實驗2：高樁及板樁試驗匯總

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上高樁碼頭上部結(jié)構(gòu)受力特性試驗及板樁碼頭受力特性試驗 組長：劉碩 組員：劉逸洲、沈曙東、王開元、 林坦、鄢拓涵 指導(dǎo)老師：肖一波專心-專注-專業(yè)試驗1 高樁碼頭上部結(jié)構(gòu)受力特性試驗一、試驗?zāi)康?、要求高樁碼頭上部結(jié)構(gòu)受力特性試驗主要是通過試驗了解板梁式高樁碼頭的結(jié)構(gòu)組成、傳力機理，了解在垂直外荷載作用下板梁式高樁碼頭結(jié)構(gòu)的受力特性，包括面板、縱梁、橫梁等的受力特性。1. 在垂直荷載作用下碼頭面板振弦式應(yīng)變計的頻率測試；2. 在垂直荷載作用下碼頭縱梁振弦式應(yīng)變計的頻率測試；3. 在垂直荷載作用下碼頭橫梁振弦式應(yīng)變計的頻率測試。二、試驗設(shè)備、儀器高樁碼頭模型、振弦式應(yīng)變計、采

2、點箱、振弦頻率儀、計算機、垂直加壓系統(tǒng)、電源、臺秤、鉛塊。其中高樁碼頭模型按照相似定律采用一定的相似比尺設(shè)計制作。三、試驗原理高樁碼頭是應(yīng)用廣泛的主要碼頭結(jié)構(gòu)型式之一。它的工作原理是通過樁臺把碼頭上的荷載分配給樁，樁再把這些荷載傳到地基中。板梁式高樁碼頭上部結(jié)構(gòu)主要由面板、縱梁、橫梁、樁帽和靠船構(gòu)件組成。本次試驗采用板梁式高樁碼頭結(jié)構(gòu)型式。試驗?zāi)Ｐ椭饕擅姘?、縱梁、橫梁、樁帽、樁和靠船構(gòu)件等組成，面板、縱梁、橫梁均采用連續(xù)結(jié)構(gòu)，縱橫梁采用不等高的連接方式，橫梁擱置在樁帽上。前門機軌道梁下布置一對雙直樁，后門機軌道梁下布置一對叉樁，中縱梁下布置單直樁?？看瑯?gòu)件采用懸臂梁式。整個上部構(gòu)件采用整體連

3、接方式，見圖1-1所示。垂直方向的荷載，包括上部結(jié)構(gòu)自重力、固定設(shè)備自重力、堆貨荷載、起重運輸機械荷載、鐵路荷載等以均布力和集中力的形式由面板縱梁橫梁樁基地基。圖1-1 高樁碼頭結(jié)構(gòu)斷面圖四、試驗步驟1、 在面板、縱梁、橫梁表面各測點部位粘貼振弦式應(yīng)變計，測點布置如圖1-2所示；2、 用引線將振弦應(yīng)變計與采點箱相連，并將采點箱、振弦頻率儀、計算機連接起來；3、 開啟振弦頻率儀、計算機電源，打開計算機內(nèi)已安裝的XP99型振弦頻率儀的聯(lián)機軟件searialport；4、 按動振弦頻率儀的Ec功能鍵，選擇Ec9命令菜單，進入100點自動掃描自動定時測量狀態(tài)，再按下RET鍵，開始進行測量；5、 待數(shù)據(jù)

4、測量完畢后，按動Pr鍵，選擇Pr8命令菜單，進入串口向計算機送數(shù)狀態(tài)，再按下RET鍵，開始向計算機送入數(shù)據(jù)；6、 打開聯(lián)機軟件searialport操作菜單下的從儀器中接收數(shù)據(jù)子菜單，端口選用com1，波特率選擇2400，起始點號選擇000，終止點號選擇034，并確定。此時計算機自動讀取振弦頻率儀測定的數(shù)據(jù)，待數(shù)據(jù)讀取完畢后存盤；7、 將自控行車移動到設(shè)計的試驗點位置，施加垂直荷載Pi；8、 重復(fù)46步驟；9、 卸荷；10、重復(fù)49步驟，直至設(shè)計荷載試驗完畢。圖1-2 高樁碼頭縱梁、橫梁、面板應(yīng)變計測點布置圖五、試驗記錄及成果整理、分析1. 根據(jù)試驗記錄的結(jié)果，應(yīng)用振弦傳感器的工作原理，將各測

