CN108930267A - 一种锚桩结构及单桩竖向抗压静载试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锚桩结构及单桩竖向抗压静载试验装置，该锚桩包括钢筋笼以及与该钢筋笼浇筑形成一个整体的混凝土；该单桩竖向抗压静载试验装置包括试桩或工程桩、液压系统、主梁、次梁、锚固系统以及锚桩；其中，主梁在水平方向上设置，其中心处的底部自下而上依次通过试桩或工程桩和液压系统支撑，主梁的两端分别支撑有一个次梁，每个次梁的两端均通过自下而上依次通过锚桩和锚固系统支撑。本发明提出采用等强代换法，采用钢绞线代替锚桩主筋的施工方法。这种代换充分利用了钢绞线强度大、质量轻、柔韧性好的特点，能大大的降低材料成本及制作成本，实现了钢筋笼的轻量化。

Description

一种锚桩结构及单桩竖向抗压静载试验装置

技术领域

本发明属于建筑施工技术领域，具体涉及一种锚桩结构及单桩竖向抗压静载试验装置。

背景技术

随着高层建筑的不断增多，灌注桩的技术优势越来越明显。单桩抗压静载试验是公认的检测基桩竖向抗压承载力最直观、最可靠的传统方法。试桩和工程桩都必须按照规范规定进行单桩竖向抗压静载试验，加载反力装置可根据现场条件，选择锚桩反力装置、压重平台反力装置、锚桩+压重平台反力装置、地锚反力装置等。大直径超长桩的极限承载力较大，只能选择锚桩反力装置或锚桩+压重平台反力装置两种方案。

基于多年桩基施工经验发现，锚桩钢筋笼用钢量大、钢筋笼制作成本高、施工难度大，且基桩检测时主筋接长耗时耗工。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供了一种锚桩结构及单桩竖向抗压静载试验装置。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种锚桩结构，该锚桩包括钢筋笼以及与该钢筋笼浇筑形成一个整体的混凝土；其中，

钢筋笼包括底部设置的端头板，该端头板的周向上均匀开设有若干圆孔，每个圆孔处穿插有一根钢绞线，自端头板至钢筋笼甩筋顶部，若干钢绞线的内侧自上而下均匀设置有若干加劲筋，若干钢绞线的外侧自上而下螺旋缠绕有箍筋，且钢绞线与箍筋和加劲筋采用钢丝绑扎在一起。

本发明进一步的改进在于，钢绞线采用Φs15.2和Φs17.8钢绞线，箍筋采用HPB300Φ8钢筋，加劲筋采用HRB400Φ14钢筋。

本发明进一步的改进在于，钢绞线的数量取偶数根，张拉时均匀分布在次梁两侧。

本发明进一步的改进在于，钢筋笼甩筋长度L1＝2.0-3.0m，箍筋的加密区长度L2＝5D，Φ8@100，其余部分为Φ8@200，加劲筋采用Φ14@2000，其中D为桩径。

本发明进一步的改进在于，端头板采用Q235钢材制成，钢板厚度16-20mm，中心开孔，外径为(D-200)mm，内径为(D-300)mm，其中D为桩径。

本发明进一步的改进在于，端头板周向上开设的圆孔孔径比钢绞线的直径大2-4mm，每个钢绞线通过套装在钢绞线上的螺母与端头板焊接在一起，且螺母孔径比钢绞线直径大2-4mm。

一种单桩竖向抗压静载试验装置，包括试桩或工程桩、液压系统、主梁、次梁、锚固系统以及锚桩；其中，

主梁在水平方向上设置，其中心处的底部自下而上依次通过试桩或工程桩和液压系统支撑，主梁的两端分别支撑有一个次梁，每个次梁的两端均通过自下而上依次通过锚桩和锚固系统支撑。

本发明进一步的改进在于，锚固系统包括承压板，以及周向均匀设置在承压板且配套使用的钢垫板、锚具和夹具，使用时，钢绞线依次穿过承压板、钢垫板及锚具后，放上夹具，并采用液压千斤顶对称张拉。

本发明进一步的改进在于，承压板采用厚度不小于40mm的Q235钢板制作而成，承压板上的开孔直径d小于锚具直径20-30mm。

本发明进一步的改进在于，钢垫板采用16mm厚的Q235钢板制作而成，其尺寸为200mm×200mm×16mm，开孔直径比钢绞线直径大2-4mm。

本发明具有如下有益的技术效果：

为了降低成本、减小施工难度、节省基桩检测时间，结合多个工程施工经验，借鉴桥梁工程、防护工程对预应力钢绞线的使用，本发明提出采用等强代换法，采用钢绞线代替锚桩主筋的施工方法。这种代换充分利用了钢绞线强度大、质量轻、柔韧性好的特点，能大大的降低材料成本及制作成本，实现了钢筋笼的轻量化。此外，本发明采用锚具进行锚固，安全可靠。

