CN209669949U - 一种用于载荷试验的水箱结构和载荷试验装置 - Google Patents

一种用于载荷试验的水箱结构和载荷试验装置 Download PDF

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史生志
辛力
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Abstract

本实用新型提供了一种用于载荷试验的水箱结构和载荷试验装置,包括若干个按层均匀分布并堆叠在支架上的水箱,每一层相邻的水箱之间通过连接水管连通,水箱的顶面开设进水口、底面开设泄水口,且进水口通过可拆卸进水管连接水泵,泄水口端安装有可拆卸的密封盖。本实用新型提供的这种用于载荷试验的水箱结构和载荷试验装置,采用水箱作为载荷试验的加荷装置,根据荷载的要求组装相应数量的水箱,且加载时向水箱内注入水,卸载时放出水箱内的水,实现一次性充水和一次性放水,避免运输和堆载混凝土方块或者砂袋带来的浪费时间和人力以及运输不便的问题,同时水箱堆放安全,充水和放水迅速,并可重复利用,运输和装卸更加方便快捷。

Description

一种用于载荷试验的水箱结构和载荷试验装置
技术领域
本实用新型涉及一种地基承载力的测定装置,具体涉及一种用于载荷试验的水箱结构和载荷试验装置。
背景技术
静载荷试验:是指按桩的使用功能,分别在桩顶逐级施加轴向压力、轴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、上拔位移或水平位移,根据荷载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,它是目前检验桩基承载力的各种方法中应用最广的一种,且被公认为试验结果最准确、最可靠,被列入各国桩基工程规范或规定中。该试验手段利用各种方法人工加荷,模拟地基或基础的实际工作状态,测试其加载后承载性能及变形特征。其显著的优点是受力条件比较接近实际,简单易用,试验结果直观而易于为人们理解和接受,但是试验规模及费用相对较大。特别是现有的载荷试验装置通常采用混凝土试块作为加荷装置,由于混凝土试块重量较大,导致加荷装置的使用周期长、运输装卸不方便,进而影响工程进度。
实用新型内容
本实用新型的目的是克服现有载荷试验中采用混凝土试块作为加荷装置导致的使用周期长、运输装卸不方便的问题。
为此,本实用新型提供了一种用于载荷试验的水箱结构,包括若干个按层均匀分布并堆叠在支架上的水箱,每一层相邻的水箱之间通过连接水管连通,每一个水箱上开设有进水口和泄水口,所述泄水口端安装有可拆卸的密封盖,进水口设于水箱顶面并通过可拆卸进水管连接水泵。
进一步地,所述可拆卸进水管上和泄水口端均安装着流量自动控制装置。
进一步地,所述每一层的若干个水箱中至少有一个水箱的进水口通过可拆卸进水管连接着水泵。
进一步地,所有的相邻的水箱之间均通过连接板连接,所述连接板螺栓连接在水箱上。
进一步地,所述支架由钢管或者钢筋焊接而成,自上至下分为多层,每一层被钢管或者钢筋划分为若干个格子,每一个格子内放置一个水箱。
进一步地,所述泄水口开设于水箱的底面。
特别地,所述水箱每一面侧壁靠近底板处分别开设着一个泄水口,每一层相邻的两个水箱的相对的侧壁上的泄水口作为连接水管的连接口。
本实用新型还提供了一种用于载荷试验的试验装置,包括平行且相对而设的基准梁,基准梁上通过磁力座安装有百分表,所述基准梁的中心设有压入岩土中的试桩,所述试桩的顶端面上设有承压板,承压板上设有千斤顶和位移传感器,所述试桩上方设有通过支墩架设于试桩上的轨道钢梁,所述轨道钢梁的上表面固定安装有支架,支架的每一个格子内放置有一个水箱,相邻的水箱之间通过连接板连接。
本实用新型还提供了一种用于载荷试验的试验方法,包括如下步骤:
步骤A,加载:一次性向水箱内蓄水加载到载荷试验所需最大荷载,然后按照预设的荷载等级分级起升千斤顶,千斤顶向上顶起水箱的同时对下方的试桩加载;
步骤B,卸载:按照预设的荷载等级分级落下千斤顶,直至卸载完成,然后打开水箱的泄水口一次性将水箱内的水放完,完成对桩基或复合地基的载荷试验。
进一步地,一次性向水箱内蓄水加载到载荷试验预设的最大荷载,加载方式为打开与可拆卸进水管连接的置于储水罐或蓄水池内的水泵,进行蓄水,直到达到在可拆卸进水管上的流量自动控制装置预设的流量值。