5、點的試驗頻率值換算成各測點的應(yīng)變值；2. 計算相應(yīng)測點的彎矩值，并繪制出試驗荷載下面板、縱梁、橫梁的彎矩圖；3. 結(jié)合港口水工建筑物所學(xué)的有關(guān)高樁碼頭的相關(guān)知識，根據(jù)高樁碼頭模型的工作狀態(tài)，應(yīng)用相關(guān)知識或相關(guān)的計算軟件，對所做的試驗進行理論分析計算，對比試驗結(jié)果。六、分析思考題1 為什么每次施加荷載前均需測定初始頻率值？答：根據(jù)振弦式應(yīng)變計的工作原理， 。故每次加載均需測定初始頻率值。2 儀器開始采集數(shù)據(jù)時，碼頭面上是否允許有人群荷載和其他荷載？答：不允許。當(dāng)儀器開始采集數(shù)據(jù)時，若碼頭面上有人群荷載或其他荷載時，振弦式應(yīng)變計測得的結(jié)構(gòu)振動頻率值就不單單是垂直集中荷載引起的，還包括人群荷載或其他

6、荷載引起的結(jié)構(gòu)振動頻率值，因此得到的實驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析達(dá)不到實驗?zāi)康摹Ｋ詢x器開始采集數(shù)據(jù)時，碼頭面上不允許有人群荷載和其他荷載。3 為什么強調(diào)振弦式應(yīng)變計的粘貼方向？答：振弦式應(yīng)變計粘貼在結(jié)構(gòu)上，當(dāng)被測結(jié)構(gòu)物內(nèi)部的應(yīng)力發(fā)生變化時，應(yīng)變計能夠同步感受變形，變形通過前、后端座傳遞給振弦轉(zhuǎn)變成振弦應(yīng)力的變化，從而改變振弦的振動頻率。結(jié)構(gòu)某一點各個方向的應(yīng)變值是不一樣的，這跟結(jié)構(gòu)所用材料的泊松比等因素有關(guān)。七、注意事項1、 試驗所加荷載為1020kg左右的鉛塊若干塊，在試驗過程中要輕拿輕放，注意安全，避免意外事故發(fā)生；2、 每次外加荷載試驗完畢后，卸除的鉛塊宜放置在模型以外的空置場地上，不可放置在碼頭

7、面上；3、 注意振弦應(yīng)變計粘貼時，膠水涂層應(yīng)厚薄均勻，并且粘貼要牢固；4、 測量數(shù)據(jù)時，若發(fā)現(xiàn)振弦頻率儀顯示屏所顯示的數(shù)據(jù)為“ErrL”，需要檢查振弦應(yīng)變計的被測信號是否開路、短路或測得數(shù)值越限。此時若做數(shù)值存貯，將以0計。八、編寫試驗報告1、試驗名稱、試驗日期、試驗小組、試驗者及同組成員；2、試驗?zāi)康?、要求?、試驗的基本原理；4、試驗設(shè)備及儀器；5、 試驗步驟；6、 試驗記錄數(shù)據(jù)及其計算，并根據(jù)計算結(jié)果繪制試驗荷載下縱、橫梁的彎矩圖。7、 討論分析思考題。試驗2 板樁碼頭受力特性試驗一、試驗?zāi)康?、要求板樁碼頭受力特性試驗主要是通過試驗了解有錨板樁碼頭的結(jié)構(gòu)組成，了解有錨板樁墻后土壓力的分布

8、規(guī)律、板樁墻在外荷載作用下的變形規(guī)律及板樁墻的內(nèi)力變化規(guī)律，了解在外荷載作用前后錨桿軸力的變化情況。1、 在外荷載作用下板樁墻的變形測試；2、 板樁墻后土壓力的測試；3、 錨桿拉力的測試；4、在外荷載作用下板樁墻的內(nèi)力測試。二、試驗設(shè)備和儀器板樁碼頭模型、振弦式應(yīng)變計、振弦式鋼筋計、振弦式土壓力計、千分表、采點箱、振弦頻率儀、計算機、水平加壓系統(tǒng)（千斤頂、振弦應(yīng)式反力計）、電源、臺秤、鉛塊。其中板樁碼頭模型按照相似定律采用一定的相似比尺設(shè)計制作，振弦式鋼筋計和振弦式土壓力計在制作模型時已經(jīng)安裝，詳見圖2-1、2-2。三、試驗原理板樁碼頭是利用板樁墻下部打入土中，上部安裝各種錨碇結(jié)構(gòu)（對有錨板樁

