感器，土压力传感器受压膜放在挂布处并对准土界面与挂布成平行状态，信号线放在挂布内并固定在挂布上，将挂布挂在钢筋笼的侧面。挂布可选用土工布，要求透水性能好，但不允许渗水泥浆，并且要有足够的强度。下钢筋笼后利用混凝土浇注时的外力，将挂布连带土压力传感器紧贴于墙侧土面。挂布法虽然安装埋设工艺简单，费用低廉，但影响测试结果的因素较多，无法保证土压力传感器的埋设质量。其主要问题在于：土压力传感器的受压面难以与墙面平行；土压力传感器难以紧贴墙壁；挂布的平顺难以保证。这些影响都会导致所测得的土压力失真。 

国外常用的方法是基康公司推荐的液压式顶出法。该方法由结构支撑盘、土压力传感器、双向液压千斤顶等主要装置组成。结构支撑盘上开有一个圆孔和螺栓孔，以固定压力传感器，并通过钢支撑连接到双向液压千斤顶的一端，支撑盘和反作用盘的上下两边稍作变曲，以避免它们在墙体侧面受到约束，反作用盘固定到双向液压千斤顶的另一端。千斤顶牢固地固定到钢筋上，以使反作用盘不能向外移动。液压管和信号电缆以1 m间隔绑扎在钢筋上。当钢筋笼下到要求的深度时，启动千斤顶，推动两个盘顶紧在结构体侧壁上，千斤顶的加载压力应大于千斤顶安装深度处的设计灌浆压力。保持千斤顶的压力，直到浇注的混凝土初凝。该方法安装精度高，能保证仪器的垂直度，是一种理想的安装方法。但安装附属结构造价昂贵，一般工程难以接受，只能适用于大型重点工程的重点监测断面，限制了其推广应用。 

本发明针对国内土压力测试技术的缺点及其影响因素，结合板桩结构施工特点和条件，借鉴国外采用的液压式顶出法安装技术的优点，开发出了一种板桩码头结构土压力测试安装埋设新装置。 

本发明的现浇钢筋混凝土地下结构侧向土压力测试装置安装操作简单，费用低廉，所需安装附件采购方便，安装精度高，土压力传感器受力与结构体保持垂直，土压力传感器受压面与土体接触紧密，可靠性强，易于推广使用。 

发明内容

本发明文针对国内结构侧向土压力测试技术的缺点及其影响因素，结合现浇钢筋混凝土地下结构施工特点和条件，借鉴国外采用的液压式顶出法安装技术的优点，开发出来的一种用于现浇钢筋混凝土地下结构现浇钢筋混凝土地下结构侧向土压力测试装置和方法。 

本发明的现浇钢筋混凝土地下结构侧向土压力测试装置，由土压力测试系统和气压顶出系统构成，所述土压力测试系统包括带油膜的土压力传感器、测试电缆、测量仪表和传感器安装座，所述气压顶出系统包括气缸、气泵、压力管和气缸法兰，所述土压力传感器安装在传感器安装底座上，所述气缸的缸体通过气缸法兰安装在钢筋笼骨架上，所述气缸的活塞杆连接压力传感器的非受力面，所述气缸的气口通过压力管连接气泵。 

所述土压力传感器主要为可用于界面土压力测试的仪器，可采用振弦式或应变式土压力传感器。 

所述气缸为双作用气缸。 

作为本发明的进一步改进，所述压力传感器的测量元件端设有受压油膜，所述受压油膜为一个内部充油的密封腔体。采用受压油膜是为了增加土压力传感器与土体的接触面积，使土压力传感器受力均匀，以便提高土压力的测试精度。油膜内所充液体具有不可压缩的特性，通常可充机油，在充油过程中不能混入空气等除所充油质以外的其他杂质。 

本发明只需普通气缸及加压装置作为附件，主要包括气缸、土压力传感器安装座、压力管、气泵、土压力传感器紧固件和气缸法兰。气缸在市场上很容易采购，依据结构混凝土保护层厚度和成槽误差，确定其行程一般控制在15~20 cm，土压力传感器配制受压油膜，土压力传感器通过背部预留的螺口与气缸之间通过气缸活塞连杆相连。 

本发明的现浇钢筋混凝土地下结构现浇钢筋混凝土地下结构侧向土压力测试方法，包括下列步骤：