CN111650047A - 一种大吨位土料载荷试验竖向反力加载装置及其加载方法 - Google Patents

一种大吨位土料载荷试验竖向反力加载装置及其加载方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111650047A
CN111650047A CN202010657321.4A CN202010657321A CN111650047A CN 111650047 A CN111650047 A CN 111650047A CN 202010657321 A CN202010657321 A CN 202010657321A CN 111650047 A CN111650047 A CN 111650047A
Authority
CN
China
Prior art keywords
load test
vertical
load
soil layer
concrete supporting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010657321.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111650047B (zh
Inventor
杨正权
刘启旺
赵剑明
刘小生
马荣峰
杨玉生
李红军
梁向前
王龙
朱凯斌
翟明
黄超群
张卿
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Institute of Water Resources and Hydropower Research
Original Assignee
China Institute of Water Resources and Hydropower Research
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Institute of Water Resources and Hydropower Research filed Critical China Institute of Water Resources and Hydropower Research
Priority to CN202010657321.4A priority Critical patent/CN111650047B/zh
Publication of CN111650047A publication Critical patent/CN111650047A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111650047B publication Critical patent/CN111650047B/zh
Priority to US17/353,826 priority patent/US11698329B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/08—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/02—Details
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/24—Earth materials
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D1/00—Investigation of foundation soil in situ
    • E02D1/02—Investigation of foundation soil in situ before construction work
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D33/00—Testing foundations or foundation structures
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/0001—Type of application of the stress
    • G01N2203/0003—Steady
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/0014—Type of force applied
    • G01N2203/0016—Tensile or compressive
    • G01N2203/0019—Compressive
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/025—Geometry of the test
    • G01N2203/0252—Monoaxial, i.e. the forces being applied along a single axis of the specimen
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/026—Specifications of the specimen
    • G01N2203/0284—Bulk material, e.g. powders

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
  • Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)

Abstract

本发明公开了一种大吨位土料载荷试验竖向反力加载装置及其加载方法，包括混凝土支撑构件、4个转接组件、4个连接组件、竖向传力组件和载荷试验土层，混凝土支撑构件浇筑于载荷试验土层的下方，4个转接组件分成两组对称且平行锚固于混凝土支撑构件内，竖向传力组件包括自下而上依次布置的荷载板、千斤顶、主梁和副梁，荷载板安装于载荷试验土层上，副梁的数量为2个，2个副梁横跨连接于主梁的两端，2个副梁的端部分别与4个连接组件的第二端通过加固组件连接。本发明是利用载荷试验土层的自身重力来提供载荷试验所需大吨位竖向反力，只需在试验土层的底部提前施工支撑构件和反力引出的连接机构即可，施工简单快捷。

