CN212427268U - 一种管桩垂直向上加载的抗弯试验系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种管桩垂直向上加载的抗弯试验系统，其涉及管桩抗弯试验技术领域，其包括加压装置和反作用力装置，反作用力装置包括基座和对称设置的反作用力组件，加压装置和反作用力组件均设置于基座上；管桩置于加压装置上方，且加压装置位于管桩中部；反作用力组件位于加压装置长度方向的两端，反作用力组件包括龙门架，龙门架底部与基座连接，管桩穿设龙门架设置，且管桩远离加压装置的一侧与龙门架抵接设置。本实用新型解决了管桩抗弯试验时管桩对位和安放时操作比较困难、易耗时、检测人员不便观测裂缝的发展过程等问题，具有整体结构简单、安放管桩方便、节省试验前期准备时间、有利于试验人员近距离观测裂缝发展过程、适用性高的效果。

Description

一种管桩垂直向上加载的抗弯试验系统

技术领域

本实用新型涉及管桩抗弯试验技术领域，尤其是涉及一种管桩垂直向上加载的抗弯试验系统。

背景技术

目前预应力混凝土管桩是建筑桩基的一种，预应力混凝土管桩除承担上部传来的竖向荷载外，还具有一定的抗弯能力，大量的地震灾后调查表明，预应力混凝土管桩在地震作用下，发生不同程度的破坏主要以受弯破坏为主。目前管桩抗弯性能试验一般按照GB13476-2009的技术要求进行，主要检测其抗裂荷载、极限荷载与裂缝宽度，以便为工程应用提供可靠的数据。

公告号为CN202928901U中国专利公开了一种新型管桩抗弯试验系统，管桩抗弯试验系统包括管桩、底板、固定块、连接杆和压力装置，管桩上设置有固定块，固定块上连接有连接杆，连接杆和底板相连接，压力装置设置在管桩和底板之间，压力装置包括垫板、分配梁、固定铰支座、滚动铰支座和加压器，垫板配合设置在管桩上，加压器设置在底板上，加压器顶部和分配梁相接触。

上述中的现有技术方案存在以下缺陷：上述管桩试验采用的是垂直向下加载方式检测管桩抗弯性能，管桩在压力作用下方，管桩对位和安放时也要避开压力装置，导致操作比较困难、易耗时、并且存在安全隐患；另外，试验时加载方式采取手动控制式，比较难把握荷载分级时间和控制速率；再者，试验时管桩的高度受到限制，试验过程中检测人员很难从管桩下侧观测到裂缝的发展过程，使用裂缝观测仪对准检测也极为不方便。因此，目前的管桩垂直向下加载方式操作效率较低，所产生的试验数据也可能失真。

实用新型内容

根据现有技术存在的不足，本实用新型的目的是提供一种管桩垂直向上加载的抗弯试验系统，具有通过反作用力装置，使得压力装置位于管桩下方并向上加载，从而达到便于安放管桩，且在试验过程中便于检测人员从管桩上侧观测到裂缝的发展过程的效果。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种管桩垂直向上加载的抗弯试验系统，包括加压装置和反作用力装置，所述反作用力装置包括基座和对称设置的反作用力组件，所述加压装置和反作用力组件均设置于所述基座上；

管桩置于所述加压装置上方，且所述加压装置位于所述管桩中部；

所述反作用力组件位于所述加压装置长度方向的两端，所述反作用力组件包括龙门架，所述龙门架底部与所述基座连接，管桩穿设所述龙门架设置，且管桩远离所述加压装置的一侧与所述龙门架抵接设置。

通过采用上述技术方案，加压装置用于放置管桩并朝向管桩施加压力使其受力弯曲直至出现裂纹，在加压过程中获得管桩抗弯试验的测试数据。反作用力装置用于在加压装置加压的过程中防止管桩脱离加压装置，反作用力装置从管桩两端的侧壁处固定管桩，在管桩中部受力弯曲变形时，为管桩两端提供反作用力，从而模拟管桩在实际使用过程中的抗弯性能。

龙门架与基座连接，管桩两端穿过龙门架设置，当加压装置朝向管桩中部施加压力时，作用力分布整个管桩上，管桩将作用力传导至龙门架的横杆处，龙门架和基座构成反作用力系统，抵消部分管桩传导的作用力，使得管桩的两端被限制，只有中部不断受力变形。

