CN101839001A

CN101839001A - 抗压桩载荷检测装置及方法

Info

Publication number: CN101839001A
Application number: CN 201010184371
Authority: CN
Inventors: 关喜才; 魏宪田; 关金瑾; 魏乃锦
Original assignee: 关喜才
Current assignee: Henan provincial water conservancy construction project quality inspection center station
Priority date: 2010-05-27
Filing date: 2010-05-27
Publication date: 2010-09-22
Anticipated expiration: 2030-05-27
Also published as: CN101839001B

Abstract

本发明公开一种抗压桩载荷检测装置及方法，该装置包括千斤顶和反力装置，千斤顶放置在待检测抗压桩上，千斤顶的上表面与反力装置的下表面接触，所述的反力装置由传力盘、设置在传力盘上的传力导向杆、钢丝绳和桩绳联结机构构成，千斤顶的上表面与传力盘的下表面接触，钢丝绳沿传力导向杆穿过传力盘和桩绳联结机构，桩绳联结机构与待检测抗压桩的辅桩固联，将钢丝绳的两端固定在一起。使用该检测装置可以通过待检测抗压桩周围辅桩均匀受到的上拔荷载，得以准确测得抗压桩的各力学参数。本发明抗压桩载荷检测装置结构简单，使用方便，能够满足抗压桩竖向静荷载试验的要求。

Description

抗压桩载荷检测装置及方法

技术领域

本发明属于桩基静载荷试验领域，具体的说是涉及一种应用在抗压桩的载荷检测装置，还涉及该装置的检测方法。

背景技术

随着工业的迅速发展，承受建(构)筑物上部荷载的桩基础情况愈来愈多。工程中通过与桩周土的摩擦力或桩端抗力来抵抗竖向压缩荷载的桩称为抗压桩。抗压桩属于工程桩基范畴，广泛应用于建筑工程、高耸构筑物抗压、海上码头平台抗压、各种桥梁的锚桩基础、大型船坞底板的桩基础和静荷载试桩中的锚桩基础等。在工程建设中，抗压桩的承载力已成为控制工程质量的一个非常重要的技术手段。单桩承载力的准确测试对于各类建筑物基础设计乃至上部结构的设计都起着举足轻重的作用。在工种桩基中，抗压桩一般都有多个组成，抗压桩一般能承受200～3000KN及其以上的抗压力，其能承受的抗拔力一般为其抗压力的70％左右，而单桩竖向抗压桩静载荷试验是检测单桩抗压桩承载力最直观、最可靠的方法。单桩静载试验中，作用于桩上的荷载一般由反力装置提供。反力装置的易用程度直接影响着试验的过程和结果，常用的有堆载反力梁装置和锚桩反力梁装置。锚桩反力梁装置在具体的应用中又可根据反力锚的不同分为两种：将反力架与锚桩连接在一起提供反力的，俗称锚桩反力梁装置；将几只螺旋钻钻入地下使用地锚提供反力，俗称锚杆反力梁装置。在千斤顶配合下，该装置可以将力比较均匀而缓慢地施加到桩上，能明显改善电动油泵加载中的过冲现象，从而使荷载量的大小比较容易控制。但是锚桩反力梁装置，因为地锚一旦作成，地锚与反力作用点的距离就不可变更，其安装存在一个对中问题，如果反力作用点偏离了桩头的中心位置，轻者使试验数据失真，重者会使试桩遭到破坏，且检测成本太高。而堆载反力梁装置更难满足抗压桩载荷的检测要求，且检测成本太高、工期长、操作麻烦。因此现有的施加荷载的方法和设备装置很难或不能满足设计、使用要求。对抗压桩载荷检测施加荷载的方法和设备装置，目前尚无一合理的方法和试验设备装置。