Description

一种大吨位土料载荷试验竖向反力加载装置及其加载方法
技术领域
本发明涉及科学和工程应用技术领域，具体涉及一种大吨位土料载荷试验竖向反力加载装置及其加载方法。
背景技术
为了研究天然土层和人工填土层的承载能力和抗变形能力，确定相应特征参数，需要在一定厚度的土层上进行载荷试验。土料载荷试验在土建工程中应用广泛，诸如工民建工程、水利水电工程、道路与铁路工程、港口工程、机场工程和军用设施工程等，其中包括了为研究土料相应工程特性的科学试验和为工程设计、施工确定参数而进行的工程试验。
进行土石坝填筑料等填方工程土料的载荷试验，载荷试验的基本原理是通过反力机构对土层施加竖向荷载，确定土层的各承载力特性指标和压缩变形特性指标，而这些特征指标主要是基于测定土层的荷载-沉降关系曲线即P-S关系曲线确定的，这一关系曲线表征了不同竖向荷载作用下土层表面荷载板竖向变形的过程。
现代水利水电工程中土石坝的筑坝土料，由于土料粒径较大，为满足规范中对载荷试验荷载板直径同土料最大粒径间的比例关系，土料载荷试验荷载板的直径往往较大，而粗粒土土料的承载能力和抗变形能力本身就很大；因此，在粗粒土大尺寸荷载板载荷试验中，为了得到理想的可用于工程实际的载荷试验坝料载荷-沉降关系曲线，就需要在载荷试验中能够提供较大量值水平的竖向荷载，而这一荷载就需要由竖向加载机构提供。根据工程经验，对于直径1.5m圆形荷载板，要获得理想的P-S关系曲线，需要试验加载机构提供1000吨左右的竖向荷载，这在试验规模上属大型或超大型试验。
现有的载荷试验竖向反力的大吨位加载机构，当前主要是采用堆载和反力锚桩的方式提供试验所需的大吨位竖向反力。
对于堆载方式，一般适用于竖向加载水平相对较低，比如300吨以内的载荷试验，为了提供诸如土石坝筑坝粗粒土载荷试验所需的大吨位竖向反力，所需要的压重体的规模将非常大。大规模堆载会存在以下几个弊端：一是工作效率低，需要将大量的沙袋或者重块堆积，需要的时间长人工多；二是安全隐患大，堆积体随着吨位的增加而加大，进行竖向加载试验时容易产生倾覆，对人员和设备安全带来重大隐患；堆载试验的人力成本和安全措施成本很高，造成试验总成本大幅提升。
对于反力锚桩方式，为了提供大吨位竖向反力，将使得试验准备时间大幅增加。反力锚桩方式是在试验场地打入反力桩，一般是一个试验场地四根桩，利用反力锚桩同土体间的摩擦力或者锚固力为桩体提供竖向抗拔力，进而产生试验所需大吨位竖向反力。反力锚桩施工需要经过钻孔、钢筋笼制作与安装、状体灌注成型和桩体养护等一系列过程，这一系列施工过程需要的时间成本和经济成本均很高；而且，为了保障土料形成碾压层的质量，需要在试验土层形成后才能开始进行反力桩的施工工作，工作时间不易调节。对于反力锚桩，若需提供较大量值水平的反力，锚固深度和端部体积将更大，甚至需要在较小的范围内打入多根反力锚杆，施工操作性较差，桩体施工的时间成本和经济成本同样很高。
因此，本发明提供了一种安全简易的土料载荷试验中大吨位竖向反力来源的加载装置，能有效地解决堆载方式和反力锚桩方式存在的工作效率低、施工负载成本高和安全隐患大等问题，尤其适用于工作条件较差的现场载荷试验。
发明内容
本发明的目的在于提供一种大吨位土料载荷试验竖向反力加载装置及其加载方法，利用载荷试验对象即碾压土层的自身重力来提供载荷试验所需的大吨位竖向反力，以解决土料载荷试验中大吨位竖向反力供力源的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种大吨位土料载荷试验竖向反力加载装置，包括混凝土支撑构件、4个转接组件、4个连接组件、竖向传力组件和载荷试验土层，所述混凝土支撑构件浇筑于所述载荷试验土层的下方，4个所述转接组件分成两组对称且平行锚固于所述混凝土支撑构件内，任一所述连接组件的第一端与任一所述转接组件连接，任一所述连接组件的第二端与所述竖向传力组件连接；
所述竖向传力组件包括自下而上依次布置的荷载板、千斤顶、主梁和副梁，所述荷载板安装于所述载荷试验土层上，所述副梁的数量为2个，2个所述副梁横跨连接于所述主梁的两端，2个所述副梁的端部分别与4个连接组件的第二端通过加固组件连接。
本发明的竖向传力组件中的千斤顶启动后，主梁和副梁上提，副梁将力传递到连接组件，连接组件带动锚固在混凝土支撑构件中的转接组件上提混凝土支撑构件，利用载荷试验土层的重力提供阻止混凝土支撑构件向上运动的抗拔力，千斤顶向上提的过程中受限时会对荷载板产生竖向压力，荷载板将竖向压力作用于载荷试验土层，即实现了对载荷试验土层施加大吨位竖向荷载的目的。
