CN112962684A - 一种检测混凝土桩抗震效果的拟静力试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种检测混凝土桩抗震效果的拟静力试验装置,包括反力架、反力墙、径向作动器、混凝土桩固定底座、上承台、千斤顶;上承台的顶部连接有上承台盖板,千斤顶的伸缩端固定有加劲板;上承台盖板与所述加劲板之间通过转动铰支座连接;反力架的顶部可靠的连接有反力梁,千斤顶上部固定有含轴承滚动装置,含轴承滚动装置包括基座和至少两个滚动轴,基座固定在千斤顶上部且其上至少设有两对轴承座,每个滚动轴的两端通过轴承安装在对应的轴承座内,滚动轴的滚动方向与径向作动器的伸缩方向一致,反力梁的下端与所述滚动轴相接触,滚动轴可沿反力梁水平方向任意滚动。本装置在试验过程中千斤顶的顶部不易发生卡滞,具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于建筑结构力学试验技术领域,尤其涉及一种检测混凝土桩抗震效果的拟静力试验装置。
背景技术
预应力混凝土管桩竖向承载力高、成桩质量可靠、施工方便、经济性好,目前已广泛应用于工业民用建筑,同时也吸引大量学者研究其承载性能,尤其在地震作用下其抗震性能。目前研究管桩抗震性能主要采用拟静力试验,而在拟静力试验中,在往复荷载作用下轴力会由于偏心作用产生不利的附加弯矩。为尽可能降低这种P-Δ效应带来的不利影响,保证轴压荷载能一直加载至桩身截面形心为管桩拟静力试验设计的关键部分。
在目前所设计的管桩拟静力试验中,施加轴向压力时一般直接将千斤顶设置在桩身与反力梁之间。此时由于水平荷载的作用,桩顶会有较大的偏移,虽千斤顶顶部一般设有多个滚轴,在较大轴向压力作用下滚轴滚动效果欠佳,易发生卡滞(甚至卡死),且无法有效降低由桩身偏移引起的不利P-Δ效应,该不利效应在轴压比较大时会对试验现象和试验结果产生较大影响。另外,千斤顶的吊装非常不方便,一直要吊着然后用手扶住移动到位,位置调节相对不便。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种检测混凝土桩抗震效果的拟静力试验装置,本发明在试验过程中千斤顶的顶部不易发生卡滞。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为:一种检测混凝土桩抗震效果的拟静力试验装置,包括反力架、反力墙、径向作动器、混凝土桩固定底座、上承台、千斤顶,上承台成型在待检测混凝土桩的顶部,所述径向作动器一端固定在反力墙上,径向作动器的伸缩端安装有用以抱住混凝土桩的抱箍;其特征在于:所述上承台的顶部连接有上承台盖板,千斤顶的伸缩端固定有加劲板;上承台盖板与所述加劲板之间通过转动铰支座连接,转动铰支座包括转动铰支座下部、转动铰支座滚轴、转动铰支座上部,转动铰支座下部的下部固定在上承台盖板的上表面,转动铰支座上部固定在加劲板上,所述转动铰支座滚轴设于转动铰支座下部的弧形凹槽内,转动铰支座上部的弧形凹槽扣在转动铰支座滚轴上;所述反力架的顶部可靠的连接有反力梁,所述千斤顶上部固定有含轴承滚动装置,含轴承滚动装置包括基座和至少两个滚动轴,所述基座固定在千斤顶上部且其上至少设有两对轴承座,每个滚动轴的两端通过轴承安装在对应的轴承座内,滚动轴的滚动方向与径向作动器的伸缩方向一致,所述反力梁的下端与所述滚动轴相接触,所述滚动轴可沿反力梁水平方向任意滚动。
进一步改进,上述上承台盖板的底部设有凹腔,所述凹腔盖设在上承台上,凹腔的四个侧壁均预留有多个螺纹孔,螺纹孔内螺纹连接由螺栓,螺栓的内端顶住位于凹腔内的上承台周壁。安装时拧紧四周螺栓使之顶住桩上承台,拧紧四周螺栓时注意调整盖板位置以确保盖板中心对准桩身截面中心,该固定方式使得盖板相对桩身位置可调,确保千斤顶、桩身在同一轴线上。