发明内容

本发明的目的就在于克服上述不足提供一种抗压桩载荷检测装置及方法，解决了试验数据失真或者试桩易遭到破坏的技术问题，并彻底解决检测配重问题。

本发明的技术方案是：

一种抗压桩载荷检测装置，包括千斤顶和反力装置，千斤顶放置在待检测抗压桩上，千斤顶的上表面与反力装置的下表面接触，所述的反力装置由传力盘、设置在传力盘上的传力导向杆、钢丝绳和桩绳联结机构构成，千斤顶的上表面与传力盘的下表面接触，钢丝绳沿传力导向杆穿过传力盘和桩绳联结机构，桩绳联结机构与待检测抗压桩的辅桩固联，将钢丝绳的两端固定在一起。

上述抗压桩载荷检测装置，所述传力导向杆对称设置在传力盘上。

上述抗压桩载荷检测装置，在传力导向杆上设置有绳索导向装置，钢丝绳穿过绳索导向装置。

上述抗压桩载荷检测装置，所述的绳索导向装置是设置在传力导向杆中间的凹槽或者是设置在传力导向杆上的圆环。

上述抗压桩载荷检测装置，所述的桩绳联结机构是锚具，钢丝绳穿过锚具，所述的桩绳联结机构还可以是设置在待检测桩辅桩内的结构胶及与结构胶固联的钢丝绳连接环，钢丝绳穿过钢丝绳连接环。

上述抗压桩载荷检测装置，在传力盘下面还设置有平衡传力环，平衡传力环通过主受拉杆与传力盘固联。

上述抗压桩载荷检测装置，千斤顶的中心点、传力盘的中心点和待检测抗压桩的中心点在同一轴线上，导向斜压杆的两端分别与平衡传力环和传力导向杆铰接，传力导向杆与传力盘固接或者铰接。

一种抗压桩载荷检测方法，用抗压桩载荷检测装置检测抗压桩的载荷，包括以下步骤：

①：将千斤顶放置在待检测的抗压桩上；

②：在千斤顶的上表面放置传力盘；

③：将一根钢丝绳穿过传力盘上设置的传力导向杆，每根传力导向杆的端部对应一个辅桩，钢丝绳沿传力导向杆穿过传力盘和桩绳联结机构，桩绳联结机构与辅桩固联，将钢丝绳的两端固定在一起，这样每个辅桩通过桩绳联结机构和钢丝绳对应一个传力导向杆；

④：操作千斤顶，辅桩开始均匀受到上拔力，进而在传力盘和千斤顶的作用下，使抗压桩达到所能承受的最大载荷。

上述抗压桩载荷检测方法，步骤①中千斤顶的中心点、步骤②中传力盘的中心点和待检测抗压桩的中心点在同一轴线上。

上述抗压桩载荷检测方法，对于有预留筋的待检测抗压桩，桩绳联结机构是锚具，锚具与辅桩固联，钢丝绳穿过锚具，对于素混凝土抗压桩，桩绳缔结机构是设置在待检测桩内的结构胶及与结构胶固联的钢丝绳连接环，钢丝绳穿过钢丝绳连接环，即在素混凝土辅桩钻孔，在钻的孔内注结构胶，将第二截钢丝绳的一端植入结构胶内使钢丝绳与素混凝土辅桩结合为一体，另一端折弯成圆环状并固定好构成钢丝绳连接环，钢丝绳穿过钢丝绳连接环。

本发明抗压桩载荷检测装置结构简单，使用方便，能够满足抗压桩竖向静荷载试验的要求。使用该检测装置可以通过待检测抗压桩周围辅桩均匀受到的上拔荷载，得以准确测得抗压桩的各力学参数。该试验方法是将千斤顶放置在待测抗压桩上，千斤顶的上面放置传力盘，传力盘上的传力导向杆对准辅桩，将钢丝绳穿过绳桩绳联结机构、传力导向杆和传力盘，然后将钢丝绳的两端固定在一起，桩绳联结机构与对应的辅桩固联，这样操作千斤顶，千斤顶上的力通过传力盘传到钢丝绳上，再通过钢丝绳传递到辅桩上，起初阶段，钢丝绳随着各个着力点的逐渐受力而逐渐被拉紧，由于是一根钢丝绳穿过绳桩绳联结机构、传力导向杆和传力盘，因此在拉紧的过程中钢丝绳在桩绳联结机构、传力导向杆和传力盘间不断的调整长度直至每个辅桩开始均匀受到上拔力，在传力盘的作用下，千斤顶有一个向下的反作用力，使抗压桩达到所能承受的最大载荷。本发明借助简单的方法就可以使辅桩的钢筋均匀受到上拔荷载，通过各个辅桩的合力计算得以准确测得抗压桩的各力学参数。且本发明试验方法简单，试验装置结构简单，使用方便，能够满足抗压桩荷载检测的要求。抗压桩载荷检测装置及方法适用于建筑工程、高耸构筑物压拔、海上码头平台抗压、各种桥梁的锚桩基础、大型船坞底板的桩基础和静荷载检测桩中的锚桩基础等。

