CN203145066U - 近海单桩基础水平承载力加载装置 - Google Patents

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汪明元
张琳
杜文博
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Abstract

本实用新型涉及一种近海单桩基础水平承载力加载装置。本实用新型的目的是提供一种近海单桩基础水平承载力加载装置，以充分利用桩周土抗力和桩身材料抗弯刚度来提供水平反力，降低成本。本实用新型的技术方案是：近海单桩基础水平承载力加载装置，其特征在于：它包括均匀分布于试桩一侧的若干斜桩、同时架设于试桩和斜桩顶端的水平加载平台，以及安装于所述加载平台上的压力加载机构；各斜桩底端均嵌入海底稳定土层内，顶端均伸至海平面以上且朝向试桩倾斜；所述压力加载机构一端与试桩刚性连接，另一端同时与各斜桩刚性连接。本实用新型适用于土木工程、港口通航工程、海洋岩土工程和海洋桩基工程等领域。

Description

近海单桩基础水平承载力加载装置
技术领域
本实用新型涉及一种近海桩基水平承载力加载装置，特别是一种近海大直径单桩基础水平承载力加载装置，主要用于适用于土木工程、港口通航工程、海洋岩土工程和海洋桩基工程等领域。
背景技术
近海构筑物单桩基础是桩承基础结构中既简单又常用的一种形式，它主要承受结构基础自重、风以及海浪等荷载作用，在近海浅水域较为适用。随着海洋平台和近海风电的大力建设和发展，近海构筑物上部结构形式和规模越来越复杂，单桩基础直径也越来越大，在近海桩基复杂的受力条件下，近海桩基水平抗侧性能尤其重要，是控制地基基础稳定性的重要因素，故近海大直径单桩水平承载力测试应引起足够重视。
目前近海单桩基础承载力测试面临了很多难题。对于近海多桩基础，进行承载力测试时可以借助同一承台下的其他工程桩作为反力装置，前提是工程桩数量足够多，这样反力充分分担，不会造成工程桩及桩周土的过大变形，影响工程桩正常运行时的受力特性。但是对于单桩基础，特别是大直径的单桩基础，其抵抗水平力能力较强，承载力测试时需施加较大的水平反力，周边又无可利用的加载条件，给桩基测试带来了很大的困难，必须专门设置反力结构，但其承载能力和作用方向上的刚度一般应大于试验桩的1.2倍，测试难度和成本较大。
如在试桩一侧打入一定数量竖直向的大直径桩，当进行水平承载力测试时，只能靠打入桩的桩身材料刚度提供，这就要求桩身直径较大，埋置较深，成本也较高。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种近海单桩基础水平承载力加载装置，以充分利用桩周土抗力和桩身材料抗弯刚度来提供水平反力，降低成本。
本实用新型所采用的技术方案是：近海单桩基础水平承载力加载装置，其特征在于：它包括均匀分布于试桩一侧的若干斜桩、同时架设于试桩和斜桩顶端的水平加载平台，以及安装于所述加载平台上的压力加载机构；各斜桩底端均嵌入海底稳定土层内，顶端均伸至海平面以上且朝向试桩倾斜；所述压力加载机构一端与试桩刚性连接，另一端同时与各斜桩刚性连接。
所述压力加载机构包括固定于试桩侧壁上的支座，该支座上依次连接千斤顶和主横梁，其中主横梁另一端刚性连接有若干根以该刚性连接点为中心呈辐射状布置的副横梁，各副横梁另一端与斜桩一一对应刚性连接；所述主横梁的轴线通过试桩的轴线，各副横梁的轴线通过与之连接的斜桩的轴线。
所述斜桩桩顶中心到试桩桩身的距离大于2m。
本实用新型的有益效果是：在试桩一侧布置若干根刚性短斜桩，同时在斜桩与试桩之间布置压力加载机构，使得水平反力由桩周土抗力和桩身材料刚度共同承担，从而有效减少桩身材料用量和桩体埋深，具有显著的经济效益，在近海桩基水平承载力测试中有广泛的应用空间，同时在海上试桩技术领域具有重要的工程意义和经济价值；此外，多根斜桩可共同分担水平反力，从而确保了足够的加载能力。
附图说明
图1是本实用新型的立面结构示意图。
图2是本实用新型的细部结构图。
具体实施方式
如图1、图2所示，本实施例包括均匀分布于试桩1一侧的若干斜桩2（本例斜桩数量为三根）、同时架设于试桩1和斜桩2顶端的水平加载平台3，以及安装于所述加载平台3上、用于连接试桩1和斜桩2的压力加载机构4；所述压力加载机构4一端与试桩1刚性连接，另一端同时与各斜桩2刚性连接，通过压力加载机构4将斜桩2提供的水平反力作为加载力，进行桩基水平承载力测试。
所述斜桩2的倾斜角度、长度和直径通过设计计算确定，并且斜桩2桩顶中心到试桩1桩身的距离大于2m，以保证水平加载平台3和压力加载机构4有足够的安装空间；各斜桩2顶端均位于海平面9以上且朝向试桩1倾斜，底端依次穿过泥面10和软土层11后，嵌入海底稳定土层12内，水平反力可以通过发挥桩侧摩阻力和桩端阻力进行施加。
所述压力加载机构4包括固定于试桩1侧壁上的支座4-1（用于保证试桩受力均匀），该支座上依次连接千斤顶4-2和主横梁4-3，其中主横梁4-3另一端刚性连接有若干根副横梁4-4，各副横梁4-4按照斜桩2分布位置、以前述刚性连接点为中心呈辐射状布置，各副横梁4-4另一端与斜桩2一一对应刚性连接；所述主横梁4-3的轴线通过试桩1的轴线，各副横梁4-4的轴线通过与之连接的斜桩2的轴线。
本例水平承载力加载装置的具体布置步骤如下：
a、首先经过计算，确定斜桩2的入土位置和沉桩深度，然后在预定的桩位进行斜桩2沉桩施工，将预制的斜桩2按照一定角度沉至设计深度，斜桩2底端嵌入力学性能良好的粉质砂土层或硬质黏土层等稳定土层12中，以充分发挥斜桩2桩侧摩阻力和桩端阻力，可采用静压或锤击依照特殊的斜桩施工工艺进行，并依次进行多根斜桩2的施工安装。
b、斜桩2设置完毕后，在斜桩2顶部和试桩1顶部安装水平加载平台3，在水平加载平台3上进行压力加载机构4的安装。首先将副横梁4-4与斜桩2进行连接安装，保证各副横梁4-4轴线与对应斜桩2的轴线在相交在同一个平面内，不会由于偏心距过大而发生破坏；各副横梁4-4另一端相交于一个节点，可采用焊接方式连接，节点应保证足够的刚度和强度，以免产生过大变形或发生强度破坏。
c、之后在各副横梁4-4的相交点处安装主横梁4-3，再进行千斤顶4-2的安装，在千斤顶4-2与试桩1接触处安置一支座4-1，以保证千斤顶4-2作用力水平通过试桩1桩身轴线，且传力均匀。在所有测试系统安装完成之后，即可开展桩基水平承载力的测试工作。 

