CN114960785B - 一种用于地基载荷试验的柔性承压板 - Google Patents

一种用于地基载荷试验的柔性承压板 Download PDF

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Abstract

一种用于地基载荷试验的柔性承压板，包括有钢盒体，所述钢盒体顶面放置有钢架，钢盒体底面敞开，且敞开处的内侧安装有帆布垫，钢盒体内还设置有气囊，所述气囊可将帆布垫由底面敞开处推出钢盒体。本发明的气囊可以将帆布垫推出钢盒体，帆布垫底面可以随土体表面同步下沉，边缘位移传感器能够准确测试出临塑荷载，试验过程中帆布垫向下推出钢盒体的程度总体不变，防止推出太多，气囊也被推出钢盒体后破坏，也不能推出太少，需要始终保持用帆布垫接触地面，而不是用钢盒体的底面，减少误差。

Description

一种用于地基载荷试验的柔性承压板
技术领域
本发明涉及地基检测领域，具体为一种用于地基载荷试验的柔性承压板。
背景技术
地基平板载荷试验是地基测试中一种广泛开展的原位试验，地基平板载荷试验可测出地基土的临塑荷载、极限荷载，以及变形模量、回弹模量。目前平板载荷试验中所用的承载板为多层不锈钢板，一方面，由于板结构受力的缺陷，所需的板厚度大或层数多，导致承载板总体质量大，搬运和试验操作均不方便；另一方面，多层不锈钢板在承压过程中板底几乎保持平面，沉降处处相等，而板底压力分布与土的类型及所处应力状态有关，复杂多变，因此试验测得的土体变形模量、回弹模量是不准确的，也无法根据板底边缘处的临塑荷载按照土力学教材上的公式反演土体的抗剪强度参数(内摩擦角φ、粘聚力c)。
对比文件CN203755287U中公开了“一种可施加均匀竖向压力的柔性承载板”：其采用不锈钢板下方粘接水囊的方式，水囊内只装部分水，试验中通过钢板上的小孔往水囊内充气，改变囊内压力，并提出水囊采用高强柔性不透水材料做成。这种方式存在的问题是：(1)水囊外露，水压力作用使水囊朝外侧拉扯，粘接处很容易破损，承压板的承载能力有限，无法满足地基载荷试验的需要；(2)在临塑荷载作用下，板底边缘处地基土出现塑性变形，但由于水囊壁承受很大的拉力，处于紧绷状态，水囊壁不立即随土体表面一起下沉，安置于该处的位移传感器无法准确测试出临塑荷载。
对比文件CN212561643U中公开了“一种适用于柔性基础平板载荷试验的柔性承压板”：橡胶层通过环形支座与钢板连接，橡胶层与钢板之间设有空腔，空腔内装满液体。这种方式存在的问题是：(1)橡胶层外露，水压力作用使橡胶层朝外膨胀，不仅连接处容易破损，而且板底面积增大，板底压力很难准确计算；(2)地基土表面在均匀压力作用下中部沉降大，边缘沉降小，而液体的压缩性都很小，在液体体积几乎不变的情况下，很难保证橡胶层底与地基土表面紧密结合。
因此，需要设计出一种结构合理，能对地基土体表面施加均匀竖向荷载的柔性承压板。
发明内容
本发明的目的就是提供一种用于地基载荷试验的柔性承压板。
本发明的目的是通过这样的技术方案实现的，它包括有钢盒体，所述钢盒体顶面放置有钢架，钢盒体底面敞开，且敞开处的内侧安装有帆布垫，钢盒体内还设置有气囊，所述气囊可将帆布垫由底面敞开处推出钢盒体。
作为优选，所述钢盒体内侧顶面的几何中心位置安装有中点位移传感器；
所述气囊上部敞开，气囊敞开处固接在钢盒体内侧顶面上，且将中点位移传感器包围在内，气囊敞开处的内侧还固接有支撑框，支撑框朝向气囊内底面的一侧安装有若干个边缘位移传感器，所述边缘位移传感器优选为两个，所述边缘位移传感器均以中点位移传感器为中心对称设置；
所述气囊内底面的中心位置安装有与中点位移传感器对应的第一感应片，气囊内底面边缘位置安装有与边缘位移传感器一一对应的第二感应片。
作为优选，所述钢架由中心钢板和若干方钢管组成，中心钢板位于钢盒体顶面几何中心位置，中心钢板上开设有中心孔，中心孔轴心线垂直于钢盒体顶面，方钢管以中心孔为圆心均匀固接在中心钢板四周，且方钢管的轴心线均穿过中心孔。
作为优选，所述钢盒体顶面还开设有与气囊连通的充气孔、供传感器导线使用的导线孔。
作为优选，所述帆布垫由多层帆布通过软胶粘接。
由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：
1.本发明的气囊可以将帆布垫推出钢盒体，帆布垫底面可以随土体表面同步下沉，边缘位移传感器能够准确测试出临塑荷载，试验过程中帆布垫向下推出钢盒体的程度总体不变，防止推出太多，气囊也被推出钢盒体后破坏，也不能推出太少，需要始终保持用帆布垫接触地面，而不是用钢盒体的底面，减少误差。
2.本发明的气囊藏于钢盒体内，承载力不受气囊强度影响，通过气囊将竖向力均匀施加在帆布垫上，由于帆布垫平面外刚度很小，其可以将竖向力再均匀施加到地基土表面；同时帆布垫平面内刚度很大，在竖向压力作用下伸长变形量很小，保证板底面积的恒定。
3.本发明采用钢架和钢盒体的结构，结构体系受力合理，且减少了总重量，方便运输和试验。
4.通过两个边缘位移传感器测试出地基土的临塑荷载，通过中点位移传感器测试出板底中心沉降，即通过一次地基载荷试验，可以测试出更多的地基参数。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
本发明的附图说明如下。
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的钢架示意图。
图3为本发明的工作示意图(一)。
图4为本发明的工作示意图(二)。
图中：1.钢盒体；2.钢架；3.帆布垫；4.气囊；5.中点位移传感器；6.边缘位移传感器；7.第一感应片；8.第二感应片；9.充气孔；10.导线孔；11.支撑框；
201.中心钢板；202.方钢管；203.中心孔。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，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实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
如图1、图3、图4所示，一种用于地基载荷试验的柔性承压板，包括有钢盒体1，所述钢盒体1顶面放置有钢架2，钢盒体1底面敞开，且敞开处的内侧安装有帆布垫3，钢盒体1内还设置有气囊4，所述气囊4可将帆布垫3由底面敞开处推出钢盒体1。
该实施例中，工作人员将本装置在地基土表面放平，再在钢架上方放置地基载荷试验需要使用的千斤顶、百分表等等，将充气泵通过充气孔与气囊连接，即可开始地基载荷试验；
试验开始时，对气囊充气，在气压作用下，气囊向下挤压，将帆布垫从钢盒体内推出，当推出到一定高度时如帆布垫一半高度，千斤顶启动，开始向下对钢盒体施加压力，使帆布垫向下推出钢盒体的程度总体不变，防止推出太多，气囊被推出钢盒体后破坏，也不能推出太少，需要始终保持用帆布垫接触地面，而不是用钢盒体的底面，减少误差；
匀速增大气压值，观察边缘位移传感器测试出位移变化情况，当位移出现突然增大时，表明板底边缘处地基土发生了塑性变形，此时的气压值即为地基土的临塑荷载，记录中心位移传感器测试出位移值，与百分表测试出的位移值相加，即为板底中心沉降。
如图3、图4所示，所述钢盒体1内侧顶面的几何中心位置安装有中点位移传感器5；
所述气囊4上部敞开，气囊4敞开处固接在钢盒体1内侧顶面上，且将中点位移传感器5包围在内，气囊4敞开处的内侧还固接有支撑框11，支撑框11朝向气囊4内底面的一侧安装有若干个边缘位移传感器6，所述边缘位移传感器6优选为两个，所述边缘位移传感器6均以中点位移传感器5为中心对称设置；
所述气囊4内底面的中心位置安装有与中点位移传感器5对应的第一感应片7，气囊4内底面边缘位置安装有与边缘位移传感器6一一对应的第二感应片8。
该实施例中，边缘位移传感器可以为两个、四个或更多，均对称设置于支撑框上，且靠近气囊内侧边缘位置，通过各处边缘位移传感器测试出地基土的临塑荷载，通过中点位移传感器测试出板底中心沉降，即通过一次地基载荷试验，可以测试出更多的地基参数。
如图2所示，所述钢架2由中心钢板201和若干方钢管202组成，中心钢板201位于钢盒体1顶面几何中心位置，中心钢板201上开设有中心孔203，中心孔203轴心线垂直于钢盒体1顶面，方钢管202以中心孔203为圆心均匀固接在中心钢板201四周，且方钢管202的轴心线均穿过中心孔203。
该实施例中，钢架结构取代传统多层钢板，结构体系受力合理，且减少了总重量，方便运输和试验。
如图1所示，所述钢盒体1顶面还开设有与气囊4连通的充气孔9、供传感器导线使用的导线孔10。
该实施例中，通过充气孔为气囊充气，通过导线孔使传感器使用的导线穿出钢盒体。
如图1所示，所述帆布垫3由多层帆布通过软胶粘接。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (4)

