CN107386343A - 一种单桩抗拔试验系统及其应用方法 - Google Patents

Abstract

一种单桩抗拔试验系统，包括牵拉钢筋和支撑墩，支撑墩从下到上依次还设有主钢梁、千斤顶、次钢梁和垫梁；两个支撑墩的中心为被测单桩，主钢梁的两端分别安装于两个支撑墩，主钢梁呈水平状设置于主钢梁上方；千斤顶设有两个，两个千斤顶以主钢梁的中心线为基准，呈对称设置；次钢梁水平安装于两个千斤顶，垫梁安装于次钢梁上表面；垫梁的宽度不小于次钢梁的宽度，垫梁截面呈圆弧状；牵拉钢筋设有多个，牵拉钢筋两端均固定于被测单桩，牵拉钢筋套设于主钢梁、次钢梁和垫梁套的外圈，牵拉钢筋着力于垫梁，牵拉钢筋呈绷直状态。本发明的目的在于提出一种单桩抗拔试验系统，该装置具有安装速度快，拔拉可靠的特点。

Description

一种单桩抗拔试验系统及其应用方法

技术领域

本发明涉及被测单桩检测技术领域，特别是一种单桩抗拔试验系统及其应用方法。

背景技术

单桩竖向抗拔静载试验检测是对工程中的桩进行一种试验检测的方法，以确定单桩竖向抗拔极限承载力；判定竖向抗拔承载力是否满足设计要求；通过桩身内力及变形测试，测定桩的抗拔摩阻力。

目前的单桩竖向抗拔静载试验检测使用的装置零件较多，在使用的时候装配复杂。

发明内容

针对上述缺陷，本发明的目的在于提出一种单桩抗拔试验系统，该装置具有安装速度快，拔拉可靠的特点。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种单桩抗拔试验系统，包括支撑墩、主钢梁、千斤顶、次钢梁、垫梁、牵拉钢筋和被测单桩；

所述被测单桩位于两个所述支撑墩之间，所述主钢梁的两端分别承载于两个所述支撑墩之上；

所述千斤顶设有两个，两个所述千斤顶以主钢梁的中心线为基准，呈对称设置；

所述次钢梁水平承载于两个所述千斤顶的上方，所述垫梁承载于所述次钢梁的上表面；

所述垫梁的宽度不小于所述次钢梁的宽度，所述垫梁截面呈圆弧状，所述垫梁底部竖向安装有约束槽，所述约束槽包括竖向设置的两块立板，两块立板分别贴紧所述次钢梁的两侧；

所述垫梁的弧度φ＝D/(30～50)d，d为牵拉钢筋的直径，D为被测单桩的直径；

所述被测单桩为钢筋混凝土结构，其钢筋形成网笼被浇筑于所述被测单桩内部，所述钢筋在被测单桩的上表面漏出部分的钢筋露头；

所述牵拉钢筋设有多根，呈倒U形布置，该U型的弯曲部绕挂于所述垫梁，该U型的两个端部向下与所述被测单桩顶端的钢筋露头焊接，其焊接长度L＝N/(2H×F),角焊缝的计算厚度H乘以角焊缝的强度设计值F，用N除以该乘积，得到焊缝长度L；即L＝N/(2H×F)。

较佳地，所述支撑墩包括基座部和受力部，所述受力部位于所述基座部顶端；

所述基座部为混凝土结构，所述受力部为钢筋混凝土结构，所述基座部和受力部为一体化结构；

所述受力部包括不少于三层钢筋网，所述钢筋网之间的间距为8cm-10cm。

较佳地，所述千斤顶固定安装于所述主钢梁，所述次钢梁的底部设有对接位；

所述对接位呈内凹状，所述千斤顶的工作端对准并约束于所述次钢梁底部的对接位。

较佳地，被测单桩顶端露出的钢筋露头长度均不低于45cm，所述牵拉钢筋和所述钢筋露头相互焊接，所述焊缝自所述钢筋露头顶端向下延伸40cm。

较佳地，所述主钢梁和次钢梁的四周均安装有多个挂钩；所述垫梁的两端均设有挂钩。

进一步地，所述千斤顶为320T千斤顶。

进一步地，所述支撑墩中的钢筋网使用8mm或10mm直径的钢筋；

所述支撑墩的混凝土标号为C25。

进一步地，所述主钢梁中部设有两个支撑部；

支撑部以竖向状态设有多个加强板，加强板之间的间距为10cm-20cm，两个支撑部上方承载设有千斤顶。

一种应用上述系统的方法，包括如下步骤：

a、制作支撑座，以受验桩为中心，分别在受验桩两侧距离为1.5m，开挖4m×2m深度为0.25m的方形槽，浇筑标高为0.75m的支撑座两个，两个支撑座的内边线距离受验桩中心线的距离均为1.5m；