作为优选,上述轴承座有两对,所述滚动轴有两个。两个滚动轴能使反力梁受到的反作用力平衡,同时也简化试验装置的结构,利于组装。
作为优选,上述反力架包括底板、位于底板四个边角位置处的立柱,左右两对立柱的顶部之间固定有横梁,所述反力梁的左右两端可靠固定在两横梁的底部,反力梁的长度方向与径向作动器的伸缩方向一致。框架式的反力架利于组装。
更进一步改进,还包括千斤顶安装辅助装置,千斤顶安装辅助装置包括千斤顶抱紧环,所述千斤顶抱紧环周缘固定有多个高度可调节的轮座,每个轮座的底部安装有重荷载万向轮,所述千斤顶抱紧环套装且可脱卸地安装在千斤顶的外周,所述重荷载万向轮用以与上承台盖板接触。组装时,预先将千斤顶抱紧环固定在千斤顶上,再将固定有该安装辅助装置的千斤顶吊至上承台盖板上方,然后让重荷载万向轮搁置在上承台盖板的顶面,接着便可轻松推移千斤顶,如万向轮位置还有差距,则可以通过调节轮座的高度来实现,调节至安装位,然后松开千斤顶抱紧环并将其上移后再固定,确保重荷载万向轮不再与上承台盖板接触。
作为优选,所述千斤顶抱紧环的周壁上开有多个顶紧螺纹孔,顶紧螺纹孔内螺纹连接有紧定螺栓,紧定螺栓的内端与千斤顶周壁顶紧与否实现千斤顶抱紧环与千斤顶的固定与否。该可脱卸固定方式具有脱卸及固定方便的优点。
与现有技术相比,本发明的有益效果在于:千斤顶通过滚动轴与反力梁接触,而滚动轴又通过轴承安装在位于基座上的轴承座内,基座固定在千斤顶的顶部,这就保证滚动轴绕自身轴线旋转非常轻松,就算在承受高压的情况下也能顺利滚动起来,不易卡滞保证试验顺利且精准进行,而且还能保证在往复加载过程中轴向荷载始终作用在桩身截面形心处,在很大程度上减小了轴向荷载的偏心作用,有效降低了轴压带来的不利P-Δ效应。本发明中各构件均连接可靠、传力明确、受力合理,且装置可以重复使用,也便于现场安装,具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明实施例的正面结构示意图(装配时);
图2为本发明实施例的正面结构示意图(试验时);
图3为本发明实施例的侧面结构示意图(试验时);
图4为本发明实施例的俯视示意图;
图5为本发明实施例中千斤顶安装辅助装置的结构示意图;
图6为本发明实施例中上承台盖板的结构示意图;
图7为本发明实施例中含轴承滚动装置的剖视图一;
图8为本发明实施例中含轴承滚动装置的剖视图二;
图中:上承台1、上承台盖板2、凹腔21、螺纹孔211、转动铰支座下部3、转动铰支座滚轴4、转动铰支座上部5、加劲板6、千斤顶7、含轴承滚动装置8、基座81、滚动轴82、轴承座83、轴承84、反力架9、反力梁91、底板92、立柱93、横梁94、混凝土桩固定底座95、待检测混凝土桩10、反力墙11、径向作动器12、抱箍121、千斤顶安装辅助装置13、千斤顶抱紧环131、轮座132、重荷载万向轮133、顶紧螺纹孔134。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1~8所示,为本发明的一个优选实施例。
一种检测混凝土桩抗震效果的拟静力试验装置,包括反力架9、反力墙11、径向作动器12、混凝土桩固定底座95、上承台1、千斤顶7,所述径向作动器12一端固定在反力墙11上,所述上承台1成型在待检测混凝土桩10的顶部,径向作动器12的伸缩端安装有用以抱住混凝土桩的抱箍121。
上承台1的顶部连接有上承台盖板2,上承台盖板2预先在工厂中预制,长宽尺寸根据试验桩上承台1确定,高度取试验桩上承台1高度的1/5,上承台盖板2的底部设有凹腔21,凹腔21盖设在上承台1上,确保上承台盖板2将上承台1盖住,凹腔21的四个侧壁均预留有多个螺纹孔211,螺纹孔211内螺纹连接有螺栓,螺栓的内端顶住位于凹腔21内的上承台1周壁,螺栓在图纸中没有显示。安装时拧紧四周螺栓使之顶住上承台1,拧紧四周螺栓时注意调整上承台盖板2位置以确保上承台盖板2中心对准桩身截面中心。
