CN112376630A - 一种用于测试桩基下拉载荷的试验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于测试桩基下拉载荷的试验装置，包括反力梁、反力桩、试桩、测力装置和连接构件；所述反力梁水平横置，由至少两根反力桩支撑；所述反力桩桩端深入至设计持力层，各桩顶标高相同；所述反力梁中部无接触地竖直贯穿一连接构件，连接构件下端与所述试桩固定连接；所述测力装置置于所述反力梁之上，连接构件同时无接触地贯穿所述测力装置并与承压板固定，所述承压板压在所述测力装置上，试桩所受荷载通过连接构件作用于测力装置。本发明可用于长期观测、准确性高、能够同时确定负摩阻力和中性点位置。

Description

一种用于测试桩基下拉载荷的试验装置及方法

技术领域

本发明涉及一种用于测试桩基下拉载荷的试验装置及方法，属于建筑工程技术领域。

背景技术

当桩周土为回填土、软弱土层、湿陷性黄土、欠固结土、液化土层等不良土体，或由于地下水位下降，桩周土体发生下沉，一旦桩周土体沉降大于桩身沉降，将产生负摩阻力，进而增加作用于桩身的竖向荷载，如果在工程设计中未考虑负摩阻力的影响，将会不同程度地引起桩基础的附加沉降以及建筑结构的不均匀变形，进一步造成桩端屈服变形甚至引起自身结构破坏。

桩身负摩阻力现场测试采用桩身竖向应力应变测试，即沿着试桩桩身的不同部位埋设应力应变计，根据频率值变化，计算出桩身不同断面处的轴力，若产生负摩阻力，轴力将随着深度增加而增长，轴力最大位置即为中性点位置。

目前桩身应力应变检测一般采用应变式传感器或钢弦式传感器，测试元件易于安装，成本较低，但是电测元件易产生零点漂移，实测误差较大；测试元件依附于桩身，同时信号线的埋设以及成桩过程都将直接影响传感器的成活率，对测试结果的可靠性和精度直接造成影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种可用于长期观测、准确性高、能够同时确定负摩阻力和中性点位置的桩基下拉荷载试验装置及安装方法。

本发明采取以下技术方案：

一种用于测试桩基下拉载荷的试验装置，包括反力梁1、反力桩2、试桩3、测力装置4和连接构件5；所述反力梁1水平横置，由至少两根反力桩2支撑；所述反力桩2桩端深入至设计持力层，各桩顶标高相同；所述反力梁2中部无接触地竖直贯穿一连接构件5，连接构件下端与所述试桩3固定连接；所述测力装置4置于所述反力梁1之上，连接构件5同时无接触地贯穿所述测力装置4并与承压板固定，所述承压板压在所述测力装置4上，试桩3所受荷载通过连接构件5作用于测力装置。

优选的，所述多跟所述反力梁1水平面内可呈线状、多边形等不同形状布置。

进一步的，反力梁1一端与反力桩2的桩顶固定；另一端为自由端，搁置在反力桩2的桩顶上。

进一步的，所述反力桩2顶端高于试桩3。

进一步的，所述测力装置4正中间呈空心，位于反力梁上方，并位于试桩正上方。

一种用于测试桩基下拉载荷的试验方法，采用上述任意一项所述的试验装置；安装包括以下步骤：

S1.施工反力桩2和试桩3，打桩至设计标高，反力桩2桩顶标高相同，试桩3桩顶标高略低于反力桩2，保证反力梁高于试桩桩顶；

S2.试桩3桩顶与连接构件5下端固定；

S3.通过吊装设备，吊装反力梁1架设在反力桩2之上，反力梁1一端与反力桩2的桩顶焊接，一端自由；连接构件5穿越反力梁1，并且不可与反力梁1接触；

S4.测力装置4套设于连接构件5之上，连接构件5上端置于测力装置4上方，试桩3所受荷载通过连接构件5作用于测力装置。

进一步的，试桩3为灌注桩，固定连接采用植筋锚固。

进一步的，试桩3为管桩，连接构件5采用螺杆、螺母和承压板进行封板锚固，安装顺序为承压板开设孔洞，螺杆穿过承压板后采用螺母固定，承压板与管桩法兰盘焊接，螺母一侧位于承压板下方，管桩内部。

进一步的，布设多根试桩时，反力梁叠加放置，上层反力梁下部一端焊接固定、另一端自由。

一种用于测试桩基下拉载荷的试验方法，采用上述的试验装置；所述试桩3位于反力桩中间，根据测试目的设置不同桩长和数量，通过联立求解多元方程组，计算下拉荷载、负摩阻力、中性点范围或位置。

