CN113638455B - 一种基桩静载荷试验系统及试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及建筑工程技术领域，公开了一种基桩静载荷试验系统，通过框架的和辅助装置的组合，从而方便将混凝土块堆叠在框架上；且混凝土块放入在底框内的部分的体积不大于其体积的五分之一，从而方便将混凝土块放入到底框内；在载有混凝土块的框架堆叠后，外框架向下运动后抵触在钢架上，使得吊环高度低于放入在底框内的混凝土块上表面，从而此时只有框架的底框下表面受力，以防止框架形变；同时在堆叠时，上一层的框架可相对下一层的框架旋转90度后进行堆叠，需要取下载有混凝土块的框架时，只需向上拉较短的距离便能使得吊环突出于放入在底框内的混凝土块上表面，便于通过吊车吊运取下，还公开了一种基桩静载荷试验系统的试验方法。

Description

一种基桩静载荷试验系统及试验方法

技术领域

本发明涉及建筑工程技术领域，特别涉及一种基桩静载荷试验系统及试验方法。

背景技术

基桩静载荷试验是指按照桩的功能不同，分别在基桩顶部逐渐施加轴向压力、向上拔力或在桩基承台底面标高一致处施加水平力，观测桩的 相应检测点随时间产生的沉降、上拨位移或水平位移，根据载荷与位移的关系判定相应的单桩竖向抗压承载力，单桩竖向抗拔承载力或单桩水平承载力的试验方法。它是目前检验基桩承载力的方法中应用最广泛的一种，且被公认为试验结果最准确、最可靠的方法。

在单桩竖向抗压承载力试验过程中，竖向载荷开始逐步施加在基桩顶部时，基桩上部首先受到压缩而产生向下位移，基桩侧面开始受到土的向上摩擦力，基桩顶部载荷在沿着基桩向下传递的过程中必须不断克服这种摩擦力，此时基桩的轴向力随着深度增加而减少；而随着载荷的增加而基桩摩擦力受到土的摩擦力达到极限时，再增加的载荷将全部由基桩下端阻力承担；中继而在随着载荷的增加，在基桩下端阻力达到极限后进入破坏阶段，此时基桩的承载力也相对达到极限承载力，此时作用于基桩顶部的载荷就是基桩的极限载荷。

例如授权公告号为CN213390268U，授权公告日为2021年6月8日的中国专利公开了一种单桩竖向抗压静载荷测试装置。在试验过程中通过吊车配合工作人员，实现堆叠混凝土块（也就是堆载板），以实现增加作用于基桩顶部的载荷，但是操作过程中存在混凝土块堆叠效率低、操作费力等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基桩静载荷试验系统，具有方便堆叠混凝土块的作用。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种基桩静载荷试验系统，包括两个安装在基桩两侧的垫墩、设置在两个垫墩上的钢架、堆叠在钢架上的混凝土块、安装在基桩上表面且伸缩杆顶在钢架下表面的液压千斤顶，还包括用于放置多个混凝土块以便于吊运后进行堆叠的框架、辅助混凝土块取出或放入框架内的辅助装置；所述框架包括供多个混凝土块并排放置的底框、升降设置在底框边缘的外框、多个设置在外框两侧上表面的吊环；所述混凝土块放入在底框内的部分的体积不大于其体积的五分之一；当所述外框的下表面与底框下表面平齐时，所述吊环的高度低于放入底框的混凝土块的上表面高度；当所述外框向上运动到极限状态时，所述外框的上表面高度不低于放入底框的混凝土块的上表面高度；所述辅助装置包括基座、设置在基座上并且供底框放置的工作台、多个设置在基座上且分别靠近工作台折角处的油缸、设置在多个油缸的活塞杆上且围绕工作台的升降环；在所述底框放置在工作台上后，所述外框向下运动后搁置在升降环上；所述升降环在升降过程中可使得外框向上运动到极限状态或向下运动到极限状态。