附图说明

图1是抗压桩载荷检测装置的结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是图1改进的结构示意图；

图4、图5、图6和图7是图1中导向杆的横截面示意图；

图8是抗压桩载荷检测装置的另一种结构示意图；

图9是图8俯视图；

图10是图8中导向杆的横截面结构示意图；

图11是图10改进的另一种结构示意图。

具体实施方式

如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10和图11所示的一种抗压桩载荷检测装置，包括千斤顶5和反力装置，千斤顶5放置在待检测抗压桩4上，千斤顶5的上表面与反力装置的下表面接触，所述的反力装置由传力盘1、设置在传力盘上的传力导向杆2、钢丝绳3和桩绳联结机构构成，千斤顶5的上表面与传力盘1的下表面接触，钢丝3绳穿过传力盘1、传力导向杆2和桩绳联结机构，桩绳联结机构与待检测抗压桩的辅桩11固联，将钢丝绳的两端固定在一起，优选方案是传力导向杆2对称设置在传力盘1上，在传力导向杆2上设置有绳索导向装置，钢丝绳穿过绳索导向装置。

本发明中传力导向杆2可以是几根杆交叉设置，交叉点在传力盘的中心位置便可；传力导向杆2还可以是多根杆不对称设置在传力盘上，只要满足各传力导向杆上的合力在通过传力盘且与抗压桩的压力在同一直线上便可实现本发明的目的。

本发明所述的绳索导向装置是设置在传力导向杆2中间的凹槽8，即传力导向杆是如图4所示的槽钢，自身带有凹槽；还可以是其他带凹槽的导向杆，如图5、图6和图7所示，钢丝绳穿过导向杆中间的凹槽。

本发明所述的绳索导向装置还可以如图8、图9、图10和图11所示，是设置在传力导向杆上的圆环10，钢丝绳穿过圆环10，圆环10间隔设置在导向杆上，可以随意设置也可以均匀设置，最佳结构是均匀设置。

本发明所述的绳索导向装置还可以在上述基础上，在传力盘的中心设置圆中心导向环9，钢丝绳穿过传力盘时都穿过导向环9。

本发明抗压桩载荷检测装置改进的结构是在传力盘下面还设置有平衡传力环13，平衡传力环13通过主受拉杆7与传力盘1固联，在平衡传力环13上还铰接有导向斜压杆6，导向斜压杆6与传力导向杆2固接，可以实现本发明的目的，但是不用时占空间比较大不容易携带，最好的结构是导向斜压杆6与传力导向杆2铰接，铰接结构的优点是在不用时可以将传力导向杆和导向斜压杆折起来方便携带，检测时，将平衡传力环13套在待测抗压桩4上，千斤顶5放置在抗压桩4的上表面，这样通过主受拉杆和导向斜压杆将作用在导向杆上的力分布均匀，大幅增加导向杆的使用寿命。

本发明中，如果待检测的抗压桩预留有钢筋，则桩绳联结机构是锚具12，辅桩11与锚具12固联，钢丝绳3穿过锚具12，锚具12与辅桩连接为一体，钢丝绳在锚具上可以来回拉动。

本发明中，如果待检测的抗压桩没能预留钢筋，如素混凝土桩，则所述的桩绳联结机构是设置在待检测桩辅内的结构胶及与结构胶固联的钢丝绳连接环，钢丝绳穿过钢丝绳连接环，即检测时将素混凝土辅桩11中心钻孔，灌注结构胶，将第二截钢丝绳的一端植进去与辅桩固定在一起，第二小截钢丝绳的另一端折弯成圆环状固定好构成钢丝绳连接环，钢丝绳穿过钢丝绳连接环，与建筑加固工程中的植筋工艺相同，只是把植筋工艺中的钢筋换成本发明中的构成钢丝绳连接环的第二截钢丝绳，这样钢丝绳3与素混凝土辅桩11通过钢丝绳连接环连为一体且钢丝绳在钢丝绳连接环内可以回来拉动。

本发明装置的最佳结构是千斤顶的中心点、传力盘的中心点和待检测抗压桩的中心点在同一轴线上.

