CN203287245U

CN203287245U - 一种适用于桩基水平和竖向组合加载的装置

Info

Publication number: CN203287245U
Application number: CN2013203418706U
Authority: CN
Inventors: 黎冰; 童小东; 郭满意
Original assignee: Southeast University
Current assignee: Southeast University
Priority date: 2013-06-14
Filing date: 2013-06-14
Publication date: 2013-11-13
Anticipated expiration: 2023-06-14

Abstract

本实用新型公开了一种适用于桩基水平和竖向组合加载的装置，其特征在于，该装置包括顶部槽块、导力杆、底部槽块和重物勾，顶部槽块包括顶部槽块顶盖、和顶部槽块底座，底部槽块包括底部槽块顶盖和底部槽块底座，在顶部槽块顶盖和顶部槽块底座之间以及底部槽块顶盖和底部槽块底座之间分别组合形成球型槽；导力杆的两端为两个大小一致的钢球，且钢球的尺寸与顶部槽块和底部槽块的球型槽相匹配，所述导力杆的两端通过所述的钢球分别与顶部槽块和底部槽块铰接；重物勾水平固定连接在底部槽块的侧面。该装置可以满足竖向荷载作用点位置不变的要求，实现对桩基础进行水平和竖向组合加载的目的，且保障了加载的安全性。

Description

一种适用于桩基水平和竖向组合加载的装置

技术领域

本实用新型属于建筑领域中用于桩基加载测试的装置，具体来说，涉及一种适用于桩基水平和竖向组合加载的装置。

背景技术

现有的对桩基进行水平和竖向组合加载的方式一般为在桩基顶部垫一层钢板，然后利用千斤顶或重物通过这层钢板对桩基施加竖向荷载，同时在桩侧壁施加水平荷载。使用千斤顶作为加载工具时，需先将千斤顶固定在桩基上方的一固定物体上。桩基在水平荷载作用下会产生水平位移，使得竖向荷载的作用点偏离初始位置，造成竖向荷载作用方向不竖直，在桩顶产生附加的弯矩，进而影响测试的准确性，严重时还会引起桩基的突然倾倒或折断，引发安全事故。当采用重物作为桩基竖向荷载的来源时存在两方面的问题，一是竖向荷载的大小受限，二是由于桩基会产生转动，从而可能引发桩顶重物的倾覆，引发安全问题。因此，如何实现桩基的水平和竖向组合加载是重要的技术问题，也是桩基加载技术中的难点之一。

发明内容

技术问题：本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种适用于桩基水平和竖向组合加载的装置，该装置可以满足在加载过程中竖向荷载作用点位置不变的要求，避免组合荷载作用产生的偏心距，提高加载进度和测试的安全性。

技术方案：为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种适用于桩基水平和竖向组合加载的装置，其特征在于，该装置包括顶部槽块、导力杆、底部槽块和重物勾，顶部槽块包括顶部槽块顶盖、和顶部槽块底座，底部槽块包括底部槽块顶盖和底部槽块底座，在顶部槽块顶盖和顶部槽块底座之间以及底部槽块顶盖和底部槽块底座之间分别组合形成球型槽；导力杆的两端为两个大小一致的钢球，且钢球的尺寸与顶部槽块和底部槽块的球型槽相匹配，所述导力杆的两端通过所述的钢球分别与顶部槽块和底部槽块铰接；重物勾水平固定连接在底部槽块的侧面。

进一步，顶部槽块顶盖上设有至少三个均匀分布在顶盖顶部槽块几何中心周围的顶部槽块顶盖通孔，底部槽块顶盖上设有至少三个均匀分布在底部槽块顶盖几何中心周围的底部槽块顶盖通孔，顶部槽块底座设有至少三个均匀分布在顶部槽块底座几何中心周围的顶部槽块底座通孔，在底部槽块底座上也设有至少三个均匀分布在底部槽块底座几何中心周围的底部槽块底座通孔，顶部槽块顶盖、底部槽块顶盖上的顶部槽块顶盖通孔、底部槽块顶盖通孔的位置分别与顶部槽块底座、底部槽块底座上的顶部槽块底座通孔、底部槽块底座通孔的位置相对应。

进一步，底部槽块的侧面设带内设螺纹的圆孔，重物勾末端带有螺纹并与圆孔螺纹连接。

进一步，所述的顶部槽块顶盖通孔和底部槽块顶盖通孔均为三个；所述的顶部槽块顶盖通孔和底部槽块顶盖通孔均为四个；所述的顶部槽块底座通孔和底部槽块底座通孔均为三个；所述的顶部槽块底座通孔和底部槽块底座通孔均为四个。

进一步，所述的顶部槽块顶盖通孔和底部槽块顶盖通孔为光孔，所述的顶部槽块底座通孔和底部槽块底座通孔为螺纹孔，螺栓穿过顶部槽块顶盖通孔和顶部槽块底座通孔对顶部槽块进行固定，螺栓穿过底部槽块顶盖通孔和底部槽块底座通孔对底部槽块进行固定。

进一步，，所述的顶部槽块和底部槽块的横截面呈圆形，或者正方形。

有益效果：与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1.满足在加载过程中竖向荷载作用点位置不变的要求，避免了竖向加载装置与桩顶之间的错动，保证了测试的准确性和测试的安全性。本实用新型的装置包括顶部槽块、导力杆、底部槽块和重物勾。竖向荷载由千斤顶在顶部槽块的底座上施加，通过导力杆传递到底部槽块和桩基上。在整个加载过程中，导力杆传递的荷载始终作用在底部槽块的球型槽内，也就是说，竖向荷载在桩顶的作用点位置是始终不变的，这样竖向加载装置与桩顶之间就不会发生错动；另外，由于导力杆与桩顶槽块之间是铰接，所以不会在桩顶产生附加弯矩，从而既保证了测试的准确性也保障了测试的安全性。施加水平荷载时，桩顶会产生水平位移，由于导力杆与桩顶槽块铰接，所以导力杆会随着桩顶发生转动，从而造成导力杆不竖直，进而造成竖向荷载不是竖直的加载到桩顶，但这不影响测试的准确性。一方面，可以精确计算出因导力杆转动对荷载施加的影响，即根据水平位移和导力杆长度之间的大小关系换算出导力杆的转角，然后把由导力杆施加到桩顶的荷载分解到竖向和水平两个方向上去，就可以计算得到真正施加到桩基上的竖向荷载大小和水平向荷载大小；另一方面，根据《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2003）的规定，当桩顶水平位移达到30-40mm时，就可以终止加载，而30-40mm的水平位移引起的导力杆的转动角度是很小的，基本不影响荷载的竖向施加。

2.结构简单，易于安装及拆卸，便于重复使用。本实用新型的装置包括顶部槽块、导力杆、底部槽块和重物勾。整个装置仅由这四个部件组成，组成的零件数量少，结构简单。同时，这四个部件都可采用可拆卸的连接方式，例如用螺栓连接。当任一部件损坏时，可以随时更换该部件，而其他部件仍然可以继续使用。当桩基为混凝土桩时，可用螺栓将底部槽块与桩基顶部预埋的螺帽相连，在加载测试结束后，可以从桩基上拆除该装置，然后再利用该装置对其他桩基进行加载。当桩基为钢管桩时，需要将底部槽块焊接在桩基上，加载测试结束后可将其他部件拆除，在对其它桩基进行加载时，只需要替换新的底部槽块即可实现大部分原件的重复利用。也就是说，本实用新型的加载装置可以多次使用在不同的桩基上。

3.水平荷载的加载方向和加载方式多样化。内设螺纹的圆孔可以根据需要设置在底部槽块侧面的任何位置，所以水平荷载可以在水平面内任一方向加载。此外，水平荷载除了可以利用重物施加外，也可以将重物勾拆卸后使用千斤顶等工具来施加。

4.应用范围广。本实用新型的加载装置应用并不局限于实际工程中桩基的组合加载，同样也适用于模型试验中桩基的组合加载。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型中顶部槽块的结构示意图。

图3为附图2所示的顶部槽块的结构俯视图。

图4为本实用新型中底部槽块的结构示意图。

图5为附图4所示的底部槽块的结构俯视图。

图6为本实用新型与混凝土桩的装配示意图。

图7为本实用新型与刚性桩的装配示意图。

图中有：顶部槽块1、顶部槽块顶盖101、顶部槽块底座102、导力杆2、导力杆上端钢球201、导力杆下端钢球202、底部槽块3、底部槽块顶盖301、底部槽块底座302、重物勾4、圆孔5、顶部槽块顶盖通孔601、底部槽块顶盖通孔602、顶部槽块底座通孔603、底部槽块底座通孔604、桩7。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的技术方案进行详细的说明。

如图1至图5所示，本实用新型的一种适用于桩基水平和竖向组合加载的装置，包括顶部槽块1、导力杆2、底部槽块3和重物勾4。顶部槽块1、导力杆2、底部槽块3和重物勾4的材质优选由钢制成。钢材质可以减小零件的变形量，使得零件保持自身的形状。顶部槽块1和底部槽块3的横截面为有几何中心的规则形状，例如圆形，或者正方形。顶部槽块1包括顶部槽块顶盖101和顶部槽块底座102，底部槽块3包括底部槽块顶盖301和底部槽块底座302。顶部槽块顶盖101和顶部槽块底座102以及底部槽块顶盖301和底部槽块底座302分别组合形成球型槽。顶部槽块顶盖101上设有至少三个均匀分布在顶盖顶部槽块101几何中心周围的顶部槽块顶盖通孔601，底部槽块顶盖301上设有至少三个均匀分布在底部槽块顶盖301几何中心周围的底部槽块顶盖通孔602，顶部槽块底座102设有至少三个均匀分布在顶部槽块底座102几何中心周围的顶部槽块底座通孔603，在底部槽块底座302上也设有至少三个均匀分布在底部槽块底座302几何中心周围的底部槽块底座通孔604，顶部槽块顶盖101、底部槽块顶盖301上的顶部槽块顶盖通孔601、底部槽块顶盖通孔602的位置分别与顶部槽块底座102、底部槽块底座302上的顶部槽块底座通孔603、底部槽块底座通孔604的位置相对应。当顶部槽块顶盖通孔601、底部槽块顶盖通孔602均为三个时，顶部槽块顶盖通孔601、底部槽块顶盖通孔602分别与顶部槽块顶盖101、底部槽块顶盖301几何中心的连线之间的夹角为120度。当顶部槽块顶盖通孔601、底部槽块顶盖通孔均为四个时，顶部槽块顶盖通孔601、底部槽块顶盖通孔602分别与顶部槽块顶盖101、底部槽块顶盖301几何中心的连线之间的夹角为90度。当顶部槽块底座通孔603、底部槽块底座通孔604均为三个时，顶部槽块底座通孔603、底部槽块底座通孔604分别与顶部槽块底座102、底部槽块底座302几何中心的连线之间的夹角为120度。当顶部槽块底座通孔603、底部槽块底座通孔604均为四个时，且顶部槽块底座通孔603、底部槽块底座通孔604分别与顶部槽块底座102、底部槽块底座302几何中心的连线之间的夹角为90度。导力杆2的两端为两个大小一致的导力杆上端钢球201和导力杆下端钢球202，且其尺寸与顶部槽块1和底部槽块3的球型槽相匹配。重物勾4末端带有螺纹，与底部槽块3侧面的内设螺纹的圆孔5相连接。

进一步，所述的顶部槽块1和底部槽块3的顶部槽块顶盖101、底部槽块顶盖301上的顶部槽块顶盖通孔601、底部槽块顶盖通孔602内壁光滑，所述的顶部槽块1和底部槽块3的顶部槽块底座102、底部槽块底座302上的顶部槽块底座通孔603、底部槽块底座通孔604内设螺纹。顶部槽块1和底部槽块3可以分别采用可拆卸的连接方式，例如用螺栓连接。

进一步，所述的重物勾4末端为带螺纹的圆柱状，且其尺寸与底部槽块3侧面的内设螺纹的圆孔5相匹配。重物勾4上套上钢丝绳，通过外接滑轮可以实现重物施加水平荷载。重物勾4可拆卸，拆卸后可利用千斤顶等施加水平荷载，这样满足了既能用重物也能用千斤顶等施加水平荷载的要求。

如图6所示，该结构的适用于混凝土桩水平和竖向组合加载的装置的使用过程是：第一步，在混凝土桩7的顶部预埋螺帽，螺帽的顶部与桩7顶部齐平；第二步，将导力杆2的导力杆上端钢球201与顶部槽块1连接，并用规格匹配的螺栓拧入顶部槽块顶盖101和顶部槽块底座102的通孔顶部槽块顶盖通601、顶部槽块底座通孔603，拧紧螺栓使导力杆2和顶部槽块1连成一个整体；第三步，将导力杆2的导力杆下端钢球202与底部槽块3连接，并用规格匹配的螺栓依次拧入底部槽块顶盖301上的底部槽块顶盖通孔602、底部槽块底座302上的底部槽块底座通孔604以及桩7顶面的螺帽，拧紧螺栓使该装置与桩7连成一个整体；第四步，在顶部槽块1上用千斤顶或重物等施加竖向荷载，在重物勾4上套上钢丝绳，绕过外接滑轮并悬挂重物来施加水平荷载。

如图7所示，该结构的适用于钢管桩水平和竖向组合加载的装置的使用过程与适用于混凝土桩水平和竖向组合加载的装置的使用过程略有不同，其区别是：钢管桩无需预埋螺帽，只需在完成上述第二步和第三步组装该装置后直接将底部槽块3与桩7顶部焊接起来。

Claims

1.一种适用于桩基水平和竖向组合加载的装置，其特征在于，该装置包括顶部槽块（1）、导力杆（2）、底部槽块（3）和重物勾（4），顶部槽块（1）包括顶部槽块顶盖（101）、和顶部槽块底座（102），底部槽块（3）包括底部槽块顶盖（301）和底部槽块底座（302），在顶部槽块顶盖（101）和顶部槽块底座（102）之间以及底部槽块顶盖（301）和底部槽块底座（302）之间分别组合形成球型槽；导力杆（2）的两端为两个大小一致的钢球，且钢球的尺寸与顶部槽块（1）和底部槽块（3）的球型槽相匹配，所述导力杆（2）的两端通过所述的钢球分别与顶部槽块（1）和底部槽块（3）铰接；重物勾（4）水平固定连接在底部槽块（3）的侧面。

2.按照权利要求1所述的适用于桩基水平和竖向组合加载的装置，其特征在于，顶部槽块顶盖（101）上设有至少三个均匀分布在顶盖顶部槽块（101）几何中心周围的顶部槽块顶盖通孔（601），底部槽块顶盖（301）上设有至少三个均匀分布在底部槽块顶盖（301）几何中心周围的底部槽块顶盖通孔（602），顶部槽块底座（102）设有至少三个均匀分布在顶部槽块底座（102）几何中心周围的顶部槽块底座通孔（603），在底部槽块底座（302）上也设有至少三个均匀分布在底部槽块底座（302）几何中心周围的底部槽块底座通孔（604），顶部槽块顶盖（101）、底部槽块顶盖（301）上的顶部槽块顶盖通孔（601）、底部槽块顶盖通孔（602）的位置分别与顶部槽块底座（102）、底部槽块底座（302）上的顶部槽块底座通孔（603）、底部槽块底座通孔（604）的位置相对应。

3.按照权利要求1所述的适用于桩基水平和竖向组合加载的装置，其特征在于，底部槽块（3）的侧面设带内设螺纹的圆孔（5），重物勾（4）末端带有螺纹并与圆孔（5）螺纹连接。

4.按照权利要求2所述的适用于桩基水平和竖向组合加载的装置，其特征在于，所述的顶部槽块顶盖通孔（601）和底部槽块顶盖通孔（602）均为三个。

5.按照权利要求2所述的适用于桩基水平和竖向组合加载的装置，其特征在于，所述的顶部槽块顶盖通孔（601）和底部槽块顶盖通孔（602）均为四个。

6.按照权利要求2所述的适用于桩基水平和竖向组合加载的装置，其特征在于，所述的顶部槽块底座通孔（603）和底部槽块底座通孔（604）均为三个。

7.按照权利要求2所述的适用于桩基水平和竖向组合加载的装置，其特征在于，所述的顶部槽块底座通孔（603）和底部槽块底座通孔（604）均为四个。

8.按照权利要求2所述的适用于桩基水平和竖向组合加载的装置，其特征在于，所述的顶部槽块顶盖通孔（601）和底部槽块顶盖通孔（602）为光孔，所述的顶部槽块底座通孔（603）和底部槽块底座通孔（604）为螺纹孔，螺栓穿过顶部槽块顶盖通孔（601）和顶部槽块底座通孔（603）对顶部槽块（1）进行固定，螺栓穿过底部槽块顶盖通孔（602）和底部槽块底座通孔（604）对底部槽块（3）进行固定。

9.按照权利要求1所述的适用于桩基水平和竖向组合加载的装置，其特征在于，所述的顶部槽块（1）和底部槽块（3）的横截面呈圆形，或者正方形。