b、安装试验系统，将试验系统中的主钢梁、千斤顶和锚盘安装完毕之后，根据预设的单桩抗拔力度和受验桩钢筋露头的数量，制作预制件，以该公式φ＝D/(30～50)d为基础，算得弧度后，事先将牵拉钢筋的弧度制作出来，并在牵拉钢筋两个端部标记焊缝长度；

根据当前使用的垫梁的弧度，将牵拉钢筋挂在垫梁该U型的底部绕过所述垫梁，该U型的两个端部向下与所述钢筋露头焊接，工作人员根据牵拉钢筋端部的焊缝长度标记进行焊接作业；

用预估总拉力除以连接钢筋的数量，得到每根钢筋所需要承受的拉力N；

角焊缝的计算厚度H,乘以角焊缝的强度设计值F，用N除以该乘积，得到焊缝长度L；即L＝N/(2H×F)；

c、进行抗拔试验，千斤顶向上推动锚盘，在一定的时间内保持一定的推力，观察受验桩是否超过规定的位移量，超过则不合格；位移量在规定的范围内，则该受验桩合格。

本发明的有益效果：本方案中，本方案中的支撑墩、牵拉钢筋、主钢梁、千斤顶、次钢梁及垫梁组装完毕之后，将牵拉钢筋弯曲，使牵拉钢筋的弯曲部位着力于垫梁，最后使牵拉钢筋的两端焊接于被测单桩，这种设置方式，在装配时的紧固非常可靠，并且相对紧固时快速方便，再者，本方案中使用了垫梁，当牵拉钢筋受力绷紧后，垫梁上表面是弧形面，因此牵拉钢筋收到的拉力均匀的分散到垫梁上，保证牵拉钢筋在快速安装的结构下，能够可靠的使用，相比平面的边缘，棱角会给牵拉钢筋一个应力集中的点，会导致牵拉钢筋变形，若钢筋内力不足，会导致钢筋产生形变，发生颈缩，致使对被测单桩的拉力丢失，造成试验结果不准确；本方案通过计算设计出工件，在施工现场可以直接组装，当有多个被测单桩需要进行试验时，可以较快的提升工作效率；2、本方案中，步骤a中，采用浇筑的方式制作了两个支撑座，这种支撑座便于工作人员在支撑座四周进行作业，并且这些标高和尺寸能够保证装置能够相对平稳的组合在一起，使整个系统能够保证一个安全的试验环境；步骤b中，根据被测单桩的各种量制作预制件，可以减少焊料的用量和工作量，并且预制件便于提高整个系统的组装效率，标好的焊缝焊接距离，使工作人员在作业时直接进行焊接即可，提高了工作效率；步骤c中，千斤顶推动锚盘即为试验开始，在规定时间内未产生位移，或者位移量在安全值内，即为试验合格，该检测方式经过多次使用，结论可靠，F这个强度设计值，是每个工程师在施工时可以通过预估设计；其中，每根钢筋所需要承受的拉力N的单位为千牛(KN)，角焊缝的计算厚度H为焊缝截面的厚度，单位为毫米(mm)，焊缝的强度设计值F为兆帕(MPa)。

附图说明

图1是本发明的一个实施例的整体结构示意图；

图2是本发明的一个实施例的牵拉钢筋和单桩的固定结构示意图；

图3是本发明的一个实施例的垫梁的侧面视角示意图；

图4是图2中B处的局部放大图；

图5是图2中A处的局部放大图；

图6是本发明的一个实施例的整体结构侧面视角示意图；

图7是本发明的一个实施例的方法流程示意图；

图8是本发明的一个实施例的方主钢梁的结构示意图。

其中：牵拉钢筋100、支撑墩200、基座部210、受力部220、主钢梁300、支撑部310、加强板311、千斤顶400、次钢梁500、垫梁600、约束槽610、立板611、被测单桩700、钢筋露头710、挂钩800。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如图1-图6以及图8所示，一种单桩抗拔试验系统，包括支撑墩200、主钢梁300、千斤顶400、次钢梁500、垫梁600、牵拉钢筋100和被测单桩700；

