CN107460862B - 一种基底承载力及摩阻力联合测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基底承载力及摩阻力联合测试装置，包括竖向反力堆载支座、竖向反力堆载钢架、水平反力支架以及试验加载及测量设备；在第一类测试点上放置刚性承压板，在刚性承压板上竖直布置试验加载及测量设备；在第二类测试点上浇注钢筋混凝土试块，在钢筋混凝土试块的顶面竖直设置试验加载及测量设备，在钢筋混凝土试块的一侧面水平设置试验加载及测量设备，在钢筋混凝土试块与位于其顶面的试验加载及测量设备之间设置有滚轴排；竖向反力堆载钢架包括纵梁和横梁水平反力支架包括固定部和反力梁，固定部固定连接于基底，在位于钢筋混凝土试块侧面的试验加载及测量设备与固定部之间布置反力梁。

Description

一种基底承载力及摩阻力联合测试装置

技术领域

本发明属于建筑工程技术领域，具体涉及一种基底承载力及摩阻力联合测试装置。

背景技术

岩土工程勘察中，承载力是关键性指标之一，对评价地基土工程特性起着举足轻重的作用。随着经济的飞速发展，为了满足日益增长的使用要求，建(构)筑物不断地向超高、超长、超深的方向发展。随着建筑物规模的不断发展，建筑物对地基持力层承载能力要求也越来越高。超深超大基坑工程出现在越来越多的超高层建筑和大型的跨海(江)大桥重力式锚碇基础工程中。建(构)筑物的功能不同决定了其所受的荷载也不相同，地基基础很多情况下需要承受上部结构传递下来的多种荷载组合，基底持力层竖向和水平的承载能力直接决定了整个工程的安全与稳定。例如悬索桥重力式锚碇基础，锚碇是主缆的锚固体，将主缆的拉力传递给地基基础。重力式锚碇依靠其巨大的自重来抵抗主缆的垂直分力，水平分力则主要由锚碇与地基之间的摩阻力来抵抗。因此，锚碇基底地基的承载力及其与混凝土之间的摩阻系数对锚碇基础的稳定性有至关重要的影响。由于各地区地质条件存在很大的差异，软弱地层交互等情况，通过地勘及室内试验能够得到岩土体的部分参数但无法直接获得可靠的地基承载力及摩阻系数数据。目前获得可靠的地基承载力及摩阻系数的方法就是在基底进行竖向承载力和水平向摩阻系数的原位试验。

目前国内规范及相关文献中对地基承载力及摩阻系数测试方法(平板载荷试验及直剪试验)及测试装置基本原理做了一个简要介绍，地基承载力试验主要装置如图1所示，摩阻系数试验主要装置如图2所示。对于地基承载力目前多用堆载和锚桩来提供试验所需反力(如图1(a)～(d)所示)，这些试验装置只能进行承载力试验且对场地要求较高，由于锚桩位置的限制这些装置多针对单点进行试验，多点试验时按照规范要求进行逐一加载耗时较长。如图2所示，摩阻系数试验装置其竖向反力由反力支撑杆提供，反力支撑杆支撑于测点两侧的反力支座上，但是实际工程中有时无法在测点两侧近距离单独架设这类反力支座，且竖向反力加载较大时对反力支撑杆的材料、长度及刚度等都有较高要求，多点试验时对每个试点处都要单独安装反力支撑，安装效率低，耗时较长。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种基底承载力及摩阻力联合测试装置，利用该装置能够高效地进行多点测试并且对场地要求较低。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种基底承载力及摩阻力联合测试装置，包括竖向反力堆载支座、竖向反力堆载钢架、水平反力支架以及试验加载及测量设备；所述竖向反力堆载支座的数量为四个且分别布置在各测试点所在区域的前、后、左、右四个方位；在各测试点中，其中一部分测试点为仅对承载力进行测试的第一类测试点，其余测试点为同时对承载力和摩阻力进行测试的第二类测试点；在第一类测试点上放置刚性承压板，在所述刚性承压板上竖直布置所述试验加载及测量设备；在第二类测试点上浇注钢筋混凝土试块，在所述钢筋混凝土试块的顶面竖直设置所述试验加载及测量设备，在所述钢筋混凝土试块的一侧面水平设置所述试验加载及测量设备，在所述钢筋混凝土试块与位于其顶面的所述试验加载及测量设备之间设置有滚轴排；所述竖向反力堆载钢架包括纵梁和横梁，在每一所述竖直布置的所述试验加载及测量设备的顶部均搭设一所述纵梁，所述纵梁的两端架设在位于前、后方位的两个所述竖向反力堆载支座上；各所述纵梁的顶部共同支撑所述横梁，所述横梁的两端架设在位于左、右方位的两个所述竖向反力堆载支座上；所述水平反力支架包括固定部和反力梁，所述固定部固定连接于基底，在位于所述钢筋混凝土试块侧面的所述试验加载及测量设备与所述固定部之间布置所述反力梁。