通过采用上述方案，在堆叠混凝土块时，先将框架置于辅助装置的工作台上，并驱动油缸向下运动以使得框架的外框向下运动到极限状态，此时混凝土块放入在底框内的部分的体积不大于其体积的五分之一，从而方便将混凝土块放入到底框内；再使得油缸驱动外框向上运动后使得吊环高于放入在底框内的混凝土块上表面，并通过吊车吊运到框架上；在载有混凝土块的框架堆叠后，外框架向下运动后抵触在钢架上，使得吊环高度低于放入在底框内的混凝土块上表面，从而此时只有框架的底框下表面受力，以防止框架形变；同时在堆叠时，上一层的框架可相对下一层的框架旋转90度后进行堆叠，需要取下载有混凝土块的框架时，只需向上拉较短的距离便能使得吊环突出于放入在底框内的混凝土块上表面，便于通过吊车吊运取下。

本发明的进一步设置为：所述底框上设置有多个通孔，所述外框上设置有多个穿过通孔的竖杆，所述底框两侧分别设置有两个与其中两个通孔相通且沿着水平方向延伸的限位孔，所述底框的其中一侧的两个限位孔内伸缩设置有限位轴，所述限位轴和竖杆之间设置有在竖杆下降过程中实现限位轴向外突出后嵌入在相邻的底框的限位孔内的联动结构，所述限位轴和底框之间还设置有驱动限位轴朝向靠近通孔方向运动的弹性件；当所述外框的下表面高度低于底框的下表面高度时，所述竖杆的升降不影响限位轴的运动。

本发明的进一步设置为：所述联动结构包括设置在对应的竖杆的周侧的弧形槽、设置在限位轴靠近竖杆一端且呈半球状的凸起；当所述外框向上运动到极限状态时，所述凸起对应弧形槽内的底部且限位轴在弹性件的作用下不突出于底框侧面；当所述外框向下移动以使得外框下表面和底框下表面平齐时，所述凸起脱离弧形槽后抵触在竖杆的周侧，以实现驱使限位轴远离凸起的一端突出于限位孔并嵌入在相邻的底框的限位孔内。

本发明的进一步设置为：所述底框上设置有连通限位孔和通孔的安装槽，所述凸起的半径大于限位轴的半径，所述弹性件为套设在限位轴上的弹簧，所述弹性件的两端抵紧在安装槽的底部和凸起的端面之间。

通过采用上述方案，在吊运框架的过程中，外框向上运动到极限状态，限位轴在弹性件作用下使得凸起抵触在外框的竖杆的弧形槽中部，以使得限位轴的一端不突出底框的侧面；在框架进行堆叠后，外框在重力作用下向下运动到下表面与底框下表面平齐的状态，从而克服弹性件的作用并驱使限位轴的一端突出底框的侧面，从而实现嵌入在相邻的框架的底框的限位孔内，以提高框架堆叠后的稳定性。

本发明的进一步设置为：所述工作台上表面设置有供底框的底部嵌入的定位槽，所述定位槽的开口边缘设置有圆角，所述定位槽的底部设置有橡胶垫。

通过采用上述方案，定位槽的开口边缘设置有圆角便于底框放入后定位，从而避免底框位置出现偏差时导致外框向下运动过程中与工作台干涉的情况发生；同时橡胶垫的设置能起到缓冲作用。