千斤顶7的伸缩端固定有加劲板6,上承台盖板2与所述加劲板6之间通过转动铰支座连接,转动铰支座包括转动铰支座下部3、转动铰支座滚轴4、转动铰支座上部5,转动铰支座下部3通过底面突出部分嵌在上承台盖板2预留的圆形凹槽内,实现转动铰支座下部3和上承台盖板2的对接;转动铰支座上部5固定在加劲板6上,所述转动铰支座滚轴4设于转动铰支座下部3的弧形凹槽内,转动铰支座上部5的弧形凹槽扣在转动铰支座滚轴4上;转动铰支座下部3及转动铰支座上部5的弧形凹槽深度由计算确定,确保和转动铰支座滚轴4可靠咬合。
反力架9的顶部可靠的连接有反力梁91,反力架9包括底板92、位于底板92四个边角位置处的立柱93,左右两对立柱93的顶部之间固定有横梁94,反力梁91的左右两端可靠固定在两横梁94的底部,反力梁91的长度方向与径向作动器的伸缩方向一致。
千斤顶7上部固定有含轴承滚动装置8,含轴承滚动装置8包括基座81和至少两个滚动轴82,本实施例中的轴承座83有两对,滚动轴82有两个,滚动轴82的直径采用170mm。基座81固定在千斤顶7上部且其上至少设有两对轴承座83,基座81底部预留一圆形凹槽以便与千斤顶7连接,基座81顶部为槽型与反力梁91下端呈咬合状连接,每个滚动轴82的两端通过轴承84安装在对应的轴承座83内,滚动轴82的滚动方向与径向作动器12的伸缩方向一致,所述反力梁91的下端与所述滚动轴82相接触,滚动轴82可沿反力梁91水平方向任意滚动。含轴承滚动装置8运行时的摩擦阻力按照下式计算:
式中:f为含轴承滚动装置8运行时的摩擦阻力,N为千斤顶7施加的压力,G为千斤顶7及含轴承滚动装置8的自重,d为滚动轴82的内径,D为滚动轴82的外径,μ为轴承摩擦系数,K1为滚动摩擦系数,K2为附加摩擦阻力系数。
还包括千斤顶安装辅助装置13,千斤顶安装辅助装置13包括千斤顶抱紧环131,所述千斤顶抱紧环131周缘固定有多个高度可调节的轮座132,每个轮座132的底部安装有重荷载万向轮133,所述千斤顶抱紧环131套装且可脱卸地安装在千斤顶7的外周,所述重荷载万向轮133用以与上承台盖板2接触。千斤顶抱紧环131的周壁上开有多个顶紧螺纹孔134,顶紧螺纹孔134内螺纹连接有紧定螺栓,紧定螺栓的内端与千斤顶7周壁顶紧与否实现千斤顶抱紧环131与千斤顶7的固定与否,紧定螺栓在图纸中没有显示。
本试验装置的使用过程如下:
1、先将待检测混凝土桩10固定在混凝土桩固定底座95,上承台盖板2将上承台1盖住,拧紧四周螺栓使之顶住上承台1,拧紧四周螺栓时注意调整上承台盖板2位置以确保上承台盖板2中心对准桩身截面中心。
2、预先将千斤顶抱紧环131预先固定在千斤顶7上,再将固定有该安装辅助装置的千斤顶7吊至上承台盖板2上方,让重荷载万向轮133搁置在上承台盖板2的顶面,接着便可轻松推移千斤顶7,如重荷载万向轮133位置还有差距,则可以通过调节轮座132的高度来实现,调节至安装位,然后松开千斤顶抱紧环131并将其上移后再固定,确保重荷载万向轮133不再与上承台盖板2接触。
3、千斤顶7工作顶起,将反力梁91与滚动轴82接触,千斤顶7的伸缩端通过转动铰支座压紧在上承台盖板2,待检测混凝土桩10被压紧。
4、径向作动器12动作,进行试验,并进行记录。
千斤顶7通过滚动轴82与反力梁91接触,而滚动轴82又通过轴承84安装在位于基座81上的轴承座83内,基座81固定在千斤顶7的顶部,这就保证滚动轴82绕自身轴线旋转非常轻松,就算在承受高压的情况下也能顺利滚动起来,不易卡滞保证试验顺利且精准进行,而且还能够保证在往复加载过程中轴向荷载始终作用在桩身截面形心处,在很大程度上减小了轴向荷载的偏心作用,有效降低了轴压带来的不利P-Δ效应。本发明中各构件均连接可靠、传力明确、受力合理,且装置可以重复使用,也便于现场安装,具有广阔的应用前景。