进一步地，所述试验加载及测量设备包括油压千斤顶和连接在所述油压千斤顶输出端的轴力计。

进一步地，所述竖向反力堆载支座采用砂袋堆叠而成。

进一步地，所述水平反力支架的固定部采用地连墙。

进一步地，位于第一类测试点上方的所述纵梁采用60a工钢，位于第二类测试点上方的所述纵梁采用45a工钢。

进一步地，位于左、右两个方位的所述反力堆载支座的尺寸为200cm×100cm×150cm，位于前、后两个方位的所述反力堆载支座的尺寸为550cm×60cm×80cm；所述钢筋混凝土试块的尺寸为50cm×50cm×35cm；所述反力梁的尺寸为205cm×80cm×45cm。上述尺寸仅作为一个设计实例，具体操作时可根据现场实际情况进行相应调整，但需要与竖向反力堆载钢架支座的高度及水平反力支架前端与测点的水平距离相对应。

进一步地，各测试点对称分布在测试点所在区域中线的左、右两侧；所述第一类测试点、第二类测试点的分布也相对于区域中线对称。

进一步地，所述第一类测试点的数量为两个，所述第二类测试点的数量为两个且布置在两个所述第一类测试点的左、右两侧，两个所述第一类测试点相间隔160cm，所述第一类测试点距离与其相邻的所述第二类测试点155cm。

进一步地，所述刚性承压板的顶面至所述竖向反力堆载支座的顶面的垂直距离大于竖直布置的所述试验加载及测量设备的安装高度。

进一步地，所述反力梁前端面至所述钢筋混凝土试块的后侧面的距离应大于水平布置的所述试验加载及测量设备的安装长度。

本发明将常规的平板载荷试验与直剪试验装置整合为一个试验系统，针对大型深基坑工程中需要测试地基承载力与摩阻系数的项目可利用该装置同时进行多个测点的竖向和水平载荷试验，提高了试验效率节约了试验所需空间和资源，具有明显的经济效益。基底承载力及摩阻系数是保证基础稳定性的关键因素，大型工程一般都要进行地基承载力和摩阻系数试验来验证设计并校核安全系数，目前规范提出的承载力摩阻系数独立试验装置，效率较差，无法充分考虑现场工期及设备运转等实际情况。常常由于基底试验时间太长、机械转运费用太高以及基底暴露时间过长而带来的风险而导致部分施工单位不愿进行试验，这种联合试验装置有效的改善了这些问题，可以使试验及准备的时间缩短为原来的1/4。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：本发明提出的基底承载力及摩阻力联合测试装置，能够避免多个试点依次进行试验的问题，能够减少逐点试验过程中堆载物的运转以及反复架设反力装置等工序，能够极大地避免能源和人力损耗。多个测点共用一个反力体系有利于节约大量的物力及人力资源，且摩阻系数试验运用承载力试验的竖向反力系统(承载力试验堆载量一般都远大于直剪试验所需竖向反力)进行竖向加载比反力支撑体系的传力方式更高效、可靠和安全；能够提高试验效率，减少基坑因试验周期而增加的暴露时间，对整个工程的安全及稳定性都大有裨益。