概括来说，本发明具有如下的优点：

1)充分利用了钢绞线强度高、质量轻、柔韧性好的特点。

2)大大的节省了钢材用量，减少钢筋笼制作成本，降低了造价，尤其是在锚桩数量较多、主筋根数多的情况下，其经济效益更加明显。

3)试验时无需进行主筋接长，省时省力，且钢绞线受力更加直接。

4)采用锚具、夹具进行锚固，可重复使用，安全可靠。

附图说明

图1为本发明单桩竖向抗压静载试验装置示意图。

图2为本发明单桩竖向抗压静载试验装置平面示意图。

图3和图4分别为本发明锚桩的主视图和俯视图。

图5和图6分别为本发明钢绞线端头连接的俯视图和主视图。

图7为本发明锚固系统平面示意图。

图8为本发明锚固系统与钢绞线连接的示意图。

图9为本发明钢垫板的结构示意图。

图10为本发明锚固系统剖面节点详图。

图中：1—试桩或工程桩；2—液压系统；3—主梁；4—锚桩；5——次梁；6—锚固系统；

401—钢绞线；402—箍筋；403—加劲筋；404—端头板；405—螺母；601—承压板；602—钢垫板；603—锚具；

L—桩长；D—桩径；L1—甩筋长度；L2—箍筋加密区；D-200—端头板直径。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明做出进一步的说明。

1、静载试验概述

1.1检测数量要求

《建筑基桩检测技术规范》JGJ 106-2014规定，试验桩采用静载试验确定单桩极限承载力，试桩数量不少于3根。工程桩采用静载试验检测单桩极限承载力，检测数量应满足设计要求，且在同一条件下不应少于3根；当预计工程桩总数小于50根时，检测数量不应少于2根。加载反力装置提供的反力不得小于最大加载值的1.2倍，每根检测桩设4根锚桩。

1.2锚桩常用钢材统计表

常规锚桩以HRB400钢筋作为主筋，本发明用钢绞线代替钢筋，两种钢材的相关技术参数见表1。

表1钢材参数表

1.3试验装置组成

静载试验主要由反力装置(锚桩)、沉降测量系统、液压系统、锚固系统、主梁及次梁结构等组成。图1和图2为静载试验示意图。

2、钢筋笼的制作运输

2.1材料要求

根据材料的强度及柔韧性特点，优先选用Φs15.2和Φs17.8钢绞线401。箍筋402选用HPB300Φ8钢筋，加劲筋403选用HRB400Φ14钢筋。各种钢材按照规范进行检测合格后方可使用。

2.2钢筋笼制作

钢绞线401数量根据计算结果取偶数根，张拉时均匀分布在次梁两侧。

钢筋笼甩筋长度L1由现场条件和试验条件决定，初步可考虑取L1＝2.0-3.0m。根据规范要求箍筋加密区长度L2＝5D，Φ8@100，其余部分为Φ8@200，加劲筋采用Φ14@2000。

如图3和图4所示，钢绞线与箍筋和加劲筋的连接一律采用钢丝绑扎。钢丝粗细及材料不做要求，以绑扎牢固，易于操作为宜。

2.3钢筋笼端头固定

如图5和图6所示，端头板404采用Q235钢材，钢板厚度16-20mm，外径为(D-200)mm，内径(D-300)mm。根据钢绞线401的数量均匀的设置圆孔，圆孔孔径比钢绞线401的直径大2-4mm。其作用主要是固定钢绞线401和有利于钢筋笼下沉。

螺母405孔径比钢绞线401直径大2-4mm，钢绞线401与螺母405采用焊接连接。螺母405与端头板404采用点焊固定。

2.4钢筋笼运输

钢筋笼长度较大，但质量较轻，且具有较大的变形能力，采用几个手推车组合起来进行水平运输，到孔口后采用三点吊的方式进行钢筋笼的下沉作业。在孔口位置进行检查，当出现绑扎脱落松动及时进行处理。

2.5技术要求

钢绞线一律采用切割，严禁采用电焊熔断。除了端头板处钢绞线固定采用焊接外，箍筋、加劲筋与钢绞线间的固定一律采用钢丝绑扎，严禁使用焊接固定。

钢筋笼制作、运输、混凝土浇筑及试验过程中，应对主筋采取保护措施，防止钢绞线损坏。

3、锚固系统锚固技术

如图7至图10所示，锚固系统主要由承压板601、钢垫板602和锚具603组成。

承压板601采用厚度不小于40mm的Q235钢板制作而成，其厚度及平面尺寸根据钢绞线的数量而改变，开孔直径d应小于锚具直径20-30mm。

钢垫板602采用16mm厚的Q235钢板制作而成，其尺寸为200mm×200mm×16mm。开孔直径比钢绞线直径大2-4mm。

锚具603、夹具应根据规范要求选用，且按照规范抽检比例进行检验，检验合格后方可投入使用。

钢绞线401穿过承压板601、钢垫板602及锚具603，放上夹具，采用液压千斤顶对称张拉。当张拉到一定值后停止张拉。待所有锚桩主筋锚固完成，检查完毕后即可进行静载试验。