优选的，试验完成后反力桩不拆除，继续作为工程桩使用，反力梁拆除后重复利用。

本发明的有益效果在于：

1)利用场地工程桩作为反力桩进行测试，测试结束后拆除反力梁，反力桩可继续作为工程桩使用，反力梁可重复利用，降低现场试验成本；

2)采用测力装置，不仅提高测试精度，可满足长期测试需求，并且利用测力装置具备空心结构的特征，简化测力装置与试桩、反力梁的连接节点安装，测力装置呈受压状态，保证连接可靠，通过不同桩长试桩设置，可同时确定负摩阻力和中性点位置。

3)可避免电测元件易产生零点漂移，实测误差小；同时，测试元件无需依附于桩身，可避免信号线埋设以及成桩过程对传感器的影响，提高传感器存活率的成活率，可用于长期观测，对测试结果的可靠性和精度都有显著提升。

附图说明

图1是本发明用于测试桩基下拉载荷的试验装置的立剖面示意图。

图2是本发明用于测试桩基下拉载荷的试验装置的平剖面示意图。

图3是本发明用于测试桩基下拉载荷的试验装置安装流程示意图。

图4是连接构件穿越测力装置和反力梁的示意图，其中(a)部分表示封板锚固，(b)部分表示植筋锚固。

图中，1.反力梁，2.反力桩，3.试桩，4.测力装置，5.连接构件。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。

实施例一：

如图1，本实施例具体涉及一种用于测试桩基下拉荷载的试验装置及安装方法，该试验装置包括反力梁1、反力桩2、试桩3、测力装置4和连接构件5。

如图2，本实施例设置4根反力桩2，反力桩桩型为管桩，呈正方形布置；5根反力梁1，反力梁1采用双拼H型钢(也可采用工字钢、槽钢等钢材，单根钢材需开设孔洞，允许连接构件5穿过)；5根试桩3，试桩桩型为管桩，试桩桩长呈等差数列增加，分别位于反力梁1的正中间下方位置；测力装置4采用锚索计；连接构件5由螺杆、螺母、承压板组成，本实施例布置形式实现反力桩利用最大化，测试装置布置形式包括但不限于此。

如图3，本实施例的步骤包括：

S1.施工4根反力桩2和试桩3，打桩至设计标高，反力桩2桩顶标高相同，试桩3桩顶标高略低于反力桩2，保证反力梁高于试桩桩顶；

S2.试桩3桩顶与连接构件5下端固定，试桩3为管桩，连接构件5采用螺杆、螺母和承压板进行封板锚固，安装顺序为承压板开设孔洞，螺杆穿过承压板后采用螺母固定，承压板与管桩法兰盘焊接，螺母一侧位于承压板下方，管桩内部；

S3.通过吊装设备，吊装反力梁1架设在反力桩2之上，先吊装一组对边的2根反力梁1，反力梁1一端与反力桩2的桩顶焊接，一端自由，然后吊装另一组对边的2根反力梁1，置于第一组反力梁1之上，最后吊装斜对角的1根反力梁，置于第二组反力梁1之上，上层反力梁与下层反力梁一端焊接、一端自由；本实施例反力梁1采用双拼型钢，连接构件5穿越反力梁1，并且不可与反力梁1接触，如图4所示；

S4：测力装置4套设于连接构件5之上，测力装置4上方设置承压板，承压板之上通过螺母与螺杆固定，试桩3所受荷载通过连接构件5作用于测力装置。

在此实施例中，所述试桩3位于反力桩中间，根据测试目的设置不同桩长和数量，通过联立求解多元方程组，计算下拉荷载、负摩阻力、中性点范围或位置。

在此实施例中，试验完成后反力桩不拆除，继续作为工程桩使用，反力梁拆除后重复利用。

对比实施例：

为了更加充分的说明本申请的优越性，以下为用于对比的实施例。公开号为CN205530394U的在先公开的专利文献，作为对比实施例。该方案与本申请同属桩侧负摩阻力测试装置，利用场地工程桩作为反力桩进行测试，测试结束后拆除反力梁，反力桩可继续作为工程桩使用，降低现场试验成本，但是结构特点及功能目的均不同，主要为：

1)结构特点不同：

本申请中，测力计由受拉改为受压，对比实施例中1中应力计一端连接基准梁，另一端连接试桩(应力计3竖向设置并同基准梁1的下表面固定连接，0024在基准梁1的下表面吊挂应力计3)，一方面现场测试荷载远大于模型试验，受拉连接节点复杂，强度也难以保证，另一方面采用应力计，本质上未能解决成活率与误差较大问题。为解决以上两个技术问题，本实施例中采用测力计，其稳定好、抗干扰能力强、密封可靠，保证了测试精度和长期观测要求，测力装置通常为锚索计，中间呈空心，安装工艺可实现测力计受压，连接结构简单、可靠，相应地为满足测力计受压，允许连接构件穿越反力梁。

