CN103114612A - 一种单桩竖向抗拔静载试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种土木建筑用设备的试验装置。一种单桩竖向抗拔静载试验装置，其特征在于，装置的组成和操作过程，有平整场地、搭建反力支架、摆设钢梁、装设反力支架、放置上部反力装置、装设千斤顶、上部反力装置与下部反力装置连接、下部反力装置与焊接器，与试验桩的钢筋进行焊接、启动千斤顶，上部反力装置带动下部反力装置，测量桩的竖向抗拔数据；具有安全性高、安装简便、费用低和对场地适应性强等特点。本发明的优点，操作简便，安装过程易于控制，安装强度小，费用相对较少，在试验过程中能保证桩身焊接钢筋受力平衡，消除了抗拔钢筋与钢梁之间产生的摩擦力，确保试验加载观测值和实际值的误差，可以得到准确的上拔位移量和各力学参数。

Description

一种单桩竖向抗拔静载试验装置

技术领域

本发明涉及一种土木建筑用设备，更具体地说，涉及一种桩基静载荷试验装置。

技术背景

随着社会的进步和发展，国家和社会对建筑质量的要求越来越高，现代建筑工程中建筑物的高度越来越高，体积越来越大，对桩的承载能力要求越来越高。桩基础的受力形式大致分为以下三种：

第一种，承受竖向抗压力，竖向抗压在工程中最为常见，几乎所有的基桩都承受竖向抗压力；

第二种：承受竖向抗拔力；

第三种：承受水平力。

抗拔桩的抗拔力主要靠桩身与土层的摩擦力来受力，以抵抗轴向拉力为主的桩，如锚桩、抗浮桩等。承受竖向抗拔力的桩称为抗拔桩。抗拔桩广泛应用于地下室抗浮、高耸建(构)筑物抗拔、海上码头平台抗拔、悬索桥和斜拉桥的锚桩基础、大型船坞底板的桩基础、电力输送塔和静荷载试桩中的锚桩基础等。在地下水位较高的地区，当上部结构荷重不能平衡地下水浮力的时候，结构的整体或局部就会受到向上力的作用，如地下水池、建筑物的地下室结构、污水处理厂的生化池等必须设置抗拔桩。

承载力检测结果的准确性与真实性，对于工程检测具有决定性的意义，对于承受竖向抗拔力的基桩检测方法。目前，有直接法和间接法，而静载试验是最有效、最直接的办法。

竖向抗拔试验装置，设计的合理性和安装的准确，都对检测结果的真实性和准确性都起到决定性的作用。反力装置安装的难易程度，直接影响了工程的造价。

目前，为竖向抗拔桩提供反力的方法主要有锚桩法、地描法和地面承担荷载反力法。锚桩法成本高，对锚桩与试验桩是否在同一条直线上要求同样较高，偏差过大，试验就无法正常进行；地锚法成本较高，需采用机械或人工将地锚拧入土中，安装强度大，安装复杂，且地锚在试验过程中容易产生过大的上拔量，影响试验的正常进行；地面承担荷载反力法，使用简便，根据地面的承载能力，灵活运用适合的反力支架，安装拆卸简便，费用相对较少，安装强度小。

发明内容

本发明的目的是在基桩竖向抗拔静载试验中，解决抗拔钢筋与钢梁之间产生的摩擦力所造成的荷载失真和试验桩桩头破坏的问题。

本发明，采用地面承载荷反力法，安装拆卸简便，适合不同桩型不同桩径的基桩，消除了抗拔钢筋与钢梁之间产生的摩擦力，避免了桩身纵向钢筋的变曲角度，保证了试验荷载的准确性和试验桩的完整性。

一种单桩竖向抗拔静载试验装置，包括试验桩，其特征在于，装置的组成和操作过程，有平整场地、搭建反力支架、摆设钢梁、装设反力支架、放置上部反力装置、装设千斤顶、上部反力装置与下部反力装置连接、下部反力装置的焊接器，与试验桩的钢筋进行焊接、启动千斤顶，上部反力装置带动下部反力装置，进行试验操作，测量桩的竖向抗拔数据；

所述操作过程，平整场地、搭建反力支架，根据试验荷载的大小，选择材料，平整场地，设立反力支架，对场地地基土进行的处理，保证地基土的强度；反力支架的长度和宽度；场地条件，强度要求必须满足荷载的反力方向，反力支架的中心与桩中心在同一轴线上，且两个支架与桩的距离要相等；

所述摆设钢梁，根据试验荷载的大小，选择钢梁，钢梁的最大宽度，不大于反力装置的最小宽度；

所述装设反力支架、放置上部反力置，反力支架与千斤顶放在钢梁的中间，反力支架的中心点、千斤顶的中心点与桩在同一轴线上；千斤顶，在安放的高度不应高出承载上反力装置的支架；