本发明的进一步设置为；所述辅助装置安装后，所述工作台的上表面高度与地面平齐。

通过采用上述方案，在辅助装置安装后，工作台的上表面与地面平齐，从而方便工人将混凝土块搬运到放置在工作台上的底框内。

本发明的目的是提供一种基桩静载荷试验系统的试验方法，具有方便试验的作用。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种基桩静载荷试验系统的试验方法，包括如下步骤：（1）在基桩两侧安装垫墩，并在两个垫墩上表面之间安装钢架，并将液压千斤顶置于基桩和钢架下表面之间；（2）将框架置于辅助装置的工作台上，并驱动辅助装置的油缸向下运动以使得框架的外框向下运动到极限状态；（3）人工搬运混凝土块，将多个混凝土块并排放置在底框内，并驱动辅助装置的油缸向上运动以使得框架的外框向上运动到极限状态；（4）将吊车的吊具安装在外框两侧的吊环上，继而将载有混凝土块的框架吊运至钢架上，并通过人工辅助进行堆叠并取下吊车的吊具，在堆叠过程中，实现一个框架的底框上的限位轴嵌入在相邻框架的底框上的限位孔内；（5）逐渐堆叠载有混凝土块的框架，实现单桩竖向抗压承载力试验。

通过采用上述方案，通过框架的和辅助装置的组合，从而方便将混凝土块堆叠在框架上，以方便完成单桩竖向抗压承载力试验。

本发明的进一步设置为：在通过人工辅助以使得载有混凝土块的框架堆叠多层时，使得上一层框架的角度相对下一层框架的角度旋转90度后进行堆叠。

通过采用上述方案，上一层框架的角度相对下一层框架的角度旋转90度后进行堆叠，从而实现堆叠后的稳定性；且此时在上一层框架堆叠在下一层框架上时，上一层框架的外框向下运动后搁置在下一层框架内的混凝土块上表面，从而避免上一层框架向下移动过多的距离，从而向上提拉外框并通过吊车的吊具吊运取下框架。

本发明的进一步设置为：还包括试验完成后取下钢架上的混凝土块的方法，其具体步骤包括如下：（1）向上提拉外框上的吊环，使得外框上的吊环高于放置在底框内的混凝土块的高度，在将吊车的吊具安装在外框两侧的吊环上；（2）在框架吊运至辅助装置的工作台上，通过人工辅助取下吊车的吊具，在使得辅助机构的油缸向下运动以实现外框向下落，便于人工搬运取出混凝土块。

通过采用上述方案，向上提拉外框上的吊环，使得外框上的吊环高于放置在底框内的混凝土块的高度，在将吊车的吊具安装在外框两侧的吊环上，在框架吊运至辅助装置的工作台上，通过人工辅助取下吊车的吊具，在使得辅助机构的油缸向下运动以实现外框向下落，便于人工搬运取出混凝土块。

附图说明

图1是实施例1的结构示意图；

图2是实施例1中框架的结构示意图；

图3是实施例1中框架的局部结构剖视图；

图4是图3中位于A处的局部放大图；

图5是实施例1中辅助装置和框架的结构剖视图。

附图标记：1、垫墩；2、钢架；3、混凝土块；4、液压千斤顶；5、框架；51、底框；511、通孔；512、限位孔；513、安装槽；52、外框；521、竖杆；53、吊环；54、限位轴；55、联动结构；551、弧形槽；552、凸起；56、弹性件；6、辅助装置；61、基座；62、工作台；621、定位槽；622、圆角；623、橡胶垫；63、油缸；64、升降环。

实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例1：一种基桩静载荷试验系统，如图1所示，包括两个安装在基桩两侧的垫墩1、设置在两个垫墩1上的钢架2、堆叠在钢架2上的混凝土块3、安装在基桩上表面且伸缩杆顶在钢架2下表面的液压千斤顶4。在试验过程中还需配套使用位移计、压力传感计等工具，因本发明创新点在于方便堆叠混凝土块3，故不对其他常规部件过多阐述。

如图1所示，还包括用于放置多个混凝土块3以便于吊运后进行堆叠的框架5、辅助混凝土块3取出或放入框架5内的辅助装置6。

如图2和图3所示，框架5包括供多个混凝土块3并排放置的底框51、升降设置在底框51边缘的外框52、多个设置在外框52两侧上表面的吊环53。混凝土块3放入在底框51内的部分的体积不大于其体积的五分之一（本实施例为五分之一）；当外框52的下表面与底框51下表面平齐时，吊环53的高度低于放入底框51的混凝土块3的上表面高度；当外框52向上运动到极限状态时，外框52的上表面高度不低于放入底框51的混凝土块3的上表面高度。