本实用新型的有益效果:本实用新型提供的这种用于载荷试验的水箱结构、试验装置和载荷试验方法,采用水箱作为载荷试验的加荷装置,根据荷载的要求组装相应数量的水箱,且加载时向水箱内注入水,卸载时放出水箱内的水,实现一次性充水和一次性放水,避免运输混凝土方块或者砂袋带来的浪费时间和人力以及运输不便的问题,同时水箱堆放安全,充水和放水迅速,并可重复利用,运输和装卸更加方便快捷。
以下将结合附图对本实用新型做进一步详细说明。
附图说明
图1是用于载荷试验的水箱结构的示意图。
图2是泄水口开设在水箱底面的示意图。
图3是泄水口开设在水箱侧壁靠近底板处的立面图。
图4是泄水口开设在水箱侧壁靠近底板处的平面图。
图5是载荷试验装置的结构示意图。
附图标记说明:1.支架;2.水箱;3.连接水管;4.进水口;5.泄水口;6.可拆卸进水管;7.支墩;8.试桩;9.轨道钢梁;10.磁力座;11.承压板;12.千斤顶;13.百分表;14.位移传感器;15.岩土;16.基准梁。
具体实施方式
实施例1:
本实施例提供了一种用于载荷试验的水箱结构,如图1所示,包括若干个按层均匀分布并堆叠在支架1上的水箱2,每一层相邻的水箱2之间通过连接水管3连通,每一个水箱2上开设有进水口4和泄水口5,所述泄水口5端安装有可拆卸的密封盖,进水口4设于水箱2顶面并通过可拆卸进水管6连接水泵。
所述可拆卸进水管6上和泄水口5端均安装着流量自动控制装置。所述每一层的若干个水箱2中至少有一个水箱2的进水口4通过可拆卸进水管6连接着水泵。所有的相邻的水箱2之间均通过连接板连接,所述连接板螺栓连接在水箱2上。所述支架1由钢管或者钢筋焊接而成,自上至下分为多层,每一层被钢管或者钢筋划分为若干个格子,每一个格子内放置一个水箱2。
具体地说,流量自动控制装置由流量计、流量阀及控制器三部分组成,具有显示总流量、瞬时流量、日流量等功能,本实施例中的流量自动控制装置选用的是上海一诺仪表有限公司生产的LZK流量自动控制装置,通过流量自动控制装置控制进水量和卸载量,方便加荷和卸载,和传统的混凝土试块或砂袋相比,省去了搬运装卸的工作,更加方便省力。
本实施例中,每一个水箱2都可以连接一个水泵,同时注水,也可以在考虑工期与经济的情况下,由于每一层的水箱2之间都是通过连接水管3连通的,因此可以在每一层的水箱2中选择几个连接水泵,打开这几个水泵,就可以给同层所有的水箱2注水;而作为优选,本实施例选择最边部的某一个水箱A作为进水水箱,选择与水箱A相对的水箱B作为泄水水箱,加荷时,只需打开水箱A给同层的其他水箱注水即可,卸载时,打开水箱B的泄水口5将水泄至蓄水池或者其他可以承载存储水的容器内。
由于载荷试验中,重物加荷的高度较高,为了确保载荷试验装置的稳定性,以及处于安全考虑,轨道钢梁9上的所有水箱2之间均通过连接板连接,而连接板与水箱2之间通过螺栓连接,方便安装和拆卸。
特别地,为了环保和节约资源,本实施例中水箱2内的注入的水使用的是基坑积水,或基坑内没有水,可以选择自来水或者通过储水罐内的水进行注入。
需要特别说明的是,图1所示为水箱结构的示意图,仅仅作为示例,并不限于图1所示的水箱数量,如,在本实施例中,以支架1为载体,示例如下:支架1自上至下设有十层,每一层按照5×6排列30个格子,根据荷载大小,向相应数量的格子内放置水箱2,具体地,如图3所示,本实施例中的水箱结构作为载荷试验中的加荷装置,与载荷试验的承压板、沉降观测装置、反力系统共同组成载荷试验装置,载荷试验装置的工作过程如下:
在待做载荷试验的工地打入至少三根试桩8,分别进行载荷试验,具体地,在试桩8所在处安装千斤顶12、轨道钢梁9或支墩7,安装过程中应确保与试桩8的中心一致;安装沉降观测装置:包括百分表13、位移传感器14、沉降传感器或水准仪等;安装完毕后,一次性向水箱2内蓄水加载至最大荷载,然后升起千斤顶12进行分级加荷,测试的第一级荷载,宜接近所卸除土的自重,荷载包含设备的重量,每级荷载增重,一般取预估测试土层极限压力的1/8~1/10,当难以预估其极限压力时,对较松软的土,每级荷载增重可采用10~25KPa,对较坚硬的土,采用50KPa,对硬土及软质岩石,采用100KPa;沉降观测时间间隔:加荷开始后,第一个30min内,每10min观测一次,第二个30min内,每15min观测一次,以后每30min进行一次;沉降相对稳定标准:当连续2小时内每小时的沉降量不大于0.1mm时,即认为达到相对稳定,方可施加下一级荷载。当测试出现下列情况之一时,即认为地基土已达到极限状态,可终止试验:
(1)承压板周围的土体出现裂缝或隆起;
(2)在荷载不变的情况下,沉降速率加速发展或接近一常数。压力-沉降(P-S)曲线出现明显拐点;
(3)在某级荷载下,24小时沉降速率不能达到稳定;
(4)总沉降量超过承压板宽度(或直径)的0.06倍。
特别地,在实际应用中,水箱的数量至少为一个,即可以是一个,也可以是几十个,甚至上百个,并不限于本实施例中所举。例如,在轨道横梁9或支架1上只放置一个水箱,但该水箱的尺寸足够大(足以容纳最大荷载所需水量),然后根据载荷试验逐级卸载;以此类推,在支架1或者轨道横梁9上也可以放置2个或者3个或者4个或者……个水箱,且所有水箱的数量或者尺寸足以容纳最大荷载所需水量为准。
实施例2:
在实施例1的基础上,为了方便卸载,如图2所示,本实施例将泄水口5开设于水箱2的底面。具体地,卸载时,打开每一个水箱2底板上的泄水口5,水箱2内的水由泄水口流出,且因泄水口5开设在水箱2的底面,可以确保水箱2内的水卸载完全。
实施例3:
在实施例1的基础上,如图3和图4所示,所述水箱2每一面侧壁靠近底板处分别开设着一个泄水口5,每一层相邻的两个水箱2的相对的侧壁上的泄水口5作为连接水管3的连接口。
具体地说,本实施例以矩形水箱为例(并不仅限于此,也可以是其他形状的水箱),每一个矩形水箱的顶面开设进水口4,进水口4连接着可拆卸进水管6,可拆卸进水管6与施工现场的自来水管连接,或者可拆卸进水管6连接水泵,水泵置于储水罐或蓄水池内;特别地,每一个矩形水箱的四个侧壁上分别开设有一个泄水口5,每一个泄水口5靠近矩形水箱的底板,即一个矩形水箱开设4个泄水口5,其中,同层的相邻水箱2的相对的侧壁上的泄水口5作为连接水管3的连接口,即无需在水箱上再开设用于连接连接水管3的连接口,而是将泄水口5与用于连接连接水管3的连接口合二为一,简化了制作水箱的工艺,同时也使同层水箱连接更加方便。
实施例4:
本实施例提供了一种载荷试验装置,如图5所示,包括平行且相对而设的基准梁16,基准梁16上通过磁力座10安装有百分表13,所述基准梁16的中心设有压入岩土15中的试桩8,所述试桩8的顶端面上设有承压板11,承压板11上设有千斤顶12和位移传感器14,所述试桩8上方设有通过支墩7架设于试桩8上的轨道钢梁9,所述轨道钢梁9的上表面固定安装有支架1,支架1的每一个格子内放置有一个水箱2,相邻的水箱2之间通过连接板连接。
具体地,本实施例还包括一种用于载荷试验的试验方法,包括如下步骤:
步骤A,加载:一次性向水箱2内蓄水加载到载荷试验所需最大荷载,然后按照预设的荷载等级分级起升千斤顶12,千斤顶12向上顶起水箱2的同时对下方的试桩8加载;
步骤B,卸载:按照预设的荷载等级分级落下千斤顶12,直至卸载完成,然后打开水箱2的泄水口5一次性将水箱2内的水放完,完成对桩基或复合地基的载荷试验。
如果需要在施工现场做下一组试桩的静载荷试验,也可以将水箱2内的水抽到下一组静载荷试验的载荷试验装置上。
特别地,一次性向水箱2内蓄水加载到载荷试验预设的最大荷载,加载方式为打开与可拆卸进水管6连接的置于储水罐或蓄水池内的水泵(或可拆卸进水管6与施工现场的自来水管连接),进行蓄水,直到达到在可拆卸进水管6上的流量自动控制装置预设的流量值。
在本实施例中,载荷试验中的加载和卸载均是通过向水箱内一次性注水或者一次性放水完成,避免运输混凝土方块或者砂袋带来的浪费时间和人力以及运输不便的问题,同时水箱堆放安全,充水和放水迅速,并可重复利用,运输和装卸更加方便快捷。
为了节约水资源,所述与可拆卸进水管6连接的水泵置于储水罐或蓄水池内。做完载荷试验的水可以循环利用,可用于工地上其他需水工程,或者进行储存运输至下一个需做载荷试验的工地。
值得一提的是,本实施例中载荷试验装置在加载过程中,按照自下至上的顺序,在下一层的水箱2注满水后,再进行上一层水箱2的安装和连接,并注满水;试验完成后,只需打开水箱2底部的泄水口5进行排水卸载即可,下一次使用时,再重复上述步骤,因此,本实施例提供的载荷试验装置中的水箱结构可以重复利用,节约资源,堆叠安全,试验快速,适合对桩基和复合地基进行载荷试验。
综上所述,本实用新型提供的这种用于载荷试验的水箱结构、载荷试验装置和载荷试验方法,采用水箱作为载荷试验的加荷装置,根据荷载的要求组装相应数量的水箱,且加载时向水箱内注入水,卸载时放出水箱内的水,实现一次性充水和一次性放水,避免运输混凝土方块或者砂袋带来的浪费时间和人力以及运输不便的问题,同时水箱堆放安全,充水和放水迅速,并可重复利用,运输和装卸更加方便快捷。
以上例举仅仅是对本实用新型的举例说明,并不构成对本实用新型的保护范围的限制,凡是与本实用新型相同或相似的设计均属于本实用新型的保护范围之内。本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段,这里不一一叙述。

Claims (7)

1.一种用于载荷试验的水箱结构,其特征在于:包括若干个按层均匀分布并堆叠在支架(1)上的水箱(2),每一层相邻的水箱(2)之间通过连接水管(3)连通,每一个水箱(2)上开设有进水口(4)和泄水口(5),所述泄水口(5)端安装有可拆卸的密封盖,进水口(4)设于水箱(2)顶面并通过可拆卸进水管(6)连接水泵。
2.如权利要求1所述的用于载荷试验的水箱结构,其特征在于:所述可拆卸进水管(6)上和泄水口(5)端均安装着流量自动控制装置。
3.如权利要求1所述的用于载荷试验的水箱结构,其特征在于:所有的相邻的水箱(2)之间均通过连接板连接,所述连接板螺栓连接在水箱(2)上。
4.如权利要求1所述的用于载荷试验的水箱结构,其特征在于:所述支架(1)由钢管或者钢筋焊接而成,自上至下分为多层,每一层被钢管或者钢筋划分为若干个格子,每一个格子内放置一个水箱(2)。
5.如权利要求1所述的用于载荷试验的水箱结构,其特征在于:所述泄水口(5)开设于水箱(2)的底面。
6.如权利要求1所述的用于载荷试验的水箱结构,其特征在于:所述水箱(2)每一面侧壁靠近底板处分别开设着一个泄水口(5),每一层相邻的两个水箱(2)的相对的侧壁上的泄水口(5)作为连接水管(3)的连接口。
7.一种用于载荷试验的试验装置,包括平行且相对而设的基准梁(16),基准梁(16)上通过磁力座(10)安装有百分表(13),所述基准梁(16)的中心设有压入岩土(15)中的试桩(8),所述试桩(8)的顶端面上设有承压板(11),承压板(11)上设有千斤顶(12)和位移传感器(14),所述试桩(8)上方设有通过支墩(7)架设于试桩(8)上的轨道钢梁(9),其特征在于:所述轨道钢梁(9)的上表面固定安装有支架(1),支架(1)的每一个格子内放置有一个水箱(2),相邻的水箱(2)之间通过连接板连接。
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