所述装设千斤顶，上部反力装置的放置，于千斤顶的上部，各件中心点重合；

所述上部反力装置与下部反力装置于以连接，设锚栓，上部反力装置与下部反力装置连接，通过传力杆连接，锚栓穿过预制孔洞，反力装置与传力杆的距离，于梁两侧的宽度为2cm～5cm；下部反力装置上表面至梁的下表面净距离为20cm～25cm；

所述下部反力装置的焊接器，与试验桩钢筋进行焊接、根据桩径大小，选用焊接器的直径；根据荷载大小，选用焊接器的铁板的厚度。桩身钢筋与焊接器连接时，桩身钢筋弯曲角度为1～10度；

试验桩露出地面的高度，控制在20～25cm，试验桩自由段钢筋的高度，控制在20cm；

所述启动千斤顶，上部反力装置带动下部反力装置，测量桩的竖向抗拔数据，操作千斤顶，千斤顶顶起上部反力装置，上部反力装置，通过传力杆带动下部反力装置，下部反力装置带动焊接器，焊接器与桩身钢筋连接，达到桩的竖向抗拔作用，测量桩的竖向抗拔数据，根据试验结果判定，单桩竖向抗拔能力性能。。

本发明的优点，操作简便，安装过程易于控制，安装强度小，费用相对较少，在试验过程中能保证桩身焊接钢筋受力平衡，钢筋承受相对平均的上拔力，通过选择大小合适的焊接器，避免了在上拔过程中桩身钢筋弯曲过大造成拉裂桩身混凝土，上反力装置和下反力装置与传力杆都和钢梁留有适当的间距，消除了抗拔钢筋与钢梁之间产生的摩擦力，确保试验加载观测值和实际值的误差，可以得到准确的上拔位移量和各力学参数。

本发明适用于悬索桥和斜拉桥的锚桩、地下水池抗拔桩、建筑物的地下室抗拔桩、高耸建(构)筑物抗拔桩、静载试验的锚桩等桩基础。与同类抗拔试验比较，具有安全性高、安装简便、费用低和对场地适应性强等特点。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为上部反力装置的结构示意图。

图3为下部反力装置的结构示意图。

图中有场地1、反力支架2、钢梁3、上部反力装置4、锚栓5、千斤顶6、铁支架7、传力杆8、下部反力装置9、焊接器10、桩11。

具体实施方施

下面结合附图和具体实施例对发明做出进一步地详细描述。

如图1所示，平整场地(1)、搭建反力支架(2)，根据试验荷载的大小，选择材料，平整场地(1)，设立反力支架(2)，对场地地基土进行的处理，保证地基土的强度；

摆设钢梁(3)，根据试验荷载的大小，选择钢梁(3)，钢梁(3)的最大宽度，不大于反力装置的最小宽度；

装设反力支架(2)、放置上部反力装置(4)，反力支架(2)与千斤顶(6)放在钢梁(3)的中间，反力支架(2)的中心点、千斤顶(6)的中心点与桩(10)在同一轴线上；

装设千斤顶(6)，上部反力装置(4)的放置，于千斤顶(6)的上部，各件中心点重合；

上部反力装置(4)与下部反力装置(9)予以连接，设锚栓(5)，上部反力装置(4)与下部反力装置(9)连接，通过传力杆(8)连接，锚栓(5)穿过预制孔洞，限定反力装置与传力杆(8)的距离；

下部反力装置(9)与焊接器(10)连接，焊接器(10)与试验桩(11)钢筋进行焊接、根据桩径大小，选用焊接器(10)的直径；

启动千斤顶(6)，上部反力装置(4)带动下部反力装置(9)，测量桩(11)的竖向抗拔数据，操作千斤顶(6)，千斤顶(6)顶起上部反力装置(4)，上部反力装置(4)，通过传力杆(8)带动下部反力装置(9)，下部反力装置(9)带动焊接器(10)，焊接器(10)与桩(11)身钢筋连接，达到桩(11)的竖向抗拔作用，测量桩(11)的竖向抗拔数据。

实施例1：

某公司60万吨/年乙烯装置，设计采用Ф400mm长螺旋钻孔灌注桩(11)，桩(11)身混凝土强度C30，桩长17m～21m，依据岩土工程勘察资料估算单桩极限抗拔承载力值800kN，为指导设计施工和为设计提供设计依据，在工程施工前进和了试桩，基桩为摩擦端承桩，桩端持力层为中风化凝灰岩。

场地(1)地层自下而下分别为：素填土、土含碎石、碎石含土、碎石、残积土、全风化凝灰岩、强风化凝灰岩、中风化凝灰岩组成。

根据本工程实际场地(1)情况，选用长5米、宽1.2米的反力支架，选用长7m的钢梁，高0.8米\宽0.4米，钢梁(3)能承受3000kN的荷载，选用最大荷载为2000kN的千斤顶(6)，焊接器(10)外径为300mm、壁厚10mm。