如图3和图4所示，底框51上设置有多个通孔511，外框52上设置有多个穿过通孔511的竖杆521，底框51两侧分别设置有两个与其中两个通孔511相通且沿着水平方向延伸的限位孔512，底框51的其中一侧的两个限位孔512内伸缩设置有限位轴54。限位轴54和竖杆521之间设置有在竖杆521下降过程中实现限位轴54向外突出后嵌入在相邻的底框51的限位孔512内的联动结构55，限位轴54和底框51之间还设置有驱动限位轴54朝向靠近通孔511方向运动的弹性件56；当外框52的下表面高度低于底框51的下表面高度时，竖杆521的升降不影响限位轴54的运动。联动结构55包括设置在对应的竖杆521的周侧的弧形槽551、一体设置在限位轴54靠近竖杆521一端且呈半球状的凸起552；当外框52向上运动到极限状态时，凸起552对应弧形槽551内的底部且限位轴54在弹性件56的作用下不突出于底框51侧面；当外框52向下移动以使得外框52下表面和底框51下表面平齐时，凸起552脱离弧形槽551后抵触在竖杆521的周侧，以实现驱使限位轴54远离凸起552的一端突出于限位孔512并嵌入在相邻的底框51的限位孔512内。底框51上设置有连通限位孔512和通孔511的安装槽513，凸起552的半径大于限位轴54的半径，弹性件56为套设在限位轴54上的弹簧，弹性件56的两端抵紧在安装槽513的底部和凸起552的端面之间。

如图1和图5所示，辅助装置6包括基座61、设置在基座61上并且供底框51放置的工作台62、多个设置在基座61上且分别靠近工作台62折角处的油缸63、固定设置在多个油缸63的活塞杆上且围绕工作台62的升降环64。在底框51放置在工作台62上后，外框52向下运动后搁置在升降环64上；升降环64在升降过程中可使得外框52向上运动到极限状态或向下运动到极限状态。工作台62上表面设置有供底框51的底部嵌入的定位槽621，定位槽621的开口边缘设置有圆角622，定位槽621的底部设置有橡胶垫623。同时在辅助装置6安装后，所述工作台62的上表面高度与地面平齐。

实施效果：在堆叠混凝土块3时，先将框架5置于辅助装置6的工作台62上，并驱动油缸63向下运动以使得框架5的外框52向下运动到极限状态，此时混凝土块3放入在底框51内的部分的体积不大于其体积的五分之一，从而方便将混凝土块3放入到底框51内；再使得油缸63驱动外框52向上运动后使得吊环53高于放入在底框51内的混凝土块3上表面，并通过吊车吊运到框架5上；在载有混凝土块3的框架5堆叠后，外框52架5向下运动后抵触在钢架2上，使得吊环53高度低于放入在底框51内的混凝土块3上表面，从而此时只有框架5的底框51下表面受力，以防止框架5形变；同时在堆叠时，上一层的框架5可相对下一层的框架5旋转90度后进行堆叠，需要取下载有混凝土块3的框架5时，只需向上拉较短的距离便能使得吊环53突出于放入在底框51内的混凝土块3上表面，便于通过吊车吊运取下。

在吊运框架5的过程中，外框52向上运动到极限状态，限位轴54在弹性件56作用下使得凸起552抵触在外框52的竖杆521的弧形槽551中部，以使得限位轴54的一端不突出底框51的侧面；在框架5进行堆叠后，外框52在重力作用下向下运动到下表面与底框51下表面平齐的状态，从而克服弹性件56的作用并驱使限位轴54的一端突出底框51的侧面，从而实现嵌入在相邻的框架5的底框51的限位孔512内，以提高框架5堆叠后的稳定性。