9、而言）以維持其穩(wěn)定。本次試驗?zāi)Ｐ筒捎脝五^板樁結(jié)構(gòu)型式。主要構(gòu)件由板樁墻、帽梁、導(dǎo)梁、錨桿和錨碇板組成。板樁墻由下部打入地基的鋼筋混凝土板樁構(gòu)成連續(xù)墻；鋼導(dǎo)梁采用10號槽鋼，位于錨桿穿過板樁處；拉桿采用直徑為25mm的鋼筋制作，拉桿上裝有緊張器；錨碇板采用混凝土板；板樁頂端用現(xiàn)澆鋼筋混凝土做成帽梁。板樁墻相當(dāng)于一個豎直放置的梁，上端由拉桿拉緊，下端支承在地基中。板樁墻承受墻前土壓力、墻后土壓力、水壓力、船舶荷載等水平荷載。拉桿作為板樁墻和錨碇結(jié)構(gòu)之間的傳力構(gòu)件，將板樁墻上的水平荷載傳遞給錨碇結(jié)構(gòu)，再將荷載傳給后方地基。單錨板樁在水平力的作用下，由于單錨板樁墻上的錨碇結(jié)構(gòu)的固定作用，使得板樁墻上端

10、受到約束而不能自由移動，從而在上端形成一個鉸接的支承點，而板樁墻的下端由于其入土深度不同產(chǎn)生不同的工作狀態(tài)：第一種工作狀態(tài)：板樁入土不深，由于墻后主動土壓力的作用，板樁產(chǎn)生彎曲變形，并圍繞板樁上端支承點轉(zhuǎn)動。此時板樁中只有一個方向的彎矩且數(shù)值最大，入土部分位移較大。屬于自由支承情況，按底端自由支承的彈性線法計算。第二種工作狀態(tài)：其入土情況和受力情況介于第一和第三種工作狀態(tài)之間。第三種工作狀態(tài)：隨著板樁入土深度增加，入土部分出現(xiàn)與跨中相反方向的彎矩，板樁彈性嵌固于地基中，入土部分位移小。按底端嵌固支承的彈性線法或豎向彈性地基梁法計算。第四種工作狀態(tài)：與第三種工作狀態(tài)類似，但入土深度更大，固端彎矩

11、大于跨中彎矩。作用于板樁墻的土壓力分布根據(jù)施工方法、拉桿位置及錨著點的水平位移、板樁入土深度、板樁剛度與地基之間的關(guān)系等因素的變化而不同，分為兩類：以頂端位移為主的情況，板樁墻的主動土壓力呈線性分布，如同剛性墻的情況；以彎曲變形為主，墻后主動土壓力為“R”型分布。板樁墻屬于柔性薄壁結(jié)構(gòu)，在土壓力等側(cè)向荷載作用下，其軸線將發(fā)生撓曲變形，呈復(fù)雜的曲線形狀。四、試驗步驟1、 在板樁墻前泥面以上沿高程方向（以板樁墻樁尖為基準(zhǔn)面）按一定的間距安裝百分表；2、 在板樁墻前泥面以上沿高程方向（以板樁墻樁尖為基準(zhǔn)面）按一定的間距粘貼振弦式應(yīng)變計；3、 用引線將振弦式應(yīng)變計、振弦式鋼筋計、振弦式土壓力計與采點箱

12、相連，并將采點箱、振弦頻率儀、計算機連接起來；4、 將千斤頂及振弦式反力計按照試驗設(shè)計施加水平荷載的位置安裝好，并將振弦式反力計與振弦頻率儀（單點）連接起來；5、 開啟振弦頻率儀、計算機電源，打開計算機內(nèi)已安裝的XP99型振弦頻率儀的聯(lián)機軟件searialport；6、 調(diào)零百分表；7、 按動振弦頻率儀的Ec功能鍵，選擇Ec8命令菜單，進入20點自動掃描自動定時測量狀態(tài)，再按下RET鍵，開始進行測量；8、 待數(shù)據(jù)測量完畢后，按動Pr鍵，選擇Pr8命令菜單，進入串口向計算機送數(shù)狀態(tài)，再按下RET鍵，開始向計算機送入數(shù)據(jù)；9、 打開聯(lián)機軟件searialport操作菜單下的從儀器中接收數(shù)據(jù)子菜單，

13、端口選用com1，波特率選擇2400，起始點號選擇000，終止點號選擇019，并確定。此時計算機自動讀取振弦頻率儀測定的數(shù)據(jù)，待數(shù)據(jù)讀取完畢后存盤；10、用單點頻率儀讀取振弦式反力計的初始頻率值；11、施加水平荷載Hi； 12、讀取加荷后振弦式反力計的頻率值；13、重復(fù)79步驟；14、讀取百分表的讀數(shù)并記錄；15、卸荷；16、重復(fù)615步驟，直至設(shè)計荷載試驗完畢。五、試驗記錄及成果整理、分析1、 板樁墻的變形：將所測得的位移繪制成板樁墻的變形曲線；2、 板樁墻上的土壓力：由振弦式土壓力計測得各測點的頻率換算成各測點的土壓力，繪制作用于板樁墻上的土壓力曲線（包括加荷前的曲線和加荷后的曲線）。3、

14、 錨桿拉力（軸力）：根據(jù)振弦式鋼筋計測得在外荷載作用下的頻率，計算各拉桿的軸力，并與加荷前拉桿軸力比較。4、 板樁墻上的彎矩變化：根據(jù)振弦式應(yīng)變計在外荷載作用下的頻率變化，換算成板樁墻的彎矩，繪制板樁墻在外荷載作用下彎矩圖。5、 結(jié)合港口水工建筑物所學(xué)的有關(guān)板樁碼頭的相關(guān)知識，根據(jù)單錨板樁墻模型的工作狀態(tài)，選用合適的計算方法和板樁碼頭計算軟件，對所做的試驗進行理論分析計算，對比試驗結(jié)果。六、分析思考題1、為什么每次荷載試驗均需要測定初始頻率值？答：根據(jù)振弦式應(yīng)變計的工作原理， 。故每次加載均需測定初始頻率值。2、 板樁墻后的土壓力分布與哪些因素有關(guān)？答：板樁墻一般屬于柔性結(jié)構(gòu)，在土壓力作用下其

15、軸線將發(fā)生撓曲變形，作用在板樁墻上的土壓力分布也隨墻體的變形而變化。這種土與墻相互作用的復(fù)雜性，給確定板樁墻上的土壓力帶來很大的困難。一般地，認(rèn)為作用于板樁墻上的實際土壓力將視施工方法、錨桿裝設(shè)處的水平位移、錨桿位置高低、板樁入土深度、板樁剛度與地基土性質(zhì)之間的關(guān)系等因素有關(guān).3、 板樁墻的變形為何會呈復(fù)雜的曲線形狀？ 答：板樁墻一般屬于柔性結(jié)構(gòu)，在土壓力作用下其軸線將發(fā)生撓曲變形，作用在板樁墻上的土壓力分布也隨墻體的變形而變化。這種土與墻相互作用的復(fù)雜性，導(dǎo)致板樁墻的變形呈復(fù)雜的曲線形狀。4、 其它條件不變的情況下，若拉桿的位置在垂直方向上、下移動一定距離，對板樁墻的變形、彎矩是否會產(chǎn)生影響

16、？ 答：會有影響。拉桿作為板樁墻和錨定結(jié)構(gòu)之間的傳力構(gòu)件，將板樁墻上的水平荷載傳遞給錨定結(jié)構(gòu)，當(dāng)然會影響板樁墻的變形和內(nèi)力。實際上我們在計算板樁墻內(nèi)力時，我們常常假定拉桿與板樁墻呈鉸接連接，板樁墻受到鉸接的約束而不能自由移動。若拉桿的位置在垂直方向上下移動，則相當(dāng)于改變板樁墻的上部約束，必然會引起板樁墻變形和內(nèi)力的變化。 5、為什么強調(diào)振弦式應(yīng)變計的粘貼方向？答：振弦式應(yīng)變計粘貼在結(jié)構(gòu)上，當(dāng)被測結(jié)構(gòu)物內(nèi)部的應(yīng)力發(fā)生變化時，應(yīng)變計能夠同步感受變形，變形通過前、后端座傳遞給振弦轉(zhuǎn)變成振弦應(yīng)力的變化，從而改變振弦的振動頻率。結(jié)構(gòu)某一點各個方向的應(yīng)變值是不一樣的，這跟結(jié)構(gòu)所用材料的泊松比等因素有關(guān)。圖2-1 振弦式土壓力計測點立面布置圖圖2-2 振弦式鋼筋計測點平面布置圖七、注意事項1、注意振弦式應(yīng)變計的粘貼方向，膠水涂層應(yīng)厚薄均勻，并且粘貼要牢固；2、測量數(shù)據(jù)時，若發(fā)現(xiàn)振