进一步地，所述混凝土支撑构件为钢筋混凝土浇筑形成的构件，所述连接组件由实心方钢制成的连接柱。
上述优选方案的有益效果为：连接组件采用由实心方钢制成的连接柱，其不仅施工简单快速，相比堆载方式和反力锚桩方式，具有安全性高、时间和经济成本低的特点。
进一步地，所述转接组件包括第一转接板和第二转接板，所述第一转接板和第二转接板互相交叉焊接构成十字型转接板，所述第一转接板和第二转接板均由实心方钢制成，所述连接组件的第一端焊接于所述十字型转接板的中心。
上述优选方案的有益效果为：可增加转接组件与混凝土支撑构件的接触面积，提高稳固性能。
进一步地，所述加固组件包括加肋钢板和锁扣件，所述锁扣件包括U形钢杆和螺帽，所述加肋钢板焊接于所述连接组件的第二端，所述加肋钢板上开设有与所述U形钢杆配合的通孔，所述U形钢杆穿设所述副梁的端部及所述通孔配合所述螺帽实现所述连接组件和所述副梁之间的固定连接。
上述优选方案的有益效果为：加固组件能实现将连接组件的第二端和所述副梁的端部的固定连接，使混凝土支撑构件和竖向传力组件连接构成土料载荷试验装置的整体。
进一步地，所述螺帽与所述加肋钢板之间设有垫片。
上述优选方案的有益效果为：本发明的垫片可防止螺帽和U形钢杆在加载的过程中对加肋钢板造成损伤，副梁上提时，可以增加螺帽与加肋钢板的接触面积，让螺帽和加肋钢板紧密的连接在一起，加载性能更加稳定。
进一步地，所述混凝土支撑构件的周侧铺设有填土层。
上述优选方案的有益效果为：填土层的铺设可加强混凝土支撑构件的稳固性。
一种大吨位土料载荷试验竖向反力加载方法，采用所述的加载装置进行加载，包括以下步骤：
S1、安装转接组件和连接组件：在规划好的试验场地上，在载荷试验土层碾压施工前，在载荷试验土层的下方将4个转接组件安放就位，再将连接组件的第一端与所述转接组件的中心焊接连接；
S2、在载荷试验土层的下方浇筑混凝土支撑构件；
S3、铺设填土层：在混凝土支撑构件的周围场地填土压实并铺设成填土层；
S4、按照试验规程要求，施工载荷试验土层；
S5、布施竖向传力组件：在载荷试验土层上依次安装荷载板、千斤顶、主梁和副梁，将副梁通过加固组件与所述连接组件的第二端固定连接；
S6、进行载荷试验：启动千斤顶，主梁和副梁上提，副梁将力传递到连接组件，连接组件带动锚固在混凝土支撑构件中的转接组件上提混凝土支撑构件，在载荷试验土层的重力作用下提供阻止混凝土支撑构件向上运动的抗拔力，千斤顶向上提受限时对荷载板产生竖向压力，荷载板将竖向压力作用于载荷试验土层。
本发明的有益效果是：
1)本发明的大吨位土料载荷试验竖向反力加载装置，其混凝土支撑构件浇筑于所述载荷试验土层的下方用于支撑试验土层，混凝土支撑构件中锚固转接组件，转接组件通过连接组件与竖向传力组件连接，转接组件分成对称且平行的两组，竖向传力组件中的千斤顶启动后，主梁和副梁上提，副梁将力传递到连接组件，连接组件带动锚固在混凝土支撑构件中的转接组件上提混凝土支撑构件，利用载荷试验土层的重力提供阻止混凝土支撑构件向上运动的抗拔力，千斤顶向上提的过程中受限时会对荷载板产生竖向压力，荷载板将竖向压力作用于载荷试验土层，即实现了对载荷试验土层施加大吨位竖向荷载的目的。
2)本发明的试验方法，混凝土支撑构件和连接组件的施工时间约为15天，只要稍加保护即可开始载荷试验土层的施工，还可利用这一段时间进行混凝土养护，混凝土支撑构件的混凝土养护和试验土层的施工可以同时进行，可大大缩短总的试验周期，本发明的试验工序和时间安排灵活，试验过程中不存在重物堆积产生倾覆的现象，保证安全性的同时大大提高了试验的效率。
附图说明
图1为本发明整体结构的俯视图；
图2为本发明图1中A-A向的剖视图；
图3为本发明图1中B-B向的剖视图；
图4为本发明转接组件的结构示意图；
图5为本发明加固组件的结构示意图；
图中，1-混凝土支撑构件，2-转接组件，201-第一转接板，202-第二转接板，3-连接组件，4-竖向传力组件，5-载荷试验土层，6-荷载板，7-千斤顶，8-主梁，9-副梁，10-加固组件，11-加肋钢板，12-锁扣件，13-U形钢杆，14-螺帽，15-通孔，16-垫片，17-填土层。
具体实施方式
下面将结合实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：
请参照图1-3，一种大吨位土料载荷试验竖向反力加载装置，包括混凝土支撑构件1、4个转接组件2、4个连接组件3、竖向传力组件4和载荷试验土层5，所述混凝土支撑构件1浇筑于所述载荷试验土层5的下方，4个所述转接组件2分成两组对称且平行锚固于所述混凝土支撑构件1内，任一所述连接组件3的第一端与任一所述转接组件2连接，任一所述连接组件3的第二端与所述竖向传力组件4连接；
