[發明專利]一種混凝土灌注樁靜載荷試驗偏載監測方法

有效

• 申請號: 202010557734.5
• 申請日: 2020-06-18
• 公開（公告）號: CN111579355B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 張祎;李恒;梁亞斌;葉志成
• 申請（專利權）人: 湖北震泰建設工程質量檢測有限責任公司
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02;G01N3/06;G01N3/08
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 楊宏偉

本發明公開了一種基于壓電阻抗頻移的混凝土灌注樁靜載荷試驗偏載監測方法，在混凝土灌注樁澆注過程中，在樁頂預埋若干周向分布的壓電陶瓷片傳感器，將壓電陶瓷片傳感器通過線纜引出樁身外與阻抗分析儀相連，將阻抗分析儀與計算機終端相連，澆注并養護混凝土灌注樁；養護結束后，搭建靜載荷試驗平臺，將未加載時信號發生器通過壓電陶瓷片傳感器產生激勵信號，壓電陶瓷片傳感器接收的電阻抗信號作為基準信號，載荷加載，監測不同加載階段傳感器的電阻抗信號，并與基準信號進行對比，通過電阻抗信號變化判斷樁頂截面偏載。本發明成本低廉，監測與試驗過程同步，可最大程度保證監測準確性。

技術領域

本發明屬于地基基礎檢測工程技術領域，涉及一種對混凝土灌注樁靜載荷試驗過程中灌注樁安全監測技術，具體涉及一種基于壓電阻抗頻移的混凝土灌注樁靜載荷試驗偏載監測方法。

背景技術

灌注樁靜載荷試驗對于檢測基樁承載力來說被認為是一種最直觀、最可靠的傳統方法。常見的試驗設備由反力裝置、加載裝置、荷載和位移測量裝置以及數據采集裝置組成。采用接近于豎向抗壓樁的實際工作條件確定單樁豎向抗壓承載力，是目前公認的檢測基樁豎向抗壓承載力最直觀、最可靠的試驗方法。

試驗過程中常常由于設置反力平臺時存在偏心，導致荷載分布不均勻，平臺某一個角或某一邊呈現懸空狀，無法加載到設計的最大荷載值進而致使試驗失敗，造成經濟損失，同時，提供反力的地基若發生不均勻沉降時也會出現類似情況。實際工程中，因偏載發現不及時而引起的反力平臺垮塌事故也時有發生，這嚴重威脅到現場工程結構、施工機械和人員的安全，因此，監測灌注樁靜載試驗中是否出現偏載狀態具有重大的現實意義。

壓電陶瓷作為各類建筑結構物無損檢測的智能材料已得到快速發展和應用。壓電陶瓷片是一種能將機械能和電能互相轉換的信息功能材料，因其具有正負壓電效應、響應迅速、較寬的響應頻帶等優點，可以感知混凝土內部的應力變化并進行實時監測。由于靈敏度高、頻帶范圍寬、易裁剪、能耗低、成本低廉等特點，在混凝土結構的檢測、監測方面有著廣闊的應用前景。

發明內容

本發明的目的是針對目前對混凝土灌注樁靜載荷試驗過程安全監測領域的空白，提出一種基于壓電阻抗頻移的混凝土灌注樁靜載荷試驗偏載監測方法，解決現有技術靜載試驗中偏載監測困難的問題。本發明利用線纜將環向均勻分布于樁頭的壓電陶瓷片連接到阻抗分析儀，實時分析其壓電阻抗峰值頻率的偏移情況，并從中提取壓電陶瓷片所安裝截面的應力分布特征，從而實現對靜載荷試驗過程中偏載情況的實時監控。本發明通過分析各壓電陶瓷片的阻抗峰值頻率偏移量來確定偏載方向，能夠及時地預警偏載的發生，以便暫停試驗并根據監測結果重新調整反力平臺的重心分布，在實現中心受壓后即可恢復試驗，從而可有效避免因試驗失敗而引發的工程安全事故。

本發明的目的是這樣實現的：

一種基于壓電阻抗頻移的混凝土灌注樁靜載荷試驗偏載監測方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、在混凝土灌注樁澆注過程中，在樁頂預埋若干周向分布的壓電陶瓷片傳感器，其中多個壓電陶瓷片傳感器位于同一層；

步驟2、將壓電陶瓷片傳感器通過線纜引出樁身外與阻抗分析儀相連，將阻抗分析儀與計算機終端相連，澆注并養護混凝土灌注樁；

步驟3、待混凝土灌注樁養護結束后，搭建靜載荷試驗平臺，進行靜載荷試驗；

步驟4、在靜載荷試驗過程中，計算機終端通過阻抗分析儀產生掃頻電壓信號，掃頻電壓信號驅動所有壓電陶瓷片傳感器在混凝土灌注樁內產生機械振動，振動應力波信號在樁內相應區域內傳播，之后應力波反饋信號又被所有壓電陶瓷片傳感器獲取，轉換為電阻抗信號，電阻抗信號經阻抗分析儀轉化為數字信號，然后傳輸給計算機終端，通過計算機進行數據分析；