所述被测单桩700位于两个所述支撑墩200之间，所述主钢梁300的两端分别承载于两个所述支撑墩200之上；

所述千斤顶400设有两个，两个所述千斤顶400以主钢梁300的中心线为基准，呈对称设置；

所述次钢梁500水平承载于两个所述千斤顶400的上方，所述垫梁600承载于所述次钢梁500的上表面；

所述垫梁600的宽度不小于所述次钢梁500的宽度，所述垫梁600截面呈圆弧状，所述垫梁600底部竖向安装有约束槽610，所述约束槽610包括竖向设置的两块立板611，两块立板611分别贴紧所述次钢梁500的两侧；

所述垫梁600的弧度φ＝D/(30～50)d，d为牵拉钢筋100的直径，D为被测单桩700的直径；

所述被测单桩700为钢筋混凝土结构，其钢筋形成网笼被浇筑于所述被测单桩700内部，所述钢筋在被测单桩的上表面漏出部分的钢筋露头710；

所述牵拉钢筋100设有多根，呈倒U形布置，该U型的弯曲部绕挂于所述垫梁600，该U型的两个端部向下与所述被测单桩顶端的钢筋露头710焊接，其焊接长度L＝N/(2H×F),角焊缝的计算厚度H乘以角焊缝的强度设计值F，用N除以该乘积，得到焊缝长度L；即L＝N/(2H×F)。

本方案中，本方案中的支撑墩200、牵拉钢筋100、主钢梁300、千斤顶400、次钢梁500及垫梁600组装完毕之后，将牵拉钢筋100弯曲，使牵拉钢筋100的弯曲部位着力于垫梁600，最后使牵拉钢筋100的两端焊接于被测单桩700，这种设置方式，在装配时的紧固非常可靠，并且相对紧固时快速方便，再者，本方案中使用了垫梁600，当牵拉钢筋100受力绷紧后，垫梁600上表面是弧形面，因此牵拉钢筋100受到的拉力均匀的分散到垫梁600上，保证牵拉钢筋100在快速安装的结构下，还能够均匀的传递拉力，保证试验数据的准确性，相比平面的边缘，棱角会给牵拉钢筋100一个应力集中的点，进而导致牵拉钢筋100变形，若钢筋内力不足，会导致钢筋产生形变，发生颈缩或断裂，致使对被测单桩700的拉力丢失，造成试验结果不准确；本方案通过计算设计出工件，在施工现场可以直接组装，当有多个被测单桩700需要进行试验时，可以较快的提升工作效率。

此外，所述支撑墩200包括基座部210和受力部220，所述受力部220位于所述基座部210顶端；

所述基座部210为混凝土结构，所述受力部220为钢筋混凝土结构，所述基座部210和受力部220为一体化结构；

所述受力部220包括不少于三层钢筋网，所述钢筋网之间的间距为8cm-10cm。

在试验过程中，两个支撑墩200的顶端要承受较大的载荷，因此将支撑墩200的顶端设为受力部220，使支撑墩200顶端的受力部位的内力更强，使支撑墩200在承受载荷之后，支撑墩200的形状不会发生变化，保证上端面的平整，进而能够可靠的支撑主钢梁300，保证试验顺利完成。

其中，所述千斤顶400固定安装于所述主钢梁300，所述次钢梁500的底部设有对接位；

所述对接位呈内凹状，所述千斤顶400的工作端对准并约束于所述次钢梁500底部的对接位。

主钢梁300上预先设有安装位，在千斤顶400安装时，直接将千斤顶400固定在主钢梁300上设置的安装位，之后将次钢梁放置在对应的位置，使次钢梁500底部的对接位对接于千斤顶400的工作端；这种设置方式便于设备的装配。

此外，被测单桩700顶端露出的钢筋露头710长度均不低于45cm，所述牵拉钢筋100和所述钢筋露头710相互焊接，所述焊缝自所述钢筋露头710顶端向下延伸40cm。