实施例2：一种基桩静载荷试验系统的试验方法，包括如下步骤：

（1）在基桩两侧安装垫墩1，并在两个垫墩1上表面之间安装钢架2，并将液压千斤顶4置于基桩和钢架2下表面之间；

（2）将框架5置于辅助装置6的工作台62上，并驱动辅助装置6的油缸63向下运动以使得框架5的外框52向下运动到极限状态；

（3）人工搬运混凝土块3，将多个混凝土块3并排放置在底框51内，并驱动辅助装置6的油缸63向上运动以使得框架5的外框52向上运动到极限状态；

（4）将吊车的吊具安装在外框52两侧的吊环53上，继而将载有混凝土块3的框架5吊运至钢架2上，并通过人工辅助进行堆叠并取下吊车的吊具，在堆叠过程中，实现一个框架5的底框51上的限位轴54嵌入在相邻框架5的底框51上的限位孔512内；在通过人工辅助以使得载有混凝土块3的框架5堆叠多层时，使得上一层框架5的角度相对下一层框架5的角度旋转90度后进行堆叠；

（5）逐渐堆叠载有混凝土块3的框架5，实现单桩竖向抗压承载力试验；

（6）试验完成后取下钢架2上的混凝土块3的方法，其具体步骤包括如下：向上提拉外框52上的吊环53，使得外框52上的吊环53高于放置在底框51内的混凝土块3的高度，在将吊车的吊具安装在外框52两侧的吊环53上；在框架5吊运至辅助装置6的工作台62上，通过人工辅助取下吊车的吊具，在使得辅助机构的油缸63向下运动以实现外框52向下落，便于人工搬运取出混凝土块3。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (7)

1.一种基桩静载荷试验系统，包括两个安装在基桩两侧的垫墩（1）、设置在两个垫墩（1）上的钢架（2）、堆叠在钢架（2）上的混凝土块（3）、安装在基桩上表面且伸缩杆顶在钢架（2）下表面的液压千斤顶（4），其特征在于：还包括用于放置多个混凝土块（3）以便于吊运后进行堆叠的框架（5）、辅助混凝土块（3）取出或放入框架（5）内的辅助装置（6）；

所述框架（5）包括供多个混凝土块（3）并排放置的底框（51）、升降设置在底框（51）边缘的外框（52）、多个设置在外框（52）两侧上表面的吊环（53）；所述混凝土块（3）放入在底框（51）内的部分的体积不大于其体积的五分之一；当所述外框（52）的下表面与底框（51）下表面平齐时，所述吊环（53）的高度低于放入底框（51）的混凝土块（3）的上表面高度；当所述外框（52）向上运动到极限状态时，所述外框（52）的上表面高度不低于放入底框（51）的混凝土块（3）的上表面高度；

所述辅助装置（6）包括基座（61）、设置在基座（61）上并且供底框（51）放置的工作台（62）、多个设置在基座（61）上且分别靠近工作台（62）折角处的油缸（63）、设置在多个油缸（63）的活塞杆上且围绕工作台（62）的升降环（64）；在所述底框（51）放置在工作台（62）上后，所述外框（52）向下运动后搁置在升降环（64）上；所述升降环（64）在升降过程中可使得外框（52）向上运动到极限状态或向下运动到极限状态；

所述底框（51）上设置有多个通孔（511），所述外框（52）上设置有多个穿过通孔（511）的竖杆（521），所述底框（51）两侧分别设置有两个与其中两个通孔（511）相通且沿着水平方向延伸的限位孔（512），所述底框（51）的其中一侧的两个限位孔（512）内伸缩设置有限位轴（54），所述限位轴（54）和竖杆（521）之间设置有在竖杆（521）下降过程中实现限位轴（54）向外突出后嵌入在相邻的底框（51）的限位孔（512）内的联动结构（55），所述限位轴（54）和底框（51）之间还设置有驱动限位轴（54）朝向靠近通孔（511）方向运动的弹性件（56）；当所述外框（52）的下表面高度低于底框（51）的下表面高度时，所述竖杆（521）的升降不影响限位轴（54）的运动；