安装和操作，于梁两侧的宽度为2cm；下部反力装置(9)上表面至钢梁(3)的下表面净距离为20cm；

下部反力装置(9)与焊接器(10)连接，焊接器(10)与试验桩(11)钢筋进行焊接、根据桩径大小，选用焊接器的直径；根据荷载大小，选用焊接器的铁板的厚度。桩(11)身钢筋与焊接器(10)连接时，桩(11)身钢筋弯曲角度为3度；

单桩抗拔测试结果

根据试验结果判定，单桩(11)竖向抗反极限承载力值为800kN。

实施例2：

某公司千万吨炼油项目，设计采用Ф800mm人工挖孔灌注桩(11)，桩(11)身混凝土强度C30，桩长8m～9m，设计单桩抗拔承载力特征值1000kN，在工程桩施工完成后，采用静载试验检测单桩竖向抗拔承载力特征值是否满足设计要求，基桩为摩擦型端承桩，桩端持力层为卵石层。

场地(1)地层自下而下分别为：杂填土、粉质粘土、粉质粘土、细砂、粗砂、圆砾、卵石组成。

根据本工程实际场地(1)情况，选用长6米、宽1.2米的反力支架(2)，选用长7m的钢梁，高0.8米\宽0.4米，钢梁能承受3000kN的荷载，选用最大荷载为2000kN的千斤顶，焊接器(10)外径为600mm、壁厚10mm。

安装和操作，于钢梁(3)两侧的宽度为2cm；下部反力装置(9)上表面至钢梁(3)的下表面净距离为25cm；

下部反力装置(9)与焊接器(10)连接，焊接器(10)与试验桩(11)钢筋进行焊接、根据桩径大小，选用焊接器(10)的直径；根据荷载大小，选用焊接器(10)的铁板的厚度。桩(11)身钢筋与焊接器(10)连接时，桩(11)身钢筋弯曲角度为10度；

单桩抗拔测试结果

根据试验结果判定，单桩(11)竖向抗反极限承载力值为1800kN，单桩(11)竖向抗拔承载力特征值为900kN。

Claims (3)

1.一种单桩竖向抗拔静载试验装置，包括试验桩(11)，其特征在于，装置的组成和操作过程，有平整场地(1)、搭建反力支架(2)、摆设钢梁(3)、装设反力支架(2)、放置上部反力装置(4)、装设千斤顶(6)、上部反力装置(4)与下部反力装置(9)连接、下部反力装置(9)和焊接器(10)，与试验桩的钢筋进行焊接、启动千斤顶，上部反力装置带动下部反力装置，进行试验操作，测量桩(11)的竖向抗拔数据；

所述平整场地(1)、搭建反力支架(2)，根据试验荷载的大小，选择材料，平整场地(1)，设立反力支架(2)，对场地地基土进行的处理，保证地基土的强度；

所述摆设钢梁(3)，根据试验荷载的大小，选择钢梁(3)，钢梁(3)的最大宽度，不大于反力装置的最小宽度；

所述装设反力支架(2)、放置上部反力装置(4)，反力支架(2)与千斤顶(6)放在钢梁(3)的中间，反力支架(2)的中心点、千斤顶(6)的中心点与桩(10)在同一轴线上；

所述装设千斤顶(6)，上部反力装置(4)的放置，于千斤顶(6)的上部，各件中心点重合；

所述上部反力装置(4)与下部反力装置(9)予以连接，设锚栓(5)，上部反力装置(4)与下部反力装置(9)连接，通过传力杆(8)连接，锚栓(5)穿过预制孔洞，限定反力装置与传力杆(8)的距离；

所述下部反力装置(9)与焊接器(10)连接，焊接器(10)与试验桩(11)钢筋进行焊接、根据桩径大小，选用焊接器(10)的直径；

所述启动千斤顶(6)，上部反力装置(4)带动下部反力装置(9)，测量桩(11)的竖向抗拔数据，操作千斤顶(6)，千斤顶(6)顶起上部反力装置(4)，上部反力装置(4)，通过传力杆(8)带动下部反力装置(9)，下部反力装置(9)带动焊接器(10)，焊接器(10)与桩(11)身钢筋连接，达到桩(11)的竖向抗拔作用，测量桩(11)的竖向抗拔数据。

2.按照权利要求1所述一种单桩竖向抗拔静载试验装置，其特征在于，所述反力装置(9)与传力杆(8)的距离，于梁两侧的宽度为2cm～5cm；下部反力装置(9)上表面至钢梁(3)的下表面净距离为20cm～25cm。

3.按照权利要求1所述一种单桩竖向抗拔静载试验装置，其特征在于，所述桩(11)的钢筋与连接器(10)连接时，钢筋弯曲角度为1～10度。

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