所述竖向传力组件4包括自下而上依次布置的荷载板6、千斤顶7、主梁8和副梁9，所述荷载板6安装于所述载荷试验土层5上，所述副梁9的数量为2个，2个所述副梁9横跨连接于所述主梁8的两端，2个所述副梁9的端部分别与4个连接组件3的第二端通过加固组件10连接。
本发明的大吨位土料载荷试验竖向反力加载装置，其混凝土支撑构件1浇筑于所述载荷试验土层5的下方用于支撑试验土层，混凝土支撑构件1中锚固转接组件2，转接组件2通过连接组件3与竖向传力组件4连接，转接组件2分成对称且平行的两组，竖向传力组件4中的千斤顶7启动后，主梁8和副梁9上提，副梁9将力传递到连接组件3，连接组件3带动锚固在混凝土支撑构件1中的转接组件2上提混凝土支撑构件1，利用载荷试验土层5的重力提供阻止混凝土支撑构件1向上运动的抗拔力，千斤顶7向上提的过程中受限时会对荷载板6产生竖向压力，荷载板6将竖向压力作用于载荷试验土层5，即实现了对载荷试验土层5施加大吨位竖向荷载的目的。
本发明为了给载荷板提供大吨位竖向加载力，仍采用千斤顶7、主梁8和副梁9的荷载传递方式，只需在2根副梁9端部连接4个能够承受总计1000吨的竖向反力的机构即可，也就说本发明的竖向传力组件4需承受1000吨的竖向力。
请参照图1-3，所述混凝土支撑构件1为钢筋混凝土浇筑形成的构件，所述连接组件3由实心方钢制成的连接柱。
本发明的混凝土支撑构件1采用钢筋混凝土浇筑形成的构件，连接组件3采用由实心方钢制成的连接柱，其不仅施工简单快速，相比堆载方式和反力锚桩方式，具有安全性高、时间和经济成本低的特点，尤其适用于工作条件较差的现场载荷试验和直剪试验。
请参照图4，所述转接组件2包括第一转接板201和第二转接板202，所述第一转接板201和第二转接板202互相交叉焊接构成十字型转接板，所述第一转接板201和第二转接板202均由实心方钢制成，所述连接组件3的第一端焊接于所述十字型转接板的中心。
本发明的转接组件2采用第一转接板201和第二转接板202互相交叉焊接构成十字型转接板的形式，可增加转接组件2与混凝土支撑构件1的接触面积，提高稳固性能。
请参照图5，所述加固组件10包括加肋钢板11和锁扣件12，所述锁扣件12包括U形钢杆13和螺帽14，所述加肋钢板11焊接于所述连接组件3的第二端，所述加肋钢板11上开设有与所述U形钢杆13配合的通孔15，所述U形钢杆13穿设所述副梁9的端部及所述通孔15配合所述螺帽14实现所述连接组件3和所述副梁9之间的固定连接。
本发明的加固组件10能实现将连接组件3的第二端和所述副梁9的端部的固定连接，使混凝土支撑构件1和竖向传力组件4连接构成土料载荷试验装置的整体。
请参照图5，所述螺帽14与所述加肋钢板11之间设有垫片16。
本发明的垫片16可防止螺帽14和U形钢杆13在加载的过程中对加肋钢板11造成损伤，副梁上提时，可以增加螺帽14与加肋钢板11的接触面积，让螺帽14和加肋钢板11紧密的连接在一起，加载性能更加稳定。
请参照图2-3，所述混凝土支撑构件1的周侧铺设有填土层17。
本发明的填土层17的铺设可加强混凝土支撑构件1的稳固性。
一种大吨位土料载荷试验竖向反力加载方法，其特征在于：采用所述的加载装置进行加载，包括以下步骤：
S1、安装转接组件2和连接组件3：在规划好的试验场地上，在载荷试验土层5碾压施工前，在载荷试验土层5的下方将4个转接组件2安放就位，再将连接组件3的第一端与所述转接组件2的中心焊接连接；
具体地，所述连接组件3采用实心方刚，其横截面尺寸和长度根据竖向的上拔力和载荷试验机构高度确定，连接组件3与转接组件2采用焊接的方式进行锚固连接。
S2、在载荷试验土层5的下方浇筑混凝土支撑构件1；
应当按照设计结构和尺寸施工混凝土支撑构件1、转接组件2和连接组件3，其尺寸根据载荷试验所需最大竖向加载力，同时结合载荷试验土层5的平面尺寸和试验土层的厚度来综合确定，如何确定在工程施工方面有具体规定，不再赘述，但需满足以下要求：混凝土支撑构件1在平面上的几何形态以有利于施工并满足试验要求为标准，混凝土支撑构件1的平面上的面积需保证其上覆土体总重量大于单桩即单个连接组件3上的拔力，并留有满足试验要求的安全裕度；混凝土支撑构件1的厚度需满足试验对其变形量的要求；转接组件2同混凝土支撑构件1的连接需保证连接组件3在最大上拔力的上拔作用下不从混凝土支撑构件1中拔出脱离。
