一种侧摩阻力及侧壁土压力测量装置及其施工方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种侧摩阻力及侧壁土压力测量装置及其施工方法，包括：箱体，其竖直设置且外侧壁上设有凹槽；传力杆，其与凹槽的内侧壁铰接；拉压力传感器，其包括两个相对设置的受力端，其分别与传力杆的底面和凹槽的内底面连接；摩擦板，其位于凹槽的开口处并与传力杆的自由端连接，摩擦板与传力杆垂直；两个不透水膜，其与摩擦板配合封闭凹槽并形成密封腔；压力传感器，其设置在箱体的外侧壁上且受力端朝外。本发明专利技术通过将传感器设置在装置内部，避免了外部恶劣的施工环境对传感器的影响，保证测量装置的稳定性、准确性和安全性，可实现对侧壁土摩阻力和侧壁土压力的实时测量，并计算得到不同深度土层的摩擦系数。

【技术实现步骤摘要】
一种侧摩阻力及侧壁土压力测量装置及其施工方法
本专利技术涉及建筑施工领域。更具体地说，本专利技术涉及一种侧摩阻力及侧壁土压力测量装置及其施工方法。
技术介绍
随着大跨度桥梁工程建设日新月异。沉井基础和桩基础施工也朝着施工区域更深、尺寸更大、地质条件更复杂方向发展，为保证施工质量，对施工过程中的参数控制也产生了更高的要求。其中，侧壁土摩阻力和端阻力的大小是决定沉井能否顺利下沉的重要控制因素，在下沉施工过程中，通常采用土压力计对侧壁土端面压力进行实时测量，但这种方法的测量精度不高，且施工中土压力计由于没有相应的防护措施容易出现损坏，同时，沉井在接高下沉后难以在相同的位置补充增设测量装置获得侧壁土压力数值，无法实现对端面压力的全过程控制。侧壁土摩阻力通常通过静载试验或自平衡装置确定，存在测试方法复杂，设备体积大，无法便捷准确获取不同深度土层侧摩阻力等技术问题。因此，亟需一种能够同时测量基础结构在不同深度不同土层中侧摩阻力和侧壁土压力的测量装置及测量方法，在易于操作的同时能够保证测量精度，并防止由于压力过大造成的测量装置损坏问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种侧摩阻力及侧壁土压力测量装置，通过摩擦板和传力杆的联动结构将摩阻力转化为传力杆与拉压力传感器间的作用力，将传感器设置在装置内部，避免了外部恶劣的施工环境对传感器的影响，保证测量装置的稳定性、准确性和安全性。本专利技术还有一个目的是提供一种侧摩阻力及侧壁土压力测量装置的施工方法，通过将其灵活安装在基础结构的侧壁上的不同位置，可实现在基础结构施工中对侧壁土摩阻力和侧壁土压力的实时测量，并计算得到不同深度土层的摩擦系数。为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种侧摩阻力及侧壁土压力测量装置，包括：箱体，其竖直设置，所述箱体的外侧壁上设有凹槽；传力杆，其位于所述凹槽的内部并与所述凹槽的内侧壁铰接，所述传力杆在所述凹槽中沿竖直方向转动；拉压力传感器，其包括两个相对设置的受力端，其分别与所述传力杆的底面和所述凹槽的内底面连接；摩擦板，其位于所述凹槽的开口处并与所述传力杆的自由端连接，所述摩擦板与所述传力杆垂直且高度小于所述凹槽的高度；两个不透水膜，其分别设置在所述摩擦板的上下两端，所述两个不透水膜和所述摩擦板配合封闭所述凹槽并形成密封腔；压力传感器，其设置在所述箱体的与所述凹槽同侧的外侧壁上并位于所述密封腔的外围，所述压力传感器的受力端朝外；显示设备，其分别通过导线与所述拉压力传感器的输出端、所述压力传感器的输出端电连接。优选的是，所述侧摩阻力及侧壁土压力测量装置，当所述摩擦板处于竖直状态时，所述摩擦板的外侧壁与所述压力传感器的受力端、所述箱体的与所述压力传感器连接的外侧壁位于同一竖直平面。优选的是，所述侧摩阻力及侧壁土压力测量装置，还包括垫板，其设置在所述摩擦板与所述传力杆之间并固定在所述传力杆的自由端，所述垫板与所述摩擦板平行且通过齿槽结构与所述摩擦板的内侧壁配合连接，任一不透水膜靠近所述摩擦板的一端通过所述齿槽结构固定在所述摩擦板与所述垫板之间。优选的是，所述侧摩阻力及侧壁土压力测量装置，还包括两个防护板，其分别位于所述摩擦板的正上方和正下方并与所述两个不透水膜一一对应，任一防护板通过螺栓固定在所述箱体的侧壁，所述防护板与所述摩擦板之间存在间隙，任一不透水膜靠近所述防护板的一端固定在对应的防护板与所述箱体之间。优选的是，所述侧摩阻力及侧壁土压力测量装置，所述不透水膜为折叠不透水膜，在所述摩擦板沿竖直方向移动的过程中，所述不透水膜对所述摩擦板的竖向应力为0。优选的是，所述侧摩阻力及侧壁土压力测量装置，所述凹槽中填充有防护液体，其体积等于所述密封腔的密封体积。优选的是，所述侧摩阻力及侧壁土压力测量装置，还包括接线保护管，其设置在所述箱体的外侧，所述导线穿出所述箱体后通过所述接线保护管与所述显示设备连接。本专利技术还提供了一种侧摩阻力及侧壁土压力测量装置的施工方法，包括：步骤一、按要求组装侧摩阻力及侧壁土压力测量装置，初始状态下所述传力杆水平设置，垫板竖直设置，组装完成后，读取此时拉压力传感器的输出值，记为初始压力N0；步骤二、将所述侧摩阻力及侧壁土压力测量装置焊接在基础结构的侧壁上，使所述侧摩阻力及侧壁土压力测量装置的外侧壁与所述基础结构的外侧壁位于同一竖直平面上；步骤三、进行基础结构施工，基础结构与外部土体间产生相对位移，此时摩擦板受到持续的竖向摩擦力，带动传力杆沿受力方向转动并将传递的所述竖向摩擦力作用在拉压力传感器上，读取此时的拉压力传感器的输出值，记为实时压力N1；步骤四、设定所述传力杆与所述拉压力传感器的连接点到所述传力杆与凹槽的铰接点的距离为L1，所述传力杆总长为L0，所述摩擦板与外部土体接触面的表面积为A，通过计算可得到摩擦板受到的侧摩阻力：步骤五、读取基础结构施工中压力传感器的输出值，记为Ft，通过计算可得到基础结构与所述侧摩阻力及侧壁土压力测量装置所在的土层之间的摩擦系数：本专利技术至少包括以下有益效果：1、本专利技术将沉井基础、桩基础下沉时分别进行侧壁摩阻力测量和侧壁土压力测量的功能集成到同一测量装置上，不需要分别安装不同的测量装置，测量装置的体积小，安装方便快捷，适用于多种环境下的基础结构施工，利于同时对侧摩阻力和侧壁土压力进行测量和控制，保证了基础结构的施工质量，加快了施工进度并减少了施工成本；2、拉压力传感器设置在测量装置内部的封闭腔体内，并通过外侧的密封箱体及内部的防护液体进行保护，一方面不会因外部冲击造成物理损坏，另一方面对环境要求较高的传感器部件浸泡在防护液体中，有效防止了电子器件锈蚀失效，造成测量结果不准的问题，测量精度和准确度较高；3、通过不透水膜与防护板、摩擦板、金属垫板的配合连接，在能够有效传导摩擦板受力至传力钢杆上的同时，保证了箱体内腔的封闭性，同时，不透水膜为柔性结构，箱体内腔的防护液体填充在不透水膜的内壁，可避免下沉过程中外部土颗粒嵌入摩擦板开口位置，提高了装置在施工过程中的稳定性，进一步提高了测量准确度。本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。附图说明图1为本专利技术一个实施例的一种侧摩阻力及侧壁土压力测量装置的正立面结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本专利技术的描述中，术语“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所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种侧摩阻力及侧壁土压力测量装置，其特征在于，包括：/n箱体，其竖直设置，所述箱体的外侧壁上设有凹槽；/n传力杆，其位于所述凹槽的内部并与所述凹槽的内侧壁铰接，所述传力杆在所述凹槽中沿竖直方向转动；/n拉压力传感器，其包括两个相对设置的受力端，其分别与所述传力杆的底面和所述凹槽的内底面连接；/n摩擦板，其位于所述凹槽的开口处并与所述传力杆的自由端连接，所述摩擦板与所述传力杆垂直且高度小于所述凹槽的高度；/n两个不透水膜，其分别设置在所述摩擦板的上下两端，所述两个不透水膜和所述摩擦板配合封闭所述凹槽并形成密封腔；/n压力传感器，其设置在所述箱体的与所述凹槽同侧的外侧壁上并位于所述密封腔的外围，所述压力传感器的受力端朝外；/n显示设备，其分别通过导线与所述拉压力传感器的输出端、所述压力传感器的输出端电连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种侧摩阻力及侧壁土压力测量装置，其特征在于，包括：
箱体，其竖直设置，所述箱体的外侧壁上设有凹槽；
传力杆，其位于所述凹槽的内部并与所述凹槽的内侧壁铰接，所述传力杆在所述凹槽中沿竖直方向转动；
拉压力传感器，其包括两个相对设置的受力端，其分别与所述传力杆的底面和所述凹槽的内底面连接；
摩擦板，其位于所述凹槽的开口处并与所述传力杆的自由端连接，所述摩擦板与所述传力杆垂直且高度小于所述凹槽的高度；
两个不透水膜，其分别设置在所述摩擦板的上下两端，所述两个不透水膜和所述摩擦板配合封闭所述凹槽并形成密封腔；
压力传感器，其设置在所述箱体的与所述凹槽同侧的外侧壁上并位于所述密封腔的外围，所述压力传感器的受力端朝外；
显示设备，其分别通过导线与所述拉压力传感器的输出端、所述压力传感器的输出端电连接。


2.如权利要求1所述的侧摩阻力及侧壁土压力测量装置，其特征在于，当所述摩擦板处于竖直状态时，所述摩擦板的外侧壁与所述压力传感器的受力端、所述箱体的与所述压力传感器连接的外侧壁位于同一竖直平面。


3.如权利要求1所述的侧摩阻力及侧壁土压力测量装置，其特征在于，还包括垫板，其设置在所述摩擦板与所述传力杆之间并固定在所述传力杆的自由端，所述垫板与所述摩擦板平行且通过齿槽结构与所述摩擦板的内侧壁配合连接，任一不透水膜靠近所述摩擦板的一端通过所述齿槽结构固定在所述摩擦板与所述垫板之间。


4.如权利要求3所述的侧摩阻力及侧壁土压力测量装置，其特征在于，还包括两个防护板，其分别位于所述摩擦板的正上方和正下方并与所述两个不透水膜一一对应，任一防护板通过螺栓固定在所述箱体的侧壁，所述防护板与所述摩擦板之间存在间隙，任一不透水膜靠近所述防...

【专利技术属性】
技术研发人员：张永涛，陈培帅，石章入，贺祖浩，郑锋利，潘济，李德杰，向自立，宣寿通，罗会武，夏崟濠，董伟，邱敏，姚翔川，饶为胜，李嘉成，张瑞元，
申请(专利权)人：中交第二航务工程局有限公司，中交公路长大桥建设国家工程研究中心有限公司，温州瓯江口大桥有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42