所述联动结构（55）包括设置在对应的竖杆（521）的周侧的弧形槽（551）、设置在限位轴（54）靠近竖杆（521）一端且呈半球状的凸起（552）；当所述外框（52）向上运动到极限状态时，所述凸起（552）对应弧形槽（551）内的底部且限位轴（54）在弹性件（56）的作用下不突出于底框（51）侧面；当所述外框（52）向下移动以使得外框（52）下表面和底框（51）下表面平齐时，所述凸起（552）脱离弧形槽（551）后抵触在竖杆（521）的周侧，以实现驱使限位轴（54）远离凸起（552）的一端突出于限位孔（512）并嵌入在相邻的底框（51）的限位孔（512）内。

2.根据权利要求1所述的一种基桩静载荷试验系统，其特征在于：所述底框（51）上设置有连通限位孔（512）和通孔（511）的安装槽（513），所述凸起（552）的半径大于限位轴（54）的半径，所述弹性件（56）为套设在限位轴（54）上的弹簧，所述弹性件（56）的两端抵紧在安装槽（513）的底部和凸起（552）的端面之间。

3.根据权利要求2所述的一种基桩静载荷试验系统，其特征在于：所述工作台（62）上表面设置有供底框（51）的底部嵌入的定位槽（621），所述定位槽（621）的开口边缘设置有圆角（622），所述定位槽（621）的底部设置有橡胶垫（623）。

4.根据权利要求3所述的一种基桩静载荷试验系统，其特征在于在所述辅助装置（6）安装后，所述工作台（62）的上表面高度与地面平齐。

5.一种如权利要求1-4任意一项所述的基桩静载荷试验系统的试验方法，其特征在于：包括如下步骤：

（1）在基桩两侧安装垫墩（1），并在两个垫墩（1）上表面之间安装钢架（2），并将液压千斤顶（4）置于基桩和钢架（2）下表面之间；

（2）将框架（5）置于辅助装置（6）的工作台（62）上，并驱动辅助装置（6）的油缸（63）向下运动以使得框架（5）的外框（52）向下运动到极限状态；

（3）人工搬运混凝土块（3），将多个混凝土块（3）并排放置在底框（51）内，并驱动辅助装置（6）的油缸（63）向上运动以使得框架（5）的外框（52）向上运动到极限状态；

（4）将吊车的吊具安装在外框（52）两侧的吊环（53）上，继而将载有混凝土块（3）的框架（5）吊运至钢架（2）上，并通过人工辅助进行堆叠并取下吊车的吊具，在堆叠过程中，实现一个框架（5）的底框（51）上的限位轴（54）嵌入在相邻框架（5）的底框（51）上的限位孔（512）内；

（5）逐渐堆叠载有混凝土块（3）的框架（5），实现单桩竖向抗压承载力试验。

6.根据权利要求5所述的一种基桩静载荷试验系统的试验方法，其特征在于：在通过人工辅助以使得载有混凝土块（3）的框架（5）堆叠多层时，使得上一层框架（5）的角度相对下一层框架（5）的角度旋转90度后进行堆叠。

7.根据权利要求6所述的一种基桩静载荷试验系统的试验方法，其特征在于：还包括试验完成后取下钢架（2）上的混凝土块（3）的方法，其具体步骤包括如下：

（1）向上提拉外框（52）上的吊环（53），使得外框（52）上的吊环（53）高于放置在底框（51）内的混凝土块（3）的高度，在将吊车的吊具安装在外框（52）两侧的吊环（53）上；

（2）在框架（5）吊运至辅助装置（6）的工作台（62）上，通过人工辅助取下吊车的吊具，在使得辅助机构的油缸（63）向下运动以实现外框（52）向下落，便于人工搬运取出混凝土块（3）。

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