CN112359887A - 一种基于大型设备的浅地基承载力试验装置及方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于大型设备的浅地基承载力试验装置，包括载荷板，所述载荷板置于地基表面，所述载荷板的顶部固定连接有千斤顶，所述千斤顶侧壁连接有驱动机构，所述千斤顶的活动端连接有主梁，所述主梁的顶部设置有横梁，所述横梁的顶部设置有竹跳板，所述竹跳板的顶部设置有重力装配，所述载荷板四周且位于地基表面安装有基准梁，所述基准梁表面设置有沉降测量机构；采用试验现场的大型设备作为重力装配，无需使用沙袋砝码，不仅简化了试验步骤，同时提高了试验的应用性，降低了局限性，避免了因现场环境的限制造成沙袋砝码无法进入试验场所的目的。
Description
技术领域
本发明属于浅地基承载力试验技术领域，特别涉及一种基于大型设备的浅地基承载力试验装置及方法。
背景技术
为了确定地基土承载力、弹性模量、基床反力系数以及估算地基土的不排水抗剪强度，需要进行地基承载力试验，浅地基承载力试验适用于确定浅部地基土层的承压板下应力主要影响范围内的承载力和变形参数。
以前在做浅地基承载力时采用堆载法，先是选定试验点，然后是搭建反力平台，在平台上面堆加砝码(或混凝土预制块)的办法，但是这种方式存在以下问题：1、此法要用到砝码，砝码一个就是一吨重，体积又大，要用到大货车运输、大吊车吊装、租赁砝码，受到现场环境的限制制约，大吊车可能无法到达试验场所；2、整个试验要付砝码(预制块)租赁费、货车台班费、吊车台班费、起重工劳务费等，增加了试验成本。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足，提供了一种基于大型设备的浅地基承载力试验装置，具体技术方案如下：
一种基于大型设备的浅地基承载力试验装置，包括载荷板，所述载荷板置于地基表面，所述载荷板的顶部固定连接有千斤顶，所述千斤顶侧壁连接有驱动机构，所述千斤顶的活动端连接有主梁，所述主梁的顶部设置有横梁，所述横梁的顶部设置有竹跳板，所述竹跳板的顶部设置有重力装配，所述载荷板四周且位于地基表面安装有基准梁，所述基准梁表面设置有沉降测量机构。
进一步的，所述重力装配包括挖掘机、强夯机、推土机和钻孔机，所述沉降测量机构包括电子百分表。
进一步的，所述电子百分表的数量至少为四个，所述电子百分表位于所述千斤顶两侧且均匀分布于所述基准梁的表面。
进一步的，所述电子百分表的侧部设置有磁铁扣，所述磁铁扣与所述基准梁表面配合吸附。
进一步的，所述驱动机构包括高压油管、移动泵站以及静载测力仪，所述千斤顶通过高压油管与移动泵站连接，所述移动泵站电性连接有静载测力仪。
进一步的，所述高压油管表面连接有压力表。
一种基于大型设备的浅地基承载力的试验方法，所述试验方法包括以下步骤：
S1、安装载荷板：
确定实验点，标出试验点中心位置，人工挖孔灌注墩基孔底；
用粗砂、中砂或者混合的其中一种方式对墩基础进行找平并在砂石地基基础底部进行整平；
选择合适的载荷板，用拉线法找出试验中心点，将载荷板安装于试验中心点处并且紧靠载荷板周围外侧的土层高度不少于80cm处，保持载荷板的水平居中；
S2、组装承载组件：
将千斤顶安装在载荷板表面中心处，在载荷板四周的地基表面铺设安装具有一定刚度的基准梁；
将预备好的电子百分表通过磁铁扣与基准梁吸附连接，且电子百分表等距分布于基准梁表面，将电子百分表的测量端与载荷板顶部接触，测量过程中通过测量端的微小直线移动通过齿轮放大并显示，从而获取沉降数值；
将电子百分表通过数据线与数据控制盒连接，数据控制盒可通过无线传输将数据传输给试验主机，将试验主机置于离试验点较远位置；