附图说明

图1是现有的地基承载力试验装置；其中，图1(a)、图1(b)均为堆载法地基承载力试验装置；图1(c)、图1(d)均为锚桩法地基承载力试验装置；

图2是现有的地基摩阻系数试验装置；

图3是本发明的主视结构示意图；

图4是本发明省略竖向反力堆载钢架后的俯视结构示意图；

图5是图3中A-A向的剖视示意图；

图6是位于第一类测试点上的试验加载及测量设备的结构示意图；

图7是位于第二类测试点上的试验加载及测量设备的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

如图3～5所示，本发明提出了一种基底承载力及摩阻力联合测试装置，该装置适用于对基底多个测试点的承载力和摩阻力进行测试。该装置包括竖向反力堆载支座1、竖向反力堆载钢架2、水平反力支架3、试验加载及测量设备4。其中，竖向反力堆载支座1的数量为四个，分别布置在各测试点所在区域的前、后、左、右四个方位。各测试点中，其中一部分测试点为仅对承载力进行测试的第一类测试点，其余测试点为同时对承载力和摩阻力进行测试的第二类测试点。在第一类测试点上放置刚性承压板11，在刚性承压板11上竖直布置试验加载及测量设备4。在第二类测试点上浇注钢筋混凝土试块13，钢筋混凝土试块13的顶面竖直设置试验加载及测量设备4，在钢筋混凝土试块13的一侧面水平设置试验加载及测量设备4，其中，在钢筋混凝土试块13与位于其顶面的试验加载及测量设备4之间设置有滚轴排12。竖向反力堆载钢架2包括纵梁5和横梁6，在每一竖直布置的试验加载及测量设备4的顶部均搭设一纵梁5，纵梁5的两端架设在位于前、后方位的两个竖向反力堆载支座1上。各纵梁5的顶部共同支撑横梁6，横梁6的两端架设在位于左、右方位的两个竖向反力堆载支座1上。水平反力支架3包括固定部7和反力梁8，其中，固定部7固定连接于基底，在位于钢筋混凝土试块13侧面的试验加载及测量设备4与固定部7之间布置反力梁8。

在一个优选的实施例中，试验加载及测量设备4包括装有轴力计的油压千斤顶9，在油压千斤顶9的输出端连接传力块10。在刚性承压板11和与其对应的油压千斤顶9之间设置钢板14；在钢筋混凝土试块13和设置于其顶面竖直的油压千斤顶9之间设置钢板14，且该钢板14位于滚轴排12的上方；在钢筋混凝土试块13和位于其侧面的传力块10之间设置有钢板14；在反力梁8和与其对应的油压千斤顶9之间设置钢板14。

在一个优选的实施例中，竖向反力堆载支座1采用砂袋堆叠而成，竖向反力堆载支座1的高度要充分考虑竖直布置的试验加载及测量设备4的安装高度(油压千斤顶+轴力计+传力块+钢板等)，即刚性承压板11的顶面至竖向反力堆载支座1的顶面的垂直距离应略大于试验加载及测量设备4的安装高度。

在一个优选的实施例中，水平反力支架3的固定部7采用地连墙，反力梁8前端面至钢筋混凝土试块13的后侧面的距离应略大于水平布置的试验加载及测量设备的安装长度(油压千斤顶+轴力计+传力块+钢板等)。

在一个优选的实施例中，位于第一类测试点上方的纵梁5采用60a工钢，位于第二类测试点上方的纵梁5采用45a工钢。

在一个优选的实施例中，位于左、右两个方位的反力堆载支座1的尺寸为200cm×100cm×150cm，位于前、后两个方位的反力堆载支座1的尺寸为550cm×60cm×80cm；钢筋混凝土试块13的尺寸为50cm×50cm×35cm；反力梁8的尺寸为205cm×80cm×45cm。

在一个优选的实施例中，因竖向载荷试验加载量较大，故而将各测试点对称分布在测试点所在区域中线的左、右两侧；并且，第一类测试点、第二类测试点的分布也相对于区域中线对称。

在一个优选的实施例中，第一类测试点的数量为两个，第二类测试点的数量为两个且布置在两个第一类测试点的左、右两侧，两个第一类测试点相间隔160cm，第一类测试点距离与其相邻的第二类测试点155cm。四个反力堆载支座1的选取位置要充分考虑四个测试点的位置，保证四个测试点的连线处于前、后两个反力堆载支座1的中间，并且四个测试点对称分布于左、右两个反力堆载支座1的中线。

在一个优选的实施例中，在搭设竖向反力堆载钢架2时，先按照竖向反力堆载钢架2的设计尺寸及间距依次搭设纵梁5(架设于前、后反力堆载支座1上，针对承载力试验和摩阻系数试验加载设备安装高度不同，纵梁5可以采用不同型号工字钢梁，因此对应位置处的反力堆载支座1应相应的调整其高度使得最终所有的纵梁的顶面标高相同)，再在各纵梁5上搭设横梁6(架设于左、右反力堆载支座1和纵梁5上)，每个纵梁5(直接提供反力的梁)跨中位置应与测点中点重合，横梁5应等间距的布置于前、后的两反力堆载支座1之间。