具体地，应在转接组件2安放就位并与连接组件3焊接完成后，再进行混凝土支撑构件1的混凝土浇筑施工，按照设计结构和尺寸浇筑载荷试验土层5下的混凝土支撑构件1，混凝土支撑构件1用于支撑其上部土体，形成将连接组件3底端通过转接组件2锚固于混凝土支撑构件1内部的结构体系。
S3、铺设填土层17：在混凝土支撑构件1的周围场地填土压实并铺设成填土层17；
应使填土层17的顶高程同混凝土支撑构件1的表面齐平，填土层17的压实和平整度要求需满足载荷试验的相关要求。
S4、按照试验规程要求，施工载荷试验土层(5)；
具体地，试验土层填筑尺寸和压实标准根据载荷试验相关规范标准确定，施工过程中应避免施工机械与连接组件3发生碰撞。
S5、布施竖向传力组件4：在载荷试验土层5上依次安装荷载板6、千斤顶7、主梁8和副梁9，将副梁9通过加固组件10与所述连接组件3的第二端固定连接；
具体地，载荷试验土层5根据要求整理完成后，在试验点位置依次安装荷载板6、千斤顶7、主梁8和副梁9；先在连接组件3的顶端焊接加肋钢板11，并确保加肋钢板11的顶部和主梁8顶部平齐，再将加肋钢板11焊接到连接组件3的第二端，穿设于副梁9安装两个U形钢杆13并穿过加肋钢板11上的通孔15，用螺帽14和垫片16将U形钢杆13固定于加肋钢板11上，实现副梁9端部和连接组件3的第二端牢固连接。
所述U形钢杆13的横截面尺寸以及螺纹和配套螺帽14的尺寸根据传力机构单桩抗拔力确定。
S6、进行载荷试验：启动千斤顶7，主梁8和副梁9上提，副梁9将力传递到连接组件3，连接组件3带动锚固在混凝土支撑构件1中的转接组件2上提混凝土支撑构件1，在载荷试验土层5的重力作用下提供阻止混凝土支撑构件1向上运动的抗拔力，千斤顶7向上提受限时对荷载板6产生竖向压力，荷载板6再将竖向压力作用于载荷试验土层5，最终实现了对载荷试验土层5施加大吨位竖向荷载的目的。
土料载荷试验
选取试验场地平面规模为12*16m，厚度为5m的人工碾压土层为试验场地，要求最大竖向荷载为1000吨，则与传统的堆载方式和反力锚桩加载方式相比，测算的数据对比如下：
时间成本：堆载方式沙袋装袋和运输安装需要约为1个月时间，但是载荷试验土层5必须在堆载机构施工前完成；和堆载方式一样，反力锚桩施工必须在载荷试验土层5完成后才能开始，施工和混凝土养护总时间约为3个月；
而本发明的混凝土支撑构件1、转接组件2和连接组件3的施工时间约为15天，只要稍加保护即可开始载荷试验土层5的施工，还可利用这一段时间进行混凝土养护，混凝土支撑构件1的混凝土养护和试验土层的施工可以同时进行，可缩短总的试验周期。
经济成本：堆载方式的人工成本连同加载平台，总成本约为30万左右；反力桩方式的单桩成本约为20万，一次试验4根桩总成本约为80万；
而本发明的一套混凝土支撑构件1、转接组件2和连接组件3总造价约为7～8万，总费用约为30万左右，和堆载方式大体相当。
在试验工作安全性方面：大吨位堆载方式的安全性较差，不管是堆载体施工还是试验过程中均存在有安全隐患，在实际工程中很少采用；而本发明的加载方法是利用试验土层自身的重力来提供反力来源，因此，不管是加载机构本身施工还是试验过程中，本发明的加载方法是安全且有保障的。
综合以上时间成本、经济效益和工作安全性保障等综合考虑，堆载方式和本发明方式经济成本相当，但是堆载方式安全隐患大，且堆载方式的试验工序和时间安排不灵活；反力桩方式和本发明都有很好的安全性，但是试验的时间成本和经济成本均较高，试验的工序安排不灵活。
综合来比较，本发明的大吨位土料载荷试验竖向反力加载装置及其加载方法，相比传统机构和加载方式，在提高工作效率和安全性、降低试验工作时间和经济成本方面具有巨大优势，尤其适用于大型工程、野外综合工作条件较差的情况，还具有安全性高、时间成本低及试验工序和时间安排灵活等特点。
本发明尤其适用于为人工填方工程土料的现场大型载荷试验、直剪试验等试验提供竖向荷载加载机构及大吨位竖向荷载来源，本发明是利用载荷试验土层5的自身重力来提供载荷试验所需大吨位竖向反力，只需在试验土层底部提前施工支撑构件和反力引出的连接机构即可，施工简单快捷。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种大吨位土料载荷试验竖向反力加载装置，其特征在于：包括混凝土支撑构件(1)、4个转接组件(2)、4个连接组件(3)、竖向传力组件(4)和载荷试验土层(5)，所述混凝土支撑构件(1)浇筑于所述载荷试验土层(5)的下方，4个所述转接组件(2)分成两组对称且平行锚固于所述混凝土支撑构件(1)内，任一所述连接组件(3)的第一端与任一所述转接组件(2)连接，任一所述连接组件(3)的第二端与所述竖向传力组件(4)连接；