需要说明的是,本实施例的描述中,术语“前、后”、“左、右”、“上、下”等指示的方位或位置关系均为基于附图所示的方位或位置关系,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。术语“安装”、“连接”、“相连”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
Claims (5)
1.一种检测混凝土桩抗震效果的拟静力试验装置,其特征在于:包括反力架(9)、反力墙(11)、径向作动器(12)、上承台(1)、千斤顶(7)等;所述反力架(9)包括底板(92)、固定在底板(92)边角位置处的四根立柱(93)、分别固定在左右两对立柱(93)的顶部之间的两根横梁(94)、固定在两横梁(94)的底部之间的反力梁(91),反力梁(91)的长度方向与径向作动器(12)的伸缩方向一致;待检测混凝土桩(10)底部的混凝土桩固定底座(95)固定在底板(92)上;所述径向作动器(12)固定在反力墙(11)上,其伸缩端安装有用以抱住待检测混凝土桩(10)的抱箍(121);所述上承台(1)成型在待检测混凝土桩(10)的顶部;所述千斤顶(7)上部固定有含轴承滚动装置(8),含轴承滚动装置(8)包括基座(81)和若干个滚动轴(82),所述基座(81)固定在千斤顶(7)上部且其上至少设有若干对轴承座(83),每个滚动轴(82)的两端通过轴承(84)安装在对应的轴承座(83)内,滚动轴(82)的滚动方向与径向作动器(12)的伸缩方向一致,所述反力梁(91)的下端与所述滚动轴(82)相接触,所述滚动轴(82)可沿反力梁(91)水平方向任意滚动。所述上承台(1)的顶部连接有上承台盖板(2),千斤顶(7)的伸缩端固定有加劲板(6);上承台盖板(2)与所述加劲板(6)之间通过转动铰支座连接,转动铰支座包括转动铰支座下部(3)、转动铰支座滚轴(4)、转动铰支座上部(5),转动铰支座下部(3)的下部固定在上承台盖板(2)的上表面,转动铰支座上部(5)固定在加劲板(6)上,所述转动铰支座滚轴(4)设于转动铰支座下部(3)的弧形凹槽内,转动铰支座上部(5)的弧形凹槽扣在转动铰支座滚轴(4)上。
2.根据权利要求1所述检测混凝土桩抗震效果的拟静力试验装置,其特征在于:所述上承台盖板(2)的底部设有凹腔(21),所述凹腔(21)盖设在上承台(1)上,凹腔(21)的四个侧壁均预留有多个螺纹孔(211),螺纹孔(211)内螺纹连接有螺栓,螺栓的内端顶住位于凹腔(21)内的上承台(1)周壁。
3.根据权利要求1所述检测混凝土桩抗震效果的拟静力试验装置,其特征在于:所述轴承座(83)有两对,所述滚动轴(82)有两个。
4.根据权利要求1所述检测混凝土桩抗震效果的拟静力试验装置,其特征在于:还包括千斤顶安装辅助装置(13),千斤顶安装辅助装置(13)包括千斤顶抱紧环(131),所述千斤顶抱紧环(131)周缘固定有多个高度可调节的轮座(132),每个轮座(132)的底部安装有重荷载万向轮(133),所述千斤顶抱紧环(131)套装且可脱卸地安装在千斤顶(7)的外周,所述重荷载万向轮(133)用以与上承台盖板(2)接触。
5.根据权利要求4所述检测混凝土桩抗震效果的拟静力试验装置,其特征在于:所述千斤顶抱紧环(131)的周壁上开有多个顶紧螺纹孔(134),顶紧螺纹孔(134)内螺纹连接有紧定螺栓,紧定螺栓的内端与千斤顶(7)周壁顶紧实现千斤顶抱紧环(131)与千斤顶(7)的固定。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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