Claims (3)

1.一种近海单桩基础水平承载力加载装置，其特征在于：它包括均匀分布于试桩（1）一侧的若干斜桩（2）、同时架设于试桩（1）和斜桩（2）顶端的水平加载平台（3），以及安装于所述加载平台（3）上的压力加载机构（4）；各斜桩（2）底端均嵌入海底稳定土层（12）内，顶端均伸至海平面（9）以上且朝向试桩（1）倾斜；所述压力加载机构一端与试桩（1）刚性连接，另一端同时与各斜桩（2）刚性连接。
2.根据权利要求1所述的近海单桩基础水平承载力加载装置，其特征在于：所述压力加载机构（4）包括固定于试桩（1）侧壁上的支座（4-1），该支座上依次连接千斤顶（4-2）和主横梁（4-3），其中主横梁（4-3）另一端刚性连接有若干根以该刚性连接点为中心呈辐射状布置的副横梁（4-4），各副横梁（4-4）另一端与斜桩（2）一一对应刚性连接；所述主横梁（4-3）的轴线通过试桩（1）的轴线，各副横梁（4-4）的轴线通过与之连接的斜桩（2）的轴线。
3.根据权利要求1或2所述的近海单桩基础水平承载力加载装置，其特征在于：所述斜桩（2）桩顶中心到试桩（1）桩身的距离大于2m。
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