将移动泵站推至靠近试验点处，并且通过装有压力表的高压油管将移动泵站和千斤顶连接；
对千斤顶进行加载；
将主梁安装于千斤顶的活动端，将横梁安装于主梁顶部并且在主梁的顶部设置纵横分布均匀的竹跳板，并保证竹跳板不会脱离横梁的顶部；
将辅助支撑梁置于主梁两侧且位于横梁下方，辅助支撑梁底部与地基连接，辅助支撑梁顶部与横梁接触且不超出横梁外壁；
S3、确定重力装配并放置：
获取试验现场的大型设备挖掘机和强夯机的重量并且试验需求选择合适重量的大型设备；
将上述选择好的大型设备作为重力装配并自行移动至试验现场，采用吊挂或者铺设移动轨迹自行移动方式将大型设备置于竹跳板顶部。
其中，所述对千斤顶进行加载具体的为：将预备好的静载测力仪与移动泵站连接并且将静载测力仪置于试验点较远处，通过静载测力仪对移动泵站进行驱动，从而加载千斤顶。
其中，所述获取试验现场的大型设备的重量并且试验需求选择合适重量的大型设备具体的为：预先对现场大型设备重量进行统计并录入试验主机；将千斤顶的参数输入试验主机内，通过试验主机排列组合计算适合试验的单一大型设备或者多个大型设备的组合方案；现场选取试验主机所得出方案的大型设备。
本发明的有益效果是：
1、采用试验现场的大型设备作为重力装配，无需使用沙袋砝码，不仅简化了试验步骤，同时提高了试验的应用性，降低了局限性，避免了因现场环境的限制造成沙袋砝码无法进入试验场所的目的，此外，大型设备本身便具有移动性，自身便可移动到试验点，且可随时移动，提高了试验的灵活性，满足了对试验点随时更改和增减，且通过使用试验现场的大型设备便无需使用沙袋砝码，也降低了试验成本；
2、采用移动泵站和静载测力仪，移动泵站和静载测力仪不仅能够方便进行移动操作，提高试验的灵活性，同时能够满足试验的远程控制，能够与试验地点保持一定距离，提高试验的安全性，减少安全隐患，同时也方便配合试验点的更改。
附图说明
图1示出了背景技术中所提及的浅层平板载荷试验装置结构示意图；
图2示出了本发明的试验装置结构示意图；
图中所示：1、载荷板；2、地基；3、千斤顶；4、主梁；5、横梁；6、竹跳板；7、基准梁；8、电子百分表；9、高压油管；10、移动泵站；11、静载测力仪；12、压力表；13、沙袋；14、手动油泵。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图2所示，一种基于大型设备的浅地基承载力试验装置，包括载荷板1，载荷板1采用直径为800mm的刚性板，所述载荷板1置于地基2表面，安装载荷板1的地基2是整平过的地基2，符合试验要求，以便操作和保证有足够和均衡的反力，所述载荷板1的顶部固定连接有千斤顶3，千斤顶3采用的是2000kN油压千斤顶，千斤顶3的容许压力大于最大加载时压力的1.2倍；
所述千斤顶3侧壁连接有驱动机构，所述千斤顶3的活动端连接有主梁4，所述主梁4的顶部设置有横梁5，所述横梁5的顶部设置有竹跳板6，竹跳板6均匀分布在横梁5上，协助横梁5受力均匀，所述竹跳板6的顶部设置有重力装配，所述重力装配包括挖掘机、强夯机、推土机和钻孔机，所述载荷板1四周且位于地基2表面安装有基准梁7，所述基准梁7表面设置有沉降测量机构；
采用试验现场的大型设备作为重力装配，无需使用沙袋砝码，不仅简化了试验步骤，同时提高了试验的应用性，降低了局限性，避免了因现场环境的限制造成沙袋砝码无法进入试验场所的目的，此外，大型设备本身便具有移动性，自身便可移动到试验点，且可随时移动，提高了试验的灵活性，满足了对试验点随时更改和增减，且通过使用试验现场的大型设备便无需使用沙袋砝码，也降低了试验成本；
采用移动泵站和静载测力仪，移动泵站和静载测力仪不仅能够方便进行移动操作，提高试验的灵活性，同时能够满足试验的远程控制，能够与试验地点保持一定距离，提高试验的安全性，减少安全隐患，同时也方便配合试验点的更改。