被测单桩700露出的钢筋露头在45cm的情况下，牵拉钢筋100和钢筋露头的焊接距离要达到40cm，使牵拉钢筋100和被测单桩700的钢筋露头能够充分的固定在一起，保证牵拉钢筋100带动钢筋露头时，牵拉钢筋100和钢筋露头710不会脱落。

其中，所述主钢梁300和次钢梁500的四周均安装有多个挂钩800，所述垫梁的两端设有挂钩800。

挂钩800的作用是便于主钢梁300、次钢梁500和垫梁600的吊装。

此外，所述千斤顶400为320T千斤顶。

320T的千斤顶400设有两个，因此本方案的结构适用于不超过1000T的单桩抗拔试验，使用两个小吨位的千斤顶，相对使用一个千斤顶，产生的平衡面积更大，并且小吨位千斤顶价格便宜，体积小。

其中，所述支撑墩200中的钢筋网使用8mm或10mm直径的钢筋；

所述支撑墩200的混凝土标号为C25。

钢筋网使用8mm以上的钢筋，才能用少层的钢筋网承受500T以上的结构，C25标号的混凝土更容易得到，并且凝固后具有较强的硬度。

此外，所述主钢梁300中部设有两个支撑部310；

支撑部310以竖向状态设有多个加强板311，加强板311之间的间距为10cm-20cm，两个支撑部310上方承载设有千斤顶400。

使主钢梁300有足够的支撑强度，本系统在试验时，千斤顶的底部钢梁的位置，就是集中受力的位置，这个位置就是支撑部310的位置，这种情况下主钢梁300的受力结构就更强，不会因为受力后造成形变。

如图3所示，一种应用上述系统的方法，包括如下步骤：

a、制作支撑座，以受验桩为中心，分别在受验桩两侧距离为1.5m，开挖4m×2m深度为0.25m的方形槽，浇筑标高为0.75m的支撑座两个，两个支撑座的内边线距离受验桩中心线的距离均为1.5m；

b、安装试验系统，将试验系统中的主钢梁、千斤顶和锚盘安装完毕之后，根据预设的单桩抗拔力度和受验桩钢筋露头的数量，制作预制件，以该公式φ＝D/(30～50)d为基础，算得弧度后，事先将牵拉钢筋的弧度制作出来，并在牵拉钢筋两个端部标记焊缝长度；

根据当前使用的垫梁的弧度，将牵拉钢筋挂在垫梁该U型的底部绕过所述垫梁，该U型的两个端部向下与所述钢筋露头焊接，工作人员根据牵拉钢筋端部的焊缝长度标记进行焊接作业；

用预估总拉力除以连接钢筋的数量，得到每根钢筋所需要承受的拉力N；

角焊缝的计算厚度H,乘以角焊缝的强度设计值F，用N除以该乘积，得到焊缝长度L；即L＝N/(2H×F)；

c、进行抗拔试验，千斤顶向上推动锚盘，在一定的时间内保持一定的推力，观察受验桩是否超过规定的位移量，超过则不合格；位移量在规定的范围内，则该受验桩合格。

本方案中，步骤a中，采用浇筑的方式制作了两个支撑座，这种支撑座便于工作人员在支撑座四周进行作业，并且这些标高和尺寸能够保证装置能够相对平稳的组合在一起，使整个系统能够保证一个安全的试验环境；步骤b中，根据被测单桩的各种量制作预制件，可以减少焊料的用量和工作量，并且预制件便于提高整个系统的组装效率，标好的焊缝焊接距离，使工作人员在作业时直接进行焊接即可，提高了工作效率；步骤c中，千斤顶推动锚盘即为试验开始，在规定时间内未产生位移，或者位移量在安全值内，即为试验合格，该检测方式经过多次使用，结论可靠，F这个强度设计值，是每个工程师在施工时可以通过预估设计；其中，每根钢筋所需要承受的拉力N的单位为千牛(KN)，角焊缝的计算厚度H为焊缝截面的厚度，单位为毫米(mm)，焊缝的强度设计值F为兆帕(MPa)。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种单桩抗拔试验系统，其特征在于：包括支撑墩、主钢梁、千斤顶、次钢梁、垫梁、牵拉钢筋和被测单桩；