所述竖向传力组件(4)包括自下而上依次布置的荷载板(6)、千斤顶(7)、主梁(8)和副梁(9)，所述荷载板(6)安装于所述载荷试验土层(5)上，所述副梁(9)的数量为2个，2个所述副梁(9)横跨连接于所述主梁(8)的两端，2个所述副梁(9)的端部分别与4个连接组件(3)的第二端通过加固组件(10)连接。
2.根据权利要求1所述的大吨位土料载荷试验竖向反力加载装置，其特征在于：所述混凝土支撑构件(1)为钢筋混凝土浇筑形成的构件，所述连接组件(3)由实心方钢制成的连接柱。
3.根据权利要求1所述的大吨位土料载荷试验竖向反力加载装置，其特征在于：所述转接组件(2)包括第一转接板(201)和第二转接板(202)，所述第一转接板(201)和第二转接板(202)互相交叉焊接构成十字型转接板，所述第一转接板(201)和第二转接板(202)均由实心方钢制成，所述连接组件(3)的第一端焊接于所述十字型转接板的中心。
4.根据权利要求1所述的大吨位土料载荷试验竖向反力加载装置，其特征在于：所述加固组件(10)包括加肋钢板(11)和锁扣件(12)，所述锁扣件(12)包括U形钢杆(13)和螺帽(14)，所述加肋钢板(11)焊接于所述连接组件(3)的第二端，所述加肋钢板(11)上开设有与所述U形钢杆(13)配合的通孔(15)，所述U形钢杆(13)穿设所述副梁(9)的端部及所述通孔(15)配合所述螺帽(14)实现所述连接组件(3)和所述副梁(9)之间的固定连接。
5.根据权利要求4所述的大吨位土料载荷试验竖向反力加载装置，其特征在于：所述螺帽(14)与所述加肋钢板(11)之间设有垫片(16)。
6.根据权利要求2所述的大吨位土料载荷试验竖向反力加载装置，其特征在于：所述混凝土支撑构件(1)的周侧铺设有填土层(17)。
7.一种大吨位土料载荷试验竖向反力加载方法，其特征在于：采用权利要求1-6任一项所述的加载装置进行加载，包括以下步骤：
S1、安装转接组件(2)和连接组件(3)：在规划好的试验场地上，在载荷试验土层(5)碾压施工前，在载荷试验土层(5)的下方将4个转接组件(2)安放就位，再将连接组件(3)的第一端与所述转接组件(2)的中心焊接连接；
S2、在载荷试验土层(5)的下方浇筑混凝土支撑构件(1)；
S3、铺设填土层(17)：在混凝土支撑构件(1)的周围场地填土压实并铺设成填土层(17)；
S4、按照试验规程要求，施工载荷试验土层(5)；
S5、布施竖向传力组件(4)：在载荷试验土层(5)上依次安装荷载板(6)、千斤顶(7)、主梁(8)和副梁(9)，将副梁(9)通过加固组件(10)与所述连接组件(3)的第二端固定连接；
S6、进行载荷试验：启动千斤顶(7)，主梁(8)和副梁(9)上提，副梁(9)将力传递到连接组件(3)，连接组件(3)带动锚固在混凝土支撑构件(1)中的转接组件(2)上提混凝土支撑构件(1)，在载荷试验土层(5)的重力作用下提供阻止混凝土支撑构件(1)向上运动的抗拔力，千斤顶(7)向上提受限时对荷载板(6)产生竖向压力，荷载板(6)将竖向压力作用于载荷试验土层(5)。
CN202010657321.4A 2020-07-09 2020-07-09 一种大吨位土料载荷试验竖向反力加载装置及其加载方法 Active CN111650047B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010657321.4A CN111650047B (zh) 2020-07-09 2020-07-09 一种大吨位土料载荷试验竖向反力加载装置及其加载方法
US17/353,826 US11698329B2 (en) 2020-07-09 2021-06-22 Vertical counterforce loading device for large-tonnage soil material load test and loading method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010657321.4A CN111650047B (zh) 2020-07-09 2020-07-09 一种大吨位土料载荷试验竖向反力加载装置及其加载方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111650047A true CN111650047A (zh) 2020-09-11
CN111650047B CN111650047B (zh) 2020-12-22