1.一种用于地基载荷试验的柔性承压板，其特征在于，包括有钢盒体（1），所述钢盒体（1）顶面放置有钢架（2），钢盒体（1）底面敞开，且敞开处的内侧安装有帆布垫（3），钢盒体（1）内还设置有气囊（4），所述气囊（4）可将帆布垫（3）由底面敞开处推出钢盒体（1）；
所述钢盒体（1）内侧顶面的几何中心位置安装有中点位移传感器（5）；
所述气囊（4）上部敞开，气囊（4）敞开处固接在钢盒体（1）内侧顶面上，且将中点位移传感器（5）包围在内，气囊（4）敞开处的内侧还固接有支撑框（11），支撑框（11）朝向气囊（4）内底面的一侧安装有若干个边缘位移传感器（6），所述边缘位移传感器（6）优选为两个，所述边缘位移传感器（6）均以中点位移传感器（5）为中心对称设置；
所述气囊（4）内底面的中心位置安装有与中点位移传感器（5）对应的第一感应片（7），气囊（4）内底面边缘位置安装有与边缘位移传感器（6）一一对应的第二感应片（8）。
2.如权利要求1所述的一种用于地基载荷试验的柔性承压板，其特征在于，所述钢架（2）由中心钢板（201）和若干方钢管（202）组成，中心钢板（201）位于钢盒体（1）顶面几何中心位置，中心钢板（201）上开设有中心孔（203），中心孔（203）轴心线垂直于钢盒体（1）顶面，方钢管（202）以中心孔（203）为圆心均匀固接在中心钢板（201）四周，且方钢管（202）的轴心线均穿过中心孔（203）。
3.如权利要求1所述的一种用于地基载荷试验的柔性承压板，其特征在于，所述钢盒体（1）顶面还开设有与气囊（4）连通的充气孔（9）、供传感器导线使用的导线孔（10）。
4.如权利要求1所述的一种用于地基载荷试验的柔性承压板，其特征在于，所述帆布垫（3）由多层帆布通过软胶粘接。
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