所述被测单桩位于两个所述支撑墩之间，所述主钢梁的两端分别承载于两个所述支撑墩之上；

所述千斤顶设有两个，两个所述千斤顶以主钢梁的中心线为基准，呈对称设置；

所述次钢梁水平承载于两个所述千斤顶的上方，所述垫梁承载于所述次钢梁的上表面；

所述垫梁的宽度不小于所述次钢梁的宽度，所述垫梁截面呈圆弧状，所述垫梁底部竖向安装有约束槽，所述约束槽包括竖向设置的两块立板，两块立板分别贴紧所述次钢梁的两侧；

所述垫梁的弧度φ＝D/(30～50)d，d为牵拉钢筋的直径，D为被测单桩的直径；

所述被测单桩为钢筋混凝土结构，其钢筋形成网笼被浇筑于所述被测单桩内部，所述钢筋在被测单桩的上表面漏出部分的钢筋露头；

所述牵拉钢筋设有多根，呈倒U形布置，该U型的弯曲部绕挂于所述垫梁，该U型的两个端部向下与所述被测单桩顶端的钢筋露头焊接；

其焊接长度L＝N/(2H×F),角焊缝的计算厚度H乘以角焊缝的强度设计值F，用N除以该乘积，得到焊缝长度L；即L＝N/(2H×F)。

2.根据权利要求1所述的单桩抗拔试验系统，其特征在于：所述支撑墩包括基座部和受力部，所述受力部位于所述基座部顶端；

所述基座部为混凝土结构，所述受力部为钢筋混凝土结构，所述基座部和受力部为一体化结构；

所述受力部包括不少于三层钢筋网，所述钢筋网之间的间距为8cm-10cm。

3.根据权利要求2所述的单桩抗拔试验系统，其特征在于：所述千斤顶固定安装于所述主钢梁，所述次钢梁的底部设有对接位；

所述对接位呈内凹状，所述千斤顶的工作端对准并约束于所述次钢梁底部的对接位。

4.根据权利要求3所述的单桩抗拔试验系统，其特征在于：被测单桩顶端露出的钢筋露头长度均不低于45cm，所述牵拉钢筋和所述钢筋露头相互焊接，所述焊缝自所述钢筋露头顶端向下延伸40cm。

5.根据权利要求4所述的单桩抗拔试验系统，其特征在于：所述主钢梁和次钢梁的四周均安装有多个挂钩；

所述垫梁的两端设有挂钩。

6.根据权利要求5所述的单桩抗拔试验系统，其特征在于：所述千斤顶为320T千斤顶。

7.根据权利要求6所述的单桩抗拔试验系统，其特征在于：所述支撑墩中的钢筋网使用8mm或10mm直径的钢筋；

所述支撑墩的混凝土标号为C25。

8.根据权利要求7所述的单桩抗拔试验系统，其特征在于：所述主钢梁中部设有两个支撑部；

支撑部以竖向状态设有多个加强板，加强板之间的间距为10cm-20cm，两个支撑部上方承载设有千斤顶。

9.一种应用权利要求1-8所述系统的方法，其特征在于：包括如下步骤：

a、制作支撑座，以受验桩为中心，分别在受验桩两侧距离为1.5m，开挖4m×2m深度为0.25m的方形槽，浇筑标高为0.75m的支撑座两个，两个支撑座的内边线距离受验桩中心线的距离均为1.5m；

b、安装试验系统，将试验系统中的主钢梁、千斤顶和锚盘安装完毕之后，根据预设的单桩抗拔力度和受验桩钢筋露头的数量，制作预制件，以该公式φ＝D/(30～50)d为基础，算得弧度后，事先将牵拉钢筋的弧度制作出来，并在牵拉钢筋两个端部标记焊缝长度；

根据当前使用的垫梁的弧度，将牵拉钢筋挂在垫梁该U型的底部绕过所述垫梁，该U型的两个端部向下与所述钢筋露头焊接，工作人员根据牵拉钢筋端部的焊缝长度标记进行焊接作业；

用预估总拉力除以连接钢筋的数量，得到每根钢筋所需要承受的拉力N；

角焊缝的计算厚度H,乘以角焊缝的强度设计值F，用N除以该乘积，得到焊缝长度L；即L＝N/(2H×F)；

c、进行抗拔试验，千斤顶向上推动锚盘，在一定的时间内保持一定的推力，观察受验桩是否超过规定的位移量，超过则不合格；位移量在规定的范围内，则该受验桩合格。