在对比实施例中，于桩顶设置有一桩头，该桩头同应力计3的下端相连接，可实施性对同领域工程人员并不具体，本申请中无需设置桩头，连接方式包括但不限于封板锚固(试桩为管桩)和植筋锚固(试桩为灌注桩)，如图4所示。

2)功能目的不同：该对比实施例中，测试桩4桩端压至软弱土层中负摩阻力中性点以下约20cm……，故在测试桩4压至预定位置后将其提至负摩阻力中性点，形成吊脚桩，首先工程实际中中性点位置是未知的，应是测试对象，并且该对比实施例设置单根测试桩，测得的是全桩承担的下拉荷载，通过计算仅能得到所有地层的平均负摩阻力。为满足确定不同土层的负摩阻力和中性点位置两个测试目的，本申请中设置不同桩长的试桩，通过联立求解多元方程组，计算中性点深度和负摩阻力。

综上，相较于该对比实施例，本申请通过改进测试装置及安装工艺，实现长期观测、提高测试准确性，并能够同时确定负摩阻力和中性点位置。

以上是本发明的优选实施例，本领域普通技术人员还可以在此基础上进行各种变换或改进，在不脱离本发明总的构思的前提下，这些变换或改进都应当属于本发明要求保护的范围之内。

Claims (11)

1.一种用于测试桩基下拉载荷的试验装置，其特征在于：

包括反力梁(1)、反力桩(2)、试桩(3)、测力装置(4)和连接构件(5)；

所述反力梁(1)水平横置，由至少两根反力桩(2)支撑；所述反力桩(2)桩端深入至设计持力层，各桩顶标高相同；

所述反力梁(2)中部无接触地竖直贯穿一连接构件(5)，连接构件下端与所述试桩(3)固定连接；

所述测力装置(4)置于所述反力梁(1)之上，连接构件(5)同时无接触地贯穿所述测力装置(4)并与承压板固定，所述承压板压在所述测力装置(4)上，试桩(3)所受荷载通过连接构件(5)作用于测力装置。

2.如权利要求1所述的用于测试桩基下拉载荷的试验装置，其特征在于：所述多根反力梁(1)水平面内呈线状、多段线状、或多边形状布置。

3.如权利要求1或2所述的用于测试桩基下拉载荷的试验装置，其特征在于：反力梁(1)一端与反力桩(2)的桩顶固定；另一端为自由端，搁置在反力桩(2)的桩顶上。

4.如权利要求1或2所述的用于测试桩基下拉载荷的试验装置，其特征在于：所述反力桩(2)顶端高于试桩(3)。

5.如权利要求1或2所述的用于测试桩基下拉载荷的试验装置，其特征在于：所述测力装置(4)正中间呈空心，位于反力梁上方，并位于试桩正上方。

6.一种用于测试桩基下拉载荷的试验方法，其特征在于：采用权利要求1-5中任意一项所述的试验装置；安装包括以下步骤：

S1.施工反力桩(2)和试桩(3)，打桩至设计标高，反力桩(2)桩顶标高相同，试桩(3)桩顶标高低于反力桩(2)设定距离，保证反力梁高于试桩桩顶；

S2.试桩(3)桩顶与连接构件(5)下端固定；

S3.通过吊装设备，吊装反力梁(1)架设在反力桩(2)之上，反力梁(1)一端与反力桩(2)的桩顶焊接，一端自由；连接构件(5)穿越反力梁(1)，并且不可与反力梁(1)接触；

S4.测力装置(4)套设于连接构件(5)之上，连接构件(5)上端置于测力装置(4)上方，试桩(3)所受荷载通过连接构件(5)作用于测力装置。

7.如权利要求6所述的用于测试桩基下拉载荷的试验方法，其特征在于：步骤S2中，试桩(3)为灌注桩，固定连接采用植筋锚固。

8.如权利要求6所述的用于测试桩基下拉载荷的试验方法，其特征在于：步骤S2中，试桩(3)为管桩，连接构件(5)采用螺杆、螺母和承压板进行封板锚固，安装顺序为承压板开设孔洞，螺杆穿过承压板后采用螺母固定，承压板与管桩法兰盘焊接，螺母一侧位于承压板下方，管桩内部。

9.如权利要求6所述的用于测试桩基下拉载荷的试验方法，其特征在于：步骤S3中，布设多根试桩时，反力梁叠加放置，上层反力梁下部一端焊接固定、另一端自由。

10.一种用于测试桩基下拉载荷的试验方法，其特征在于：采用权利要求2中所述的试验装置；所述试桩(3)位于反力桩中间，根据测试目的设置不同桩长和数量，通过联立求解多元方程组，计算下拉荷载、负摩阻力、中性点范围或位置。

11.如权利要求10所述的用于测试桩基下拉载荷的试验方法，其特征在于：试验完成后反力桩不拆除，继续作为工程桩使用，反力梁拆除后重复利用。

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