一种抗压桩载荷检测方法，用上述抗压桩载荷检测装置检测抗压桩的载荷，包括以下步骤：

①：将千斤顶5放置在待检测的抗压桩4上；

②：在千斤顶5的上表面放置传力盘1；

③：将一根钢丝绳3穿过传力盘上设置的传力导向杆2，每根传力导向杆的端部对应一辅桩11，钢丝绳3穿过传力盘1、传力导向杆2和桩绳联结机构，桩绳联结机构与辅桩11固联，将钢丝绳的两端固定在一起，这样每个辅桩均通过桩绳联结机构和钢丝绳对应一个传力导向杆；

④：操作千斤顶5，辅桩开始均匀受到上拔力，进而在传力盘1和千斤顶5的作用下，使抗压桩达到所能承受的最大载荷。

本发明抗压桩载荷检测方法的最佳方法是，步骤①中千斤顶5的中心点、步骤②中传力盘1的中心点和待检测抗压桩4的中心点在同一轴线上。

本发明抗压桩载荷检测方法，对于有预留筋的待检测抗压桩，桩绳联结机构用锚具12，钢丝绳3穿过锚具12，这样钢丝绳3通过锚具12与待检测抗压桩的辅桩11连接在一起，且钢丝绳在锚具上可以来回拉动。

本发有明抗拔桩载荷检测方法，对于素混凝土抗压桩，桩绳缔结机构是设置在待检测桩内的结构胶及与结构胶固联的钢丝绳连接环，钢丝绳穿过钢丝绳连接环与辅桩连接且钢丝绳可以在钢丝绳连接环内来回拉动，即检测时将素混凝土辅桩11中心钻孔，灌注结构胶，将第二小截钢丝绳的一端植进去，另一端折弯成圆环形后固定好，构成钢丝绳连接环，钢丝绳穿过钢丝绳连接环的圆环，与建筑加固工程中的植筋工艺相同，只是把植筋工艺中的钢筋换成第二截钢丝绳，钢丝绳露出部分折弯成圆环并固定好，构成钢丝绳连接环，钢丝绳3穿过钢丝绳连接环的圆环，这样钢丝绳3与素混凝土辅桩11通过钢丝绳连接环连为一体且钢丝绳可以在钢丝绳连接环内来回拉动；也可以植进一小截折弯有圆环的钢筋，将圆环部分露在外面，钢丝绳穿过圆环，都能实现本发明的目的。

本实用新型的传力导向杆长度可以一样，也可以根据实际情况长度不一样，都能实现本实用新型的检测目的。

本实用新型的工作原理如下：本实用新型采用动(一根钢丝绳穿绕在桩绳联结机构、传力导向杆及传力盘之间，与动滑轮的原理相当)、桩绳联结机构(与静滑轮的原理相当)原理，通过钢丝绳实施主要受力及其传递，并使作用于各个辅助桩上的拉力之合力作用点在检测桩上，从而保证检测各个力学指标的准确性。其关键创新点在于通过各个桩绳联结机构、反力装置和钢丝绳组成的系统，使装置在传力导向杆长、短不一的情况下，仍可以达到基本水平平衡状态，确保装置的正常运行。

本实用新型经过实验，还针对不同种类不同载荷级别的抗压桩，分别进行了桩绳联结机构的处理，其锚具在满足功能的前提下各具特色，特别地，对素混凝土(或CFG)桩的锚具做了科学简约处理，其处理方法和技术分析如下：

1)在现行的植筋加固方法的基础上，研发、创新了植入钢丝绳的方法，即采用植筋工艺，并将箍筋换成钢丝绳，锚固钢丝绳能够达到设计承载力。

2)依据素混凝土和CFG桩身的抗拉性能(抗拉强度＝1540kN/m²)，结合目前常用的素混凝土和CFG桩复合地基的设计承载能力(单桩承载力＝250kN和复合地基承载力＝300kN/m²)。因此，只要3～6个素混凝土和CFG桩身的抗拉能力能够大于复合地基极限承载力，而且3～6个钢丝绳的抗拉能力也能够大于复合地基极限承载力，则此锚具简约化可行。

3)计算分析：

a.钢丝绳的抗拉承载力F_g：

直径按20～25mm，

一般情况；单根钢丝绳的承载力f_g＝100～150kN，

则：F_g＝6*150＝900kN；

b.素混凝土(C20)和CFG(C20)桩身的抗拉承载力F_c：

桩直径按300mm计，则，A＝0.3²*3.1415/4＝0.0707m²，

一般情况：素混凝土(C20)的抗拉强度标准值为1540kN/m²

则：F_c＝A*1540＝0.0707*1540＝108.9kN

c.一般情况下，复合地基的承载力要求300kN/m²。

则：复合地基的极限承载力为：F_d＝2*300kN/m²＝600kN。

综上所述：F_g、F_c均远大于F_d。即均满足要求。

Claims

1.一种抗压桩载荷检测装置，包括千斤顶和反力装置，其特征在于：千斤顶放置在待检测抗压桩上，千斤顶的上表面与反力装置的下表面接触，所述的反力装置由传力盘、设置在传力盘上的传力导向杆、钢丝绳和桩绳联结机构构成，千斤顶的上表面与传力盘的下表面接触，钢丝绳沿传力导向杆穿过传力盘和桩绳联结机构，桩绳联结机构与待检测抗压桩的辅桩固联，将钢丝绳的两端固定在一起。

2.根据权利要求1所述的抗压桩载荷检测装置，其特征在于：所述传力导向杆对称设置在传力盘上。

3.根据权利要求2所述的抗压桩载荷检测装置，其特征在于：在传力导向杆上设置有绳索导向装置，钢丝绳穿过绳索导向装置。

4.根据权利要求3所述的抗压桩载荷检测装置，其特征在于：所述的绳索导向装置是设置在传力导向杆中间的凹槽或者是设置在传力导向杆上的圆环。

5.根据权利要求4所述的抗压桩载荷检测装置，其特征在于：所述的桩绳联结机构是锚具，钢丝绳穿过锚具，所述的桩绳联结机构还可以是设置在待检测桩辅桩内的结构胶及与结构胶固联的钢丝绳连接环，钢丝绳穿过钢丝绳连接环。

6.根据权利要求5所述的抗压桩载荷检测装置，其特征在于：在传力盘下面还设置有平衡传力环，平衡传力环通过主受拉杆与传力盘固联。

7.根据权利要求6所述的抗压桩载荷检测装置，其特征在于：千斤顶的中心点、传力盘的中心点和待检测抗压桩的中心点在同一轴线上，导向斜压杆的两端分别与平衡传力环和传力导向杆铰接，传力导向杆与传力盘固接或者铰接。

8.一种抗压桩载荷检测方法，其特征在于：用抗压桩载荷检测装置检测抗压桩的载荷，包括以下步骤：

①：将千斤顶放置在待检测的抗压桩上；

②：在千斤顶的上表面放置传力盘；

9.根据权利要求9所述的抗压桩载荷检测方法，其特征在于：步骤①中千斤顶的中心点、步骤②中传力盘的中心点和待检测抗压桩的中心点在同一轴线上。

10.根据权利要求10所述的抗压桩载荷检测方法，其特征在于：对于有预留筋的待检测抗压桩，桩绳联结机构是锚具，锚具与辅桩固联，钢丝绳穿过锚具，对于素混凝土抗压桩，桩绳缔结机构是设置在待检测桩内的结构胶及与结构胶固联的钢丝绳连接环，钢丝绳穿过钢丝绳连接环。