如图2所示，所述沉降测量机构包括电子百分表8，电子百分表8采用的是量程为50mm电子百分表测量，其分辨力不小于0.01mm，所述电子百分表8的数量至少为四个，所述电子百分表8位于所述千斤顶3两侧且均匀分布于所述基准梁7的表面，采用多个电子百分表8并均匀分布方便进行多组数据的对比，提高测量的准确性，基准梁7具有一定的刚性；
作为上述技术方案的改进，所述电子百分表8的侧部设置有磁铁扣，所述磁铁扣与所述基准梁7表面配合吸附，磁铁扣能够磁吸于基准梁7的表面，方便电子百分表8的安装与拆卸。
如图2所示，所述驱动机构包括高压油管9、移动泵站10以及静载测力仪11，所述千斤顶3通过高压油管9与移动泵站10连接，移动泵站10、高压油管9的容许压力分别大于最大加载时压力的1.2倍，所述移动泵站10电性连接有静载测力仪11，和现有浅层平板载荷试验装置(图1示)相比，采用移动泵站10和静载测力仪11代替原有的手动油泵14，不仅方便远程控制，提高试验的自动化，降低人为手动操作，同时能够提高操作的安全性；
作为上述技术方案的改进，所述高压油管9表面连接有压力表12，压力表用于示出压力值，千斤顶3的合力通过测点中心，压力值由经过标定的压力表12给出，再由千斤顶3的标定曲线换算成荷载值，压力表12精度不小于0.4级。
一种基于大型设备的浅地基承载力的试验方法，所述试验方法包括以下步骤：
S1、安装载荷板：
确定实验点，标出试验点中心位置，人工挖孔灌注墩基孔底；
用粗砂、中砂或者混合的其中一种方式对墩基础进行找平并在砂石地基基础底部进行整平；
选择合适的载荷板，用拉线法找出试验中心点，将载荷板安装于试验中心点处并且紧靠载荷板周围外侧的土层高度不少于80cm处，保持载荷板的水平居中；
S2、组装承载组件：
将千斤顶安装在载荷板表面中心处，在载荷板四周的地基表面铺设安装具有一定刚度的基准梁；
将预备好的电子百分表通过磁铁扣与基准梁吸附连接，且电子百分表等距分布于基准梁表面，将电子百分表的测量端与载荷板顶部接触，测量过程中通过测量端的微小直线移动通过齿轮放大并显示，从而获取沉降数值；
将电子百分表通过数据线与数据控制盒连接，数据控制盒可通过无线传输将数据传输给试验主机，将试验主机置于离试验点较远位置；
将移动泵站推至靠近试验点处，并且通过装有压力表的高压油管将移动泵站和千斤顶连接；
对千斤顶进行加载；
将主梁安装于千斤顶的活动端，将横梁安装于主梁顶部并且在主梁的顶部设置纵横分布均匀的竹跳板，并保证竹跳板不会脱离横梁的顶部；
将辅助支撑梁置于主梁两侧且位于横梁下方，辅助支撑梁底部与地基连接，辅助支撑梁顶部与横梁接触且不超出横梁外壁；
S3、确定重力装配并放置：
获取试验现场的大型设备挖掘机和强夯机的重量并且试验需求选择合适重量的大型设备；
将上述选择好的大型设备作为重力装配并自行移动至试验现场，采用吊挂或者铺设移动轨迹自行移动方式将大型设备置于竹跳板顶部。
其中，所述对千斤顶进行加载具体的为：将预备好的静载测力仪与移动泵站连接并且将静载测力仪置于试验点较远处，通过静载测力仪对移动泵站进行驱动，从而加载千斤顶。
其中，所述获取试验现场的大型设备的重量并且试验需求选择合适重量的大型设备具体的为：
预先对现场大型设备重量进行统计并录入试验主机；
将千斤顶的参数输入试验主机内，通过试验主机排列组合计算适合试验的单一大型设备或者多个大型设备的组合方案；