由于管桩位于加压装置的上方，安放管桩较为方便，且安装隐患较小；只需要直接将管桩起吊至加压装置上即可，随后安装龙门架，使得龙门架的横杆与管桩两端的侧壁抵接即可完成管桩的安装。对比向下加载的试验来说，进行向下加载试验前，管桩起吊时容易撞到向下加载的压力装置，易对压力装置造成损坏；且在起吊过程中，管桩需要位于压力装置的下方，在起吊的过程中需要人为引导管桩的放置，容易产生安全隐患。

由于管桩位于加压装置的上方，在试验过程中便于检测人员可以直观的从管桩上侧观测到裂缝的发展过程的效果。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述反作用力组件还包括第一固定块，所述第一固定块朝向管桩的一侧与管桩外壁贴合设置；

所述加压装置的一侧所述龙门架与所述第一固定块固定连接，另一所述龙门架与所述第一固定块固定连接滚动铰接。

通过采用上述技术方案，两个第一固定块分别与龙门架固定连接和滚动铰接，可以消除部分管桩的轴线方向由于弯曲引起的垂直于轴线方向的线位移变形，即减少管桩的饶度变形，从而提升向上加载的管桩抗弯试验结果与向下加载的管桩抗弯试验结果的模拟度。第一固定块朝向管桩的一侧与管桩外壁贴合，可以增大第一固定块与管桩的接触面积，从而提升第一固定块与管桩接触的稳定性，进而可以提升管桩受力的稳定性；且使得管桩在受到来自第一固定块传导的反作用力时可以受力均衡，从而可以提升试验数据的准确性。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述反作用力组件还包括第一固定板和第二固定板，所述第一固定板与所述龙门架连接，所述第二固定板与所述第一固定块远离管桩的一侧固定连接，所述第一固定板和所述第二固定板之间连接有若干高度调节件。

通过采用上述技术方案，通过拆卸第二固定板可以更换不同的第一固定块以适配不同直径的管桩，通过调节第一固定板和第二固定板之间的高度调节件，使得第二固定板朝向或远离第一固定板一侧升降，从而可以消除第二固定块与管桩之间的高度差，使得第一固定块朝向管桩的一侧可以贴合管桩的外侧壁。综上，通过第一固定板、第二固定板和高度调节件，可以装夹不同管径的管桩进行抗弯试验，具有提升抗弯试验系统的适配性的效果。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述基座包括对称设置的支座，所述支座沿所述基座的长度方向设置；

所述龙门架的立柱的底端连接有滑动底座，所述滑动底座对应所述支座设置，并沿所述支座的长度方向滑移设置。

通过采用上述技术方案，支座用于为龙门架提供支撑，通过滑动底座与支座的滑移连接，可以较为方便的调节两个龙门架之间的间距，且可以便于不同长度的管桩进行抗弯试验，具有进一步的提升抗弯试验系统的适配性的效果。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述滑动底座包括顶板、至少一组对称设置的第一滑移板和对应每组所述第一滑移板设置滚动轴；

所述顶板与所述龙门架的立柱的底端连接；

所述支座顶部包括沿其长度方向设置的第二滑移板，所述第一滑移板分别位于所述第二滑移板长度方向的两侧；

所述第一滑移板呈L型，所述第一滑移板的竖直板与所述顶板侧壁连接，所述第二滑移板的水平板延伸至所述第二滑移板的下方；

所述滚动轴的两端对应与所述第一滑移板的竖直板转动连接，且所述滚动轴位于所述顶板和所述第二滑移板之间。

通过采用上述技术方案，顶板用于与龙门架连接，且可以减少滑动过程中产生的摩擦力对龙门架造成的磨损。第一滑移板用于连接顶板并将顶板限制在第一滑移板上，使得顶板只能沿第二滑移板的长度方向滑动。滚动轴用于将其的滚动运动转化为顶板和第一滑移板的滑动运动，从而减少滑动底座滑移时产生的摩擦力，进而可以便于更省力的推动龙门架。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述滑动底座上连接有锁止组件，所述锁止组件用于将所述滑动底座固定于所述第二滑移板上。

通过采用上述技术方案，锁止组件用于当龙门架到达指定位置时锁止固定滑动底座，从而防止龙门架在进行管桩抗弯试验时受到外力干扰而意外产生自由滑动。具有在试验过程中提升龙门架位置的稳定性的效果，从而可以提升试验数据的精确度。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述第二滑移板长度方向的两端侧壁连接有限位组件。