Family

ID=72350269

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010657321.4A Active CN111650047B (zh) 2020-07-09 2020-07-09 一种大吨位土料载荷试验竖向反力加载装置及其加载方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US11698329B2 (zh)
CN (1) CN111650047B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115420630A (zh) * 2022-08-30 2022-12-02 中国水利水电科学研究院 现场载荷和直剪试验复合型竖向加载机构及其加载方法

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107246036A (zh) * 2017-08-04 2017-10-13 侯志远 无码堆地基基础检测装置
CN110749518B (zh) * 2019-10-23 2021-04-27 长沙理工大学 路基动回弹模量的原位测试系统及其测试方法
CN114858621B (zh) * 2022-07-07 2022-09-16 四川省公路规划勘察设计研究院有限公司 一种泥岩现场直剪试验方法与设备
CN114894624B (zh) * 2022-07-14 2022-11-01 浙大城市学院 基于海洋管线群锚作用的拉拔力测量试验装置及测量方法
US11608609B1 (en) * 2022-09-14 2023-03-21 Qingdao university of technology Pile-side lateral static load device
CN117647391B (zh) * 2024-01-30 2024-04-12 合肥工业大学 一种测量树状空间节点受力情况的试验方法

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW580531B (en) * 2002-10-08 2004-03-21 Great Asia Engineering Consult A load test method of foundation piles and device thereof formed by an assembled main beam and aid beam system
JP2011208996A (ja) * 2010-03-29 2011-10-20 Taisei Corp 載荷試験システム
CN103061360A (zh) * 2012-12-05 2013-04-24 中国五冶集团有限公司 一种大吨位静载试验加力系统
CN104215515A (zh) * 2014-09-17 2014-12-17 中国地质大学（武汉） 一种自反力式深孔岩基载荷试验装置及其试验方法
CN204116201U (zh) * 2014-09-02 2015-01-21 武汉二航路桥特种工程有限责任公司 一种室外梁体试验反力系统
CN106153443A (zh) * 2016-08-19 2016-11-23 上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司 一种加载配重装置及其加载方法
CN206095589U (zh) * 2016-06-28 2017-04-12 浙江工业大学 结构试验加载反力架的调节装置
CN206512764U (zh) * 2017-02-22 2017-09-22 中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司 一种于桩顶施加垂直荷载的水平静载试验系统
CN207672637U (zh) * 2017-12-29 2018-07-31 邯郸市绿园建筑工程检测有限公司 超大吨位静载试验用锚桩反力装置
CN108487341A (zh) * 2018-06-21 2018-09-04 广州市汇富盈投资有限公司 一种大吨位静载试验反力结构及静载试验装置
CN110241866A (zh) * 2019-05-24 2019-09-17 中铁大桥局集团第五工程有限公司 一种大吨位试桩通用反力装置及辅助反力装置
CN210071489U (zh) * 2019-05-26 2020-02-14 福建省交设工程试验检测有限公司 一种锚杆拉拔力检测的反力装置
CN210243371U (zh) * 2019-07-15 2020-04-03 广东成信建设工程质量检测有限公司 一种混凝土和钢筋混凝土管外压荷载测试反力架

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7201060B2 (en) * 2000-07-18 2007-04-10 Georgia Tech Research Corp. Apparatus and method for determining in situ pore fluid and soil properties using multi-sensor measurement systems
US20080276715A1 (en) * 2007-04-30 2008-11-13 Louis Tombazzi Handrail testing device

