实验2：高桩及板桩试验

高桩码头上部结构受力特性试验及板桩码头受力特性试验

组长：刘硕

组员：刘逸洲、沈曙东、王开元、

林坦、鄢拓涵

指导老师：肖一波

试验1高桩码头上部结构受力特性试验

一、试验目的、要求

高桩码头上部结构受力特性试验主要是通过试验了解板梁式高桩码头的结构组成、传力机理，了解在垂直外荷载作用下板梁式高桩码头结构的受力特性，包括面板、纵梁、横梁等的受力特性。

1.在垂直荷载作用下码头面板振弦式应变计的频率测试；

2.在垂直荷载作用下码头纵梁振弦式应变计的频率测试；

3.在垂直荷载作用下码头横梁振弦式应变计的频率测试。

二、试验设备、仪器

高桩码头模型、振弦式应变计、采点箱、振弦频率仪、计算机、垂直加压系统、电源、台秤、铅块。其中高桩码头模型按照相似定律采用一定的相似比尺设计制作。

三、试验原理

高桩码头是应用广泛的主要码头结构型式之一。它的工作原理是通过桩台把码头上的荷载分配给桩，桩再把这些荷载传到地基中。

板梁式高桩码头上部结构主要由面板、纵梁、横梁、桩帽和靠船构件组成。本次试验采用板梁式高桩码头结构型式。试验模型主要由面板、纵梁、横梁、桩帽、桩和靠船构件等组成，面板、纵梁、横梁均采用连续结构，纵横梁采用不等高的连接方式，横梁搁置在桩帽上。前门机轨道梁下布置一对双直桩，后门机轨道梁下布置一对叉桩，中纵梁下布置单直桩。靠船构件采用悬臂梁式。整个上部构件采用整体连接方式，见图1-1所示。

垂直方向的荷载，包括上部结构自重力、固定设备自重力、堆货荷载、起重运输机械荷载、铁路荷载等以均布力和集中力的形式由面板→纵梁→横梁→桩基→地基。

港口航道工程综合试验指导书

泥面线

图1-1 高桩码头结构断面图

四、试验步骤

1、 在面板、纵梁、横梁表面各测点部位粘贴振弦式应变计，测点布置如图1-2

所示；

2、用引线将振弦应变计与采点箱相连，并将采点箱、振弦频率仪、计算机连接起

来；

3、开启振弦频率仪、计算机电源，打开计算机内已安装的XP99型振弦频率仪的联

机软件searialport ；

4、按动振弦频率仪的Ec 功能键，选择Ec9命令菜单，进入100点自动扫描自动定

时测量状态，再按下RET 键，开始进行测量；

5、待数据测量完毕后，按动Pr 键，选择Pr8命令菜单，进入串口向计算机送数状

态，再按下RET 键，开始向计算机送入数据；

6、打开联机软件searialport 操作菜单下的从仪器中接收数据子菜单，端口选用

com1，波特率选择2400，起始点号选择000，终止点号选择034，并确定。此时计算机自动读取振弦频率仪测定的数据，待数据读取完毕后存盘；

7、将自控行车移动到设计的试验点位置，施加垂直荷载P i ；

8、重复4～6步骤；

9、卸荷；

10、重复4～9步骤，直至设计荷载试验完毕。

图2 高桩码头纵梁、横梁、面板应变计布置图图1-2 高桩码头纵梁、横梁、面板应变计测点布置图

五、试验记录及成果整理、分析

1. 根据试验记录的结果，应用振弦传感器的工作原理，将各测点的试验频率值

换算成各测点的应变值；

2. 计算相应测点的弯矩值，并绘制出试验荷载下面板、纵梁、横梁的弯矩图；

3. 结合港口水工建筑物所学的有关高桩码头的相关知识，根据高桩码头模型的

工作状态，应用相关知识或相关的计算软件，对所做的试验进行理论分析计

算，对比试验结果。

六、分析思考题

1．为什么每次施加荷载前均需测定初始频率值？

答：根据振弦式应变计的工作原理， 22210()k f k f f ε∆=∆=-。故每次加载均需测定初始频率值。

2．仪器开始采集数据时，码头面上是否允许有人群荷载和其他荷载？

答：不允许。当仪器开始采集数据时，若码头面上有人群荷载或其他荷载时，振弦式应变计测得的结构振动频率值就不单单是垂直集中荷载引起的，还包括人群荷载或其他荷载引起的结构振动频率值，因此得到的实验数据统计分析达不到实验目的。所以仪器开始采集数据时，码头面上不允许有人群荷载和其他荷载。

3．为什么强调振弦式应变计的粘贴方向？

答：振弦式应变计粘贴在结构上，当被测结构物内部的应力发生变化时，应变计能够同步感受变形，变形通过前、后端座传递给振弦转变成振弦应力的变化，从而改变振弦的振动频率。结构某一点各个方向的应变值是不一样的，这跟结构所用材料的泊松比等因素有关。

七、注意事项

1、试验所加荷载为10～20kg 左右的铅块若干块，在试验过程中要轻拿轻放，注

意安全，避免意外事故发生；

2、每次外加荷载试验完毕后，卸除的铅块宜放置在模型以外的空置场地上，不可

放置在码头面上；

3、注意振弦应变计粘贴时，胶水涂层应厚薄均匀，并且粘贴要牢固；

4、测量数据时，若发现振弦频率仪显示屏所显示的数据为“ErrL”，需要检查振

弦应变计的被测信号是否开路、短路或测得数值越限。此时若做数值存贮，将

以0计。

八、编写试验报告

1、试验名称、试验日期、试验小组、试验者及同组成员；

2、试验目的、要求；

3、试验的基本原理；

4、试验设备及仪器；

5、试验步骤；

6、试验记录数据及其计算，并根据计算结果绘制试验荷载下纵、横梁的弯矩图。

7、讨论分析思考题。

试验2 板桩码头受力特性试验

一、试验目的、要求

板桩码头受力特性试验主要是通过试验了解有锚板桩码头的结构组成，了解有锚板桩墙后土压力的分布规律、板桩墙在外荷载作用下的变形规律及板桩墙的内力变化规律，了解在外荷载作用前后锚杆轴力的变化情况。

1、在外荷载作用下板桩墙的变形测试；

2、板桩墙后土压力的测试；

3、锚杆拉力的测试；

4、在外荷载作用下板桩墙的内力测试。

二、试验设备和仪器

板桩码头模型、振弦式应变计、振弦式钢筋计、振弦式土压力计、千分表、采点箱、振弦频率仪、计算机、水平加压系统（千斤顶、振弦应式反力计）、电源、台秤、铅块。其中板桩码头模型按照相似定律采用一定的相似比尺设计制作，振弦式钢筋计和振弦式土压力计在制作模型时已经安装，详见图2-1、2-2。

三、试验原理