通过采用上述技术方案，限位组件用于限制滑动底座的滑动行程，从而防止滑动底座脱离与第二滑移板的滑移连接。具有便于在更换试验用管桩时防止龙门架意外受外力的推动而脱离第二滑移板的效果，且可以达到减少试验过程中的安全隐患的目的。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述基座底部与地面锚固连接，所述基座上连接有若干加强件。

通过采用上述技术方案，加压装置对管桩施压时，根据力的作用是相互的原理，基座会通过龙门架对管桩产生反作用力，随着加压装置逐渐增加对管桩施加的压力，基座所承载的反作用力也越大，通过基座与地面锚固连接，可以提升基座受力时的稳定性。

加强件用于增强基座强度和刚度，从而提升基座的使用寿命，减少更换基座的成本。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述加压装置包括加压器、分配梁和对称设置的第二固定块，所述加压器分别与所述基座和所述分配梁底端连接；

所述第二固定块位于所述分配梁顶部，且一个所述第二固定块与所述分配梁固定连接，另一个所述第二固定块与所述分配梁滚动铰接；

管桩置于所述第二固定块上，且所述第二固定块朝向管桩的一侧与管桩外侧壁贴合设置。

通过采用上述技术方案，通过加压器对分配梁施加压力，分配梁可以将压力均匀的传导至第二固定块处，且第二固定块朝向管桩的一侧与管桩外侧壁贴合，使得管桩中部的受力较为均匀。

两个第二固定块分别与分配梁固定连接和滚动铰接，可以进一步减少管桩的饶度变形，从而进一步提升向上加载的管桩抗弯试验结果与向下加载的管桩抗弯试验结果的模拟度。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：还包括荷载控制装置，所述荷载控制装置包括计算机和荷载传感器，所述加压器包括千斤顶和加压控制箱；

所述千斤顶与所述加压控制箱连接，所述加压控制箱连接计算机的终端，所述荷载传感器也与计算机的终端；

所述荷载传感器位于所述千斤顶和所述分配梁之间，且所述荷载传感器分别与所述千斤顶和所述分配梁连接；

管桩的荷载控制按照GB13476-2009中管桩抗弯性能试验方法的加载制度进行，计算机的终端提前设定加载制度。

通过采用上述技术方案，采用计算机控制加载制度，通过加压控制箱使得千斤顶可以依据标准分级按时向上加载荷载，荷载传感器将所受到的载荷力实时传输至计算机的终端，使得计算机的终端可以实时记录荷载的大小与时间、实时计算抗裂荷载与极限荷载，便于观测人员无需过多的手动操作千斤顶施加荷载的大小，即可近距离地实时观测裂缝的大小。

综上所述，本实用新型包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过加压装置和反作用力装置的设置，能够起到稳定的模拟管桩在实际使用过程中的抗弯性能，且可以便于检测人员直观的观测裂缝的发展过程并是时检测裂缝的大小的效果；

2.通过高度调节件和滑动底座的设置，能够起到较大程度的安装不同管径和管长的管桩进行试验，从而提升了本抗弯试验系统的适配性的效果；

3.通过荷载控制装置和加压器的设置，能够起到可以较为精确的控制荷载分级时间和控制速率，从而使得管桩的抗弯试验数据更加精确，且可以减少人工的工作量的效果；

4、综上，本实用新型的管桩垂直向上加载的抗弯试验系统，整体结构简单，安放管桩方便，节省试验前期准备时间，提高工作效率及安全性；采用垂直向上加载方式有利于试验人员近距离观测裂缝发展过程，便于仪器检测裂缝宽度，检测效果更为准确；采用荷载控制装置，分级加载时间把控更精确，加载力值大小更稳定，可以减少人为误差影响因素，试验数据更精确；采用龙门架滑动方式适用不同桩长作用力点的距离控制，方便快捷，避免了垂直向下加载方式在试验前和试验后移动加压装置，大大降低安全隐患，提高了本系统的适用性。