4、优缺点分析

1)充分利用了钢绞线强度高、质量轻、柔韧性好的特点。

2)大大的节省了钢材用量，减少钢筋笼制作成本，降低了造价，尤其是在锚桩数量较多、主筋根数多的情况下，其经济效益更加明显。

3)试验时无需进行主筋接长，省时省力，且钢绞线受力更加直接。

4)采用锚具、夹具进行锚固，可重复使用，安全可靠。

5)钢筋笼全部一次成型，需要较大的场地，运输不便。

6)除端头板处可焊接固定外，其余部位一律采用钢丝绑扎固定，不得使用焊接固定。

5、实施例

某工程试桩单桩极限抗压承载力Q_uk＝7400kN。锚桩4直径700mm，长30m，采用16Φ25的钢筋，桩顶以上5d范围内箍筋加密，采用Φ8@100，其余采用Φ8@200，加劲筋Φ14@2000(内圈)。钢材相关参数见表1。

16Φ25的钢筋抗拉力为：N＝f_yA_s＝16×360×490.9＝2827.6kN。根据钢绞线的柔韧性和强度比较，选用钢绞线进行等强度代换，n＝N/(f_pyA_s)＝2827.6/(1320×140)＝15.3，取n＝16，满足锚桩钢筋为偶数根的要求。箍筋及加劲筋用钢量少，可不参与比较。

表2经济对比分析表

根据表2对比分析可知，钢绞线等强代换钢筋，在不计箍筋钢材用量减少的基础上，主筋用量大大减少，费用降低很多，尤其在试锚桩数量较大的时候具有更加显著的经济效益。

Claims (10)

1.一种锚桩结构，其特征在于，该锚桩(4)包括钢筋笼以及与该钢筋笼浇筑形成一个整体的混凝土；其中，

钢筋笼包括底部设置的端头板(404)，该端头板(404)的周向上均匀开设有若干圆孔，每个圆孔处穿插有一根钢绞线(401)，自端头板(404)至钢筋笼甩筋顶部，若干钢绞线(401)的内侧自上而下均匀设置有若干加劲筋(403)，若干钢绞线(401)的外侧自上而下螺旋缠绕有箍筋(402)，且钢绞线(401)与箍筋(402)和加劲筋(403)采用钢丝绑扎在一起。

2.根据权利要求1所述的一种锚桩结构，其特征在于，钢绞线(401)采用Φs15.2和Φs17.8钢绞线，箍筋(402)采用HPB300Φ8钢筋，加劲筋(403)采用HRB400Φ14钢筋。

3.根据权利要求1所述的一种锚桩结构，其特征在于，钢绞线(401)的数量取偶数根，张拉时均匀分布在次梁两侧。

4.根据权利要求1所述的一种锚桩结构，其特征在于，钢筋笼甩筋长度L1＝2.0-3.0m，箍筋(402)的加密区长度L2＝5D，Φ8@100，其余部分为Φ8@200，加劲筋(403)采用Φ14@2000，其中D为桩径。

5.根据权利要求1所述的一种锚桩结构，其特征在于，端头板(404)采用Q235钢材制成，钢板厚度16-20mm，中心开孔，外径为(D-200)mm，内径为(D-300)mm，其中D为桩径。

6.根据权利要求1所述的一种锚桩结构，其特征在于，端头板(404)周向上开设的圆孔孔径比钢绞线(401)的直径大2-4mm，每个钢绞线(401)通过套装在钢绞线(401)上的螺母(405)与端头板(404)焊接在一起，且螺母(405)孔径比钢绞线(401)直径大2-4mm。

7.一种单桩竖向抗压静载试验装置，其特征在于，包括试桩或工程桩(1)、液压系统(2)、主梁(3)、次梁(5)、锚固系统(6)以及基于权利要求1至6中任一项所述的锚桩(4)；其中，

主梁(3)在水平方向上设置，其中心处的底部自下而上依次通过试桩或工程桩(1)和液压系统(2)支撑，主梁(3)的两端分别支撑有一个次梁(5)，每个次梁(5)的两端均通过自下而上依次通过锚桩(4)和锚固系统(6)支撑。

8.根据权利要求1所述的一种单桩竖向抗压静载试验装置，其特征在于，锚固系统(6)包括承压板(601)，以及周向均匀设置在承压板(601)且配套使用的钢垫板(602)、锚具(603)和夹具，使用时，钢绞线(401)依次穿过承压板(601)、钢垫板(602)及锚具(603)后，放上夹具，并采用液压千斤顶对称张拉。

9.根据权利要求8所述的一种单桩竖向抗压静载试验装置，其特征在于，承压板(601)采用厚度不小于40mm的Q235钢板制作而成，承压板(601)上的开孔直径d小于锚具(603)直径20-30mm。

10.根据权利要求8所述的一种单桩竖向抗压静载试验装置，其特征在于，钢垫板(602)采用16mm厚的Q235钢板制作而成，其尺寸为200mm×200mm×16mm，开孔直径比钢绞线(401)直径大2-4mm。