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW580531B (en) * 2002-10-08 2004-03-21 Great Asia Engineering Consult A load test method of foundation piles and device thereof formed by an assembled main beam and aid beam system
JP2011208996A (ja) * 2010-03-29 2011-10-20 Taisei Corp 載荷試験システム
CN103061360A (zh) * 2012-12-05 2013-04-24 中国五冶集团有限公司 一种大吨位静载试验加力系统
CN204116201U (zh) * 2014-09-02 2015-01-21 武汉二航路桥特种工程有限责任公司 一种室外梁体试验反力系统
CN104215515A (zh) * 2014-09-17 2014-12-17 中国地质大学（武汉） 一种自反力式深孔岩基载荷试验装置及其试验方法
CN206095589U (zh) * 2016-06-28 2017-04-12 浙江工业大学 结构试验加载反力架的调节装置
CN106153443A (zh) * 2016-08-19 2016-11-23 上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司 一种加载配重装置及其加载方法
CN206512764U (zh) * 2017-02-22 2017-09-22 中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司 一种于桩顶施加垂直荷载的水平静载试验系统
CN207672637U (zh) * 2017-12-29 2018-07-31 邯郸市绿园建筑工程检测有限公司 超大吨位静载试验用锚桩反力装置
CN108487341A (zh) * 2018-06-21 2018-09-04 广州市汇富盈投资有限公司 一种大吨位静载试验反力结构及静载试验装置
CN110241866A (zh) * 2019-05-24 2019-09-17 中铁大桥局集团第五工程有限公司 一种大吨位试桩通用反力装置及辅助反力装置
CN210071489U (zh) * 2019-05-26 2020-02-14 福建省交设工程试验检测有限公司 一种锚杆拉拔力检测的反力装置
CN210243371U (zh) * 2019-07-15 2020-04-03 广东成信建设工程质量检测有限公司 一种混凝土和钢筋混凝土管外压荷载测试反力架

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张中元: "高速公路路基平板载荷试验研究", 《华东公路》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115420630A (zh) * 2022-08-30 2022-12-02 中国水利水电科学研究院 现场载荷和直剪试验复合型竖向加载机构及其加载方法

Also Published As

Publication number Publication date
US11698329B2 (en) 2023-07-11
US20220011205A1 (en) 2022-01-13
CN111650047B (zh) 2020-12-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111650047B (zh) 一种大吨位土料载荷试验竖向反力加载装置及其加载方法
CN109356210B (zh) 一种桩基建筑物纠倾截桩托换限位结构及其施工方法
CN102518051B (zh) 一种桥墩偏位纠正与加固系统
CN209243794U (zh) 一种桩基建筑物纠倾截桩托换限位结构
CN101876160A (zh) 用于软土地基现场浇注混凝土连续梁桥支架的安装方法
CN207812523U (zh) 锚杆静压桩施工装置
CN201770942U (zh) 用于软土地基现场浇注混凝土连续梁桥支架
CN110700332A (zh) 一种既有建筑加固桩基静载试验反力装置及其试验方法
CN104878786A (zh) 斜直交替群桩-土-结构相互作用实验模型
CN102720208A (zh) 一种用于陆地上的风力发电机的塔架基础
CN111809654A (zh) 一种装配化压重式塔吊基础结构
CN110206020B (zh) 预制雪花型混凝土钢板桩及其施工方法
CN206844181U (zh) 整体式散体吨袋堆载装置
CN215801842U (zh) 一种地基于基下组合结构的工程桩静载试验装置
CN206616602U (zh) 一种室外施工电梯基础加固装置
CN215330069U (zh) 一种管桩抗压试验装置
CN105544400B (zh) 一种基于利用集装箱进行应急桥梁临时桥墩建造的方法
CN113279423A (zh) 一种预制柱墩及后浇条形基础梁装配整体施工方法
CN207079642U (zh) 一种建筑物防倾斜装置
CN213267983U (zh) 一种装配组合式塔机基础
CN115420630B (zh) 现场载荷和直剪试验复合型竖向加载机构及其加载方法
CN110905009A (zh) 设副支墩的8500吨级基桩静载试验压重平台及搭建方法
CN214940351U (zh) 一种塔吊基础
CN210369074U (zh) 一种整体式钢结构框架压重堆载体
CN211421199U (zh) 双向延伸设副支墩的8500吨级基桩静载试验压重平台

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant