建筑地基基础测试系统研制（张宪君 张晓予 李万海）

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1、建筑地基基础测试系统研制（张宪君张晓予李万海）　　［摘要］详细阐述了研制建筑地基基础测试系统的方法与过程。并结合实例验证了建筑地基基础测试系统的可靠性与实用性。 　　［关键词］静载荷测试分析仪反力装置低应变动测分析仪单片机 1前言 　　建筑地基基础测试工作内容主要是承载力测试和完整性测试，因此，建筑地基基础测试系统由三部分组成，其一静载荷测试分析仪，用于承载力测试；其二是反力装置，用于提供承载反力；其三是低应变动测分析仪，用于检测基桩的完整性；这三部分即构成了完整的建筑地基基础测试系统。 2装备研制 2.1静载荷测试分

2、析仪 　　仪器主机与中继器连接。中继器有9个数据通道，工作时根据需要将位移传感器和压力传感器与中继器连接，中继器通过多路转换开关按一定顺序对9个数据通道中的模拟数据进行数字转换并存在中继器的缓冲区中，待9个数据通道中的模拟数据转换完毕，将数据通过数据线发送给主机进行处理，发送完后，间隔一定时间再重复上面的操作。当主机接收到9个数据后，通过率定表计算出相应数值或直接计算出相应数值，然后根据试验要求进行相应处理与控制操作，从而完成试验过程。 　　设计思路：采用流行的分体式方案，由信号采集器和主机组成，通过总线连接主要部件。

3、系统采用一拖多工作方式，既一台主机控制多个采集器同时进行桩检工作，星型辐射连接，最大化工作效率和最优化设备资源。方案如下图所示： 静载荷测试分析仪设计： 　　设计分为两部分：数据采集部分即中继器、数据处理部分即主机。 数据采集部分实现以下功能： 　　1）实时准确地采集位移传感器、压力传感器数据； 2）及时传送传感器数据到数据处理主机； 3）准确控制荷载控制开关。 数据采集硬件原理框图见图2。 　　数据处理主机实现试桩操作、参数设置、系统操作与其 它功能。 　　试桩操作：主要完成查看数据、恢复试桩、删除数据、增加试桩、开

4、始新试桩等功能； 　　参数设置：主要完成补压控制、试桩规范、传感器等参数的设置。 系统操作：主要完成系统标定功能。 　　其它功能：主要完成手动记录数据、加卸载转换、移表、手动控制油泵、修正测试数据等功能。 　　通过参数设置的各种组合，控制程序可实现单桩竖向慢速静载、单桩竖向快速静载、复合地基静载、自定义静载、水平静载等试验。数据处理主机功能见图3。 主机控制程序流程见图4。 成品静载荷测试分析仪如图5所示。 2.2反力装置 　　反力装置本着自主原则，自主研究、设计、制造、试验。设计、生产制造和试验工程中，有效的利用材料

5、性能，在留有充分富余量的同时尽量采用极限设计原则，以降低设备自重节约成本。部分材料因时间和材料性质等原因无法满足设计要求，在制造中采用性能相似或相近的材料替代，在不增加成本的同时，短时间内将反力装置制造成功。根据我单位的工作实际，在合适的场地进行试验，既满足了生产需要，同时也节约了试验成本。 　　中立柱共分七节，由焊管、法兰、加强钢板焊接而成。其中中立柱底座周边按等份焊接固定套箱，上下用圆形钢板、环形钢板和三角钢板加强，最下部与千斤顶结合部位放置钢板。其余由长度不同的法兰构成，法兰周边由三角钢板加固，顶立柱上安装吊装拉

6、环。 　　主梁依据受力分布分为4节，中间由套箱连接。主梁上间隔焊接竖向加强筋，加强筋钢板制作而成，以保证其工作时有足够的抗压强度。接近套箱两端焊接侧向钢板，以避免其工作时在这些应力较大的部分产生屈服变形。主梁每节依不同位置焊接销座。 　　拉杆是连接中立柱和主梁的受拉构件，采用无缝钢管制作，长度共分四种。拉杆前后各焊接一个销凿用与中立柱和主梁的连接，钢管和销座采用榫铆结构焊接。 　　分配梁，工字钢按一定尺寸截成，放置于主梁上构成平台，将上面荷载力传递均匀传递于主梁，共分为9种规格。 　　附属配件，主梁拉筋用于机械堆载时防

7、止主梁横向受拉；平台钢管用以辅助构成堆载平台；基准梁用于测试观测；拉杆销用于栏杆和主梁、中立柱的连接；高强度螺栓用于中立柱间连接，抗剪切；中立柱底钢板用于千斤顶和中立柱底座的衬垫；小锤、撬杠、安全带、套筒扳手多套，用于组合式斜拉柱伞反力装置组装，见图6。 2.3低应变动测分析仪 仪器工作原理 　　低应变动测分析系统工作原理如下：信号激发后，其初始信号幅度高于设置的门坎电平时，信号采集通道开启，在设置的采集时间长度内，进入采集通道的信号经阻抗匹配、噪声压制、前端滤波进入A/D转换模块，经A/D转换的数字信号送至主机图形显

8、示模块和内存，完成波形显示和数据存储。其原理框图见图7。 控制程序功能设计 　　控制程序功能主要分为采集参数的设置，采集数据，处理数据功能。采集参数的设置可设置桩的各种参数，如桩长，桩径，波速，采样点数等。采集数据功能实现数据的采集，当准备好后，点击采集数据按钮，仪器等待传感器的激发，激发后则记录下传感器测得的波形数据。处理数据功