附图说明

图1是本实用新型抗弯试验系统的整体结构示意图。

图2是本实施例中荷载控制装置与加压器的连接结构示意图。

图3是本实施例中抗弯试验系统的左侧侧视结构示意图。

图4是图1中A部的局部放大示意图。

图5是图1中B部的局部放大示意图。

图6是采用垂直向下加载方法的抗弯试验装置的简单结构示意图。

图7是垂直向下加载的管桩裂缝分布特征图。

图8是采用垂直向上加载方法的抗弯试验系统的简单结构示意图。

图9是垂直向上加载的管桩裂缝分布特征图。

图中，1、管桩；2、反作用力装置；21、反作用力组件；22、龙门架；23、第一固定块；24、第一固定板；25、第二固定板；26、高度调节件；3、滑动底座；31、顶板；32、第一滑移板；33、滚动轴；34、锁止组件；4、基座；41、支座；42、下缘翼板；421、支撑垫板；43、钢梁腹板；44、第二滑移板；441、螺纹孔；45、腹板加强肋；46、中间加强肋；47、斜撑加强肋；48、限位组件；5、荷载控制装置；51、计算机；52、荷载传感器；6、加压装置；61、加压器；62、千斤顶；63、加压控制箱；64、分配梁；65、第二固定块；66、第三固定板；67、第四固定板；68、L型板；69、滚动杆。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

实施例：

参照图1，本实用新型公开的一种管桩垂直向上加载的抗弯试验系统，包括荷载控制装置5、加压装置6和反作用力装置2，通过荷载控制装置5控制加压装置6的加压时间和加压力值大小，管桩1位于加压装置6上，通过加压装置6对管桩1中部施加向上的作用力，同时反作用力装置2对管桩1两端施加反作用力，加压装置6逐级增加对管桩1施加的压力直至极限荷载，在加载的过程中，工作人员近距离地实时观测裂缝的大小并记录试验数据。

参照图2，荷载控制装置5包括计算机51和荷载传感器52，计算机51的终端提前设定加载制度，计算机51终端对加压装置6载荷的控制通过按照GB13476-2009中管桩1抗弯性能试验方法实行。加压装置6（参见图1）包括加压器61，加压器61包括相连接的加压控制箱63和千斤顶62，计算机51的终端分别与荷载传感器52和加压控制箱63电连接。计算机51终端按照加载制度实时传输信号至加压控制箱63处，加压控制箱63接收到信号后向千斤顶62施加压力，使得千斤顶62朝向位于千斤顶62顶端的荷载传感器52一侧顶升，荷载传感器52受力将受到的荷载实时发送信号至计算机51终端，计算机51实时记录荷载大小与时间、实时计算抗裂荷载与极限荷载。本实施例中，加压控制箱63采用油泵。

参照图2和图3，加压装置6还包括分配梁64和对称设置的第二固定块65，分配梁64位于荷载传感器52上方，第二固定块65分别位于分配梁64顶部；管桩1置于第二固定块65上，且第二固定块65朝向管桩1的一侧与管桩1外侧壁贴合设置。分配梁64为中空结构，用于减轻其自重，分配梁64内部沿其水平方向设置有若干竖直设置的隔断板，可以将来自千斤顶62施加的压力均匀的施加至第二固定块65处，并通过第二固定块65均匀的施加至管桩1中部。

参照图3和图4，分配梁64分别与第二固定块65固定连接和滚动铰接，用以减少管桩1的饶度变形。第二固定块65与分配梁64之间设置有两组第三固定板66和第四固定板67，第三固定板66对应与第二固定块65焊接设置，第四固定板67与分配梁64焊接。第三固定板66对应位于第四固定板67上方，并与第四固定板67贴合设置。

分配梁64与其中一个第二固定块65固定连接的方式为，在其中一个第三固定板66的四角处分别螺纹连接四个螺栓，且四个螺栓贯穿同侧的第四固定板67的侧壁设置，并与同侧的第四固定板67螺纹连接。

分配梁64与另一个第二固定块65滚动铰接的方式为，在另一个第三固定板66和第四固定板67之间设置有对称设置的L型板68，L型板68的水平板与第四固定板67连接，L型板68的竖直板之间夹持有滚动杆69，滚动杆69朝向第三固定板66的一侧与第三固定板66抵接。在另一个第三固定板66的四角处也分别螺纹连接四个螺栓，且四个螺栓贯穿同侧的第四固定板67的侧壁设置，并与同侧的第四固定板67螺纹连接。

本实施例中，当管桩1直径≤800mm时，第二固定块65中心线之间距离恒定为1.0m；当管桩1直径大于800mm时，第二固定块65中心线之间的距离等于2倍的管桩1直径，中心对称间距以千斤顶62中心线为中心。为了减少第二固定块65的自重，第二固定块65内部中空设置。

参照图1，反作用力装置2包括基座4，基座4包括沿其长度方向对称设置的支座41和若干加强件。支座41采用长度为17.5米的工字型钢，工字型钢底端的侧板为下缘翼板42，顶端的侧板为第二滑移板44，下缘翼板42与第二滑移板44之间连接的为钢梁腹板43，工字型钢通过若干锚栓使得下缘翼板42与地面锚固连接。