现场选取试验主机所得出方案的大型设备。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种基于大型设备的浅地基承载力试验装置，其特征在于：包括载荷板(1)，所述载荷板(1)置于地基(2)表面，所述载荷板(1)的顶部固定连接有千斤顶(3)，所述千斤顶(3)侧壁连接有驱动机构，所述千斤顶(3)的活动端连接有主梁(4)，所述主梁(4)的顶部设置有横梁(5)，所述横梁(5)的顶部设置有竹跳板(6)，所述竹跳板的顶部设置有重力装配，所述载荷板(1)四周且位于地基(2)表面安装有基准梁(7)，所述基准梁(7)表面设置有沉降测量机构。
2.根据权利要求1所述的一种基于大型设备的浅地基承载力试验装置，其特征在于：所述重力装配包括挖掘机、强夯机、推土机和钻孔机，所述沉降测量机构包括电子百分表(8)。
3.根据权利要求2所述的一种基于大型设备的浅地基承载力试验装置，其特征在于：所述电子百分表(8)的数量至少为四个，所述电子百分表(8)位于所述千斤顶(3)两侧且均匀分布于所述基准梁(7)的表面。
4.根据权利要求3所述的一种基于大型设备的浅地基承载力试验装置，其特征在于：所述电子百分表(8)的侧部设置有磁铁扣，所述磁铁扣与所述基准梁(7)表面配合吸附。
5.根据权利要求1所述的一种基于大型设备的浅地基承载力试验装置，其特征在于：所述驱动机构包括高压油管(9)、移动泵站(10)以及静载测力仪(11)，所述千斤顶(3)通过高压油管(9)与移动泵站(10)连接，所述移动泵站(10)电性连接有静载测力仪(11)。
6.根据权利要求5所述的一种基于大型设备的浅地基承载力试验装置，其特征在于：所述高压油管(9)表面连接有压力表(12)。
7.一种基于大型设备的浅地基承载力的试验方法，其特征在于：所述试验方法包括以下步骤：
S1、安装载荷板：
确定实验点，标出试验点中心位置，人工挖孔灌注墩基孔底；
用粗砂、中砂或者混合的其中一种方式对墩基础进行找平并在砂石地基基础底部进行整平；
选择合适的载荷板，用拉线法找出试验中心点，将载荷板安装于试验中心点处并且紧靠载荷板周围外侧的土层高度不少于80cm处，保持载荷板的水平居中；
S2、组装承载组件：
将千斤顶安装在载荷板表面中心处，在载荷板四周的地基表面铺设安装具有一定刚度的基准梁；
将预备好的电子百分表通过磁铁扣与基准梁吸附连接，且电子百分表等距分布于基准梁表面，将电子百分表的测量端与载荷板顶部接触，测量过程中通过测量端的微小直线移动通过齿轮放大并显示，从而获取沉降数值；
将电子百分表通过数据线与数据控制盒连接，数据控制盒可通过无线传输将数据传输给试验主机，将试验主机置于离试验点较远位置；
将移动泵站推至靠近试验点处，并且通过装有压力表的高压油管将移动泵站和千斤顶连接；
对千斤顶进行加载；
将主梁安装于千斤顶的活动端，将横梁安装于主梁顶部并且在主梁的顶部设置纵横分布均匀的竹跳板，并保证竹跳板不会脱离横梁的顶部；
将辅助支撑梁置于主梁两侧且位于横梁下方，辅助支撑梁底部与地基连接，辅助支撑梁顶部与横梁接触且不超出横梁外壁；
S3、确定重力装配并放置：
获取试验现场的大型设备挖掘机和强夯机的重量并且试验需求选择合适重量的大型设备；
将上述选择好的大型设备作为重力装配并自行移动至试验现场，采用吊挂或者铺设移动轨迹自行移动方式将大型设备置于竹跳板顶部。
8.根据权利要求7所述的一种基于大型设备的浅地基承载力的试验方法，其特征在于，所述对千斤顶进行加载具体的为：将预备好的静载测力仪与移动泵站连接并且将静载测力仪置于试验点较远处，通过静载测力仪对移动泵站进行驱动，从而加载千斤顶。
9.根据权利要求7所述的一种基于大型设备的浅地基承载力的试验方法，其特征在于，所述获取试验现场的大型设备的重量并且试验需求选择合适重量的大型设备具体的为：
预先对现场大型设备重量进行统计并录入试验主机；
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