本发明提出的基底承载力及摩阻力联合测试装置，能够避免多个试点依次进行试验的问题，能够减少逐点试验过程中堆载物的运转以及反复架设反力装置等工序，能够极大地避免能源和人力损耗。多个测点共用一个反力体系有利于节约大量的物力及人力资源，且摩阻系数试验运用承载力试验的竖向反力系统(承载力试验堆载量一般都远大于直剪试验所需竖向反力)进行竖向加载比反力支撑体系的传力方式更高效、可靠和安全；能够提高试验效率，减少基坑因试验周期而增加的暴露时间，对整个工程的安全及稳定性都大有裨益。

本发明仅以上述实施例进行说明，各部件的结构、设置位置及其连接都是可以有所变化的。在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件进行的改进或等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (6)

1.一种基底承载力及摩阻力联合测试装置，其特征在于：包括竖向反力堆载支座、竖向反力堆载钢架、水平反力支架以及试验加载及测量设备；所述竖向反力堆载支座的数量为四个且分别布置在各测试点所在区域的前、后、左、右四个方位；在各测试点中，其中一部分测试点为仅对承载力进行测试的第一类测试点，其余测试点为同时对承载力和摩阻力进行测试的第二类测试点；在第一类测试点上放置刚性承压板，在所述刚性承压板上竖直布置所述试验加载及测量设备；在第二类测试点上浇注钢筋混凝土试块，在所述钢筋混凝土试块的顶面竖直设置所述试验加载及测量设备，在所述钢筋混凝土试块的一侧面水平设置所述试验加载及测量设备，在所述钢筋混凝土试块与位于其顶面的所述试验加载及测量设备之间设置有滚轴排；所述竖向反力堆载钢架包括纵梁和横梁，在每一所述竖直布置的所述试验加载及测量设备的顶部均搭设一所述纵梁，所述纵梁的两端架设在位于前、后方位的两个所述竖向反力堆载支座上；各所述纵梁的顶部共同支撑所述横梁，所述横梁的两端架设在位于左、右方位的两个所述竖向反力堆载支座上；所述水平反力支架包括固定部和反力梁，所述固定部固定连接于基底，在位于所述钢筋混凝土试块侧面的所述试验加载及测量设备与所述固定部之间布置所述反力梁；

所述水平反力支架的固定部采用地连墙；

各测试点对称分布在测试点所在区域中线的左、右两侧；所述第一类测试点、第二类测试点的分布也相对于区域中线对称；

所述第一类测试点的数量为两个，所述第二类测试点的数量为两个且布置在两个所述第一类测试点的左、右两侧；

所述反力梁前端面至所述钢筋混凝土试块的后侧面的距离应大于水平布置的所述试验加载及测量设备的安装长度。

2.如权利要求1所述的一种基底承载力及摩阻力联合测试装置，其特征在于：所述试验加载及测量设备包括油压千斤顶和连接在所述油压千斤顶输出端的轴力计。

3.如权利要求1所述的一种基底承载力及摩阻力联合测试装置，其特征在于：所述竖向反力堆载支座采用砂袋堆叠而成。

4.如权利要求3所述的一种基底承载力及摩阻力联合测试装置，其特征在于：位于左、右两个方位的所述反力堆载支座的尺寸为200cm×100cm×150cm，位于前、后两个方位的所述反力堆载支座的尺寸为550cm×60cm×80cm；所述钢筋混凝土试块的尺寸为50cm×50cm×35cm；所述反力梁的尺寸为205cm×80cm×45cm。

5.如权利要求3所述的一种基底承载力及摩阻力联合测试装置，其特征在于：所述刚性承压板的顶面至所述竖向反力堆载支座的顶面的垂直距离大于竖直布置的所述试验加载及测量设备的安装高度。

6.如权利要求1所述的一种基底承载力及摩阻力联合测试装置，其特征在于：位于第一类测试点上方的所述纵梁采用60a工钢，位于第二类测试点上方的所述纵梁采用45a工钢。