参照图1和图3，钢梁腹板43之间设置有支撑垫板421，支撑垫板421朝向钢梁腹板43两端的底部与分别下缘翼板42的顶部焊接设置，千斤顶62放置于支撑垫板421上，支撑垫板421用于分散千斤顶62承受的应力并通过支撑垫板421将应力分散到基座4上。

参照图1，支座41上连接有若干加强件，用以加强基座4局部及整体的强度和刚度。加强件包括若干腹板加强肋45、中间加强肋46和斜撑加强肋47，腹板加强肋45竖直设置并与钢梁腹板43侧壁焊接，且腹板加强肋45两端分别与第二滑移板44和下缘翼板42焊接设置。中间加强肋46水平设置并位于两个钢梁腹板43之间，中间加强肋46的两端与两个钢梁腹板43焊接设置。斜撑加强肋47的倾斜角为45°，斜撑加强肋47位于两个钢梁腹板43相对的侧壁上并与钢梁腹板43焊接设置，斜撑加强肋47的两端分别延伸至第二滑移板44和下缘翼板42处，且每两个斜撑加强肋47与下缘翼板42构成一个三角结构。

参照图1和图3，反作用力还装置包括对称设置的反作用力组件21，反作用力组件21连接在基座4上，且位于加压装置6长度方向的两端。反作用力组件21包括龙门架22和位于龙门架22立柱底端的滑动底座3，两个龙门架22的中心对称距离根据管桩1长度按0.6倍的管桩1长度设置，中心对称间距以千斤顶62中心线为中心。管桩1的两端穿过龙门架22的门洞设置，龙门架22的水平柱朝向管桩1的一侧升降连接有第一固定块23，第一固定块23朝向管桩1的一侧与管桩1的外侧壁贴合设置。

特别说明的是，两个第一固定块23分别对应与两个龙门架22固定连接和滚动铰接。第一固定块23与龙门架22固定连接的方式和第二固定块65与分配梁64固定连接的方式一致，区别在于，第一固定块23与龙门架22采用的是第一固定板24和第二固定板25，其中，第一固定板24与龙门架22焊接，第二固定板25与第一固定块23远离管桩1的一侧焊接。第一固定板24和第二固定板25通过四个螺栓固定连接，四个螺栓为第一固定板24和第二固定板25之间的高度调节。通过调节螺栓可以调节第二固定板25距离第一固定板24之间的距离，从而消除第一固定块23与管桩1侧壁之间的高度差，进而适配不同直径的管桩1。

第一固定块23与龙门架22滚动铰接的方式和第二固定块65与分配梁64滚动铰接的方式一致，区别在于，第一固定块23与龙门架22采用的是第一固定板24和第二固定板25，滚动铰接的连接结构和原理在此不再赘述。

参照图5，滑动底座3是为了便于适应不同长度的管桩1进行抗弯试验，滑动底座3对应第二滑移板44并沿第二滑移板44的长度方向滑移设置。滑动底座3包括顶板31、两组对称设置的第一滑移板32和对应每组第一滑移板32设置滚动轴33，顶板31与龙门架22的立柱的底端焊接设置，并位于第二滑移板44上方。每组的第一滑移板32分别位于第二滑移板44长度方向的两侧，且第一滑移板32呈L型，第一滑移板32的竖直板与顶板31侧壁连接，第二滑移板44的水平板延伸至第二滑移板44的下方。滚动轴33位于每组第一滑移板32的竖直板之间，且滚动轴33的两端对应与第一滑移板32的竖直板转动连接。滚动轴33位于顶板31和第二滑移板44之间，且滚动轴33的周向侧壁与顶板31和第二滑移板44抵接。推动龙门架22的同时，顶板31和第一滑移板32沿第二滑移板44的长度方向滑移运动，滚动轴33沿第二滑移板44的长度方向滚动运动。第一滑移板32用于防止滑动底座3脱离第二滑移板44，滚动轴33可以便于减小顶板31和第一滑移板32滑移时与第二滑移板44之间的摩擦，从而便于省力的推动龙门架22滑移。

参照图1和图5，第二滑移板44沿其长度方向均布有若干螺纹孔441，螺纹孔441按0.3倍的管桩1长度打孔。滑动底座3上连接有锁止组件34。锁止组件34为位于顶板31四角处的螺栓，当龙门架22滑到指定位置时，螺栓的螺柱对应插入最接近其位置的螺纹孔441内。

第二滑移板44长度方向的两端侧壁贯穿第二滑移板44的厚度连接有限位组件48。限位组件48包括两个螺纹杆和位于螺纹杆上螺纹连接的两个螺母，且螺母分别位于第二滑移板44的顶面和底面处，当安装好滑动底座3后，即在第二滑移板44长度方向的两端侧壁处连接螺纹杆，用以防止滑动底座3脱离第二滑移板44的滑移行程，从而可以减少试验过程中的安全隐患。

上述实施例的实施原理为：试验前，滑动两侧龙门架22至基座4最外端，根据管桩1直径选放分配梁64上连接的两个第二固定块65，随后将管桩1吊装到第二固定块65上。接着根据管桩1长度调整两龙门架22间距，使两个龙门架22的中心距保持0.6倍的管桩1长度，并将各顶板31四角处的螺栓插入第二滑移板44上对应的螺纹孔441内。

再接着，将计算机51的终端与荷载传感器52和加压控制箱63连接，将计算机51系统调至开始工作状态，如选好桩直径、桩长、壁厚等桩的规格型号、要求执行的规范标准等。

试验时，启动计算机51的预设的加载制度的程序，计算机51的终端系统开始按照GB13476-2009的标准向加压控制箱63传输信号，加压控制箱63控制千斤顶62分级按时向上加载，荷载传感器52将荷载信号传输至计算机51的终端，计算机51终端实时记录荷载大小与时间，实时计算抗裂荷载与极限荷载。试验过程中，试验人员可以从管桩1上侧观察裂缝发展过程和使用裂缝观测仪近距离地实时观测裂缝大小。

试验后，缓慢释放加压的荷载，逐渐卸载到零为止，取下管桩1上部的第一固定块23，滑动两侧龙门架22到基座4两端处，吊走管桩1并卸下分配梁64上的第二固定块65。最后完成管桩1抗弯试验的其它整理与记录等填写工作，试验过程主要采集与记录桩的加载力值与裂缝发展情况。

管桩1单节长度小于等于16m，管桩1直径满足规范要求的都可以通过本系统进行抗弯试验，所以适用性更强。

本试验加载制度为：首先按照理论抗裂弯矩的20% 的级差由零加载至抗裂弯矩的80%，每级荷载的持续时间为3 min； 然后按照抗裂弯矩10%的级差加载至抗裂弯矩，观察是否有裂缝出现，并测定和记录裂缝宽度；然后按极限弯矩5% 的级差继续加载直至桩的极限弯矩，测定和记录每级荷载作用下的裂缝宽度。桩身抗裂弯矩和极限弯矩判断参考GB13476—2009《先张法预应力混凝土管桩》确定。

为验证试验效果，将来自同品种、同规格、同型号且外观质量与尺寸允许偏差检验合格的2根高强预应力混凝土管桩1（PHC-400（95）AB-C80-10）分别进行抗弯性能试验，以试验向上加载的系统与向下加载的装置是否可以达到相近试验结果为目的。

按照GB13476-2009管桩1的抗弯性能要求，本试验所用管桩1抗裂弯矩为64KN•m，极限弯矩为106KN•m，管桩1理论重量为227Kg/m，加载设备自重为3.3KN。规范中管桩1抗弯性能试验方法有垂直向上、垂直向下加载法和水平加载法。现就垂直向下加载法、垂直向上加载法所使用试验设备及数据采集过程进行试验和比较。

垂直向上加载采用本实用新型所描述的抗弯试验系统，垂直向下加载采用现有技术中所描述的抗弯试验装置。

对比试验1：参照图6，为采用垂直向下加载方法的抗弯试验装置的简图，图6中L为管桩1长度（m）；a为1/2加荷跨距，管桩1外径小于1.2m，且单节桩长不大于15m时a取0.5m；b=0.6L,为承载荷载的固定块之间的跨距；c=0.3L,为单侧固定块距离加荷中心的距离；P为荷载。

垂直向下加载时抗弯弯矩：

，式中，W为管桩1重量（KN）。

当加载到抗裂弯矩的110%时都出现裂缝，其抗裂弯矩实测值均取相同数值68.8KN。垂直向下加载时，在纯弯段底部出现第一条竖向裂缝后，随着荷载不断增加，裂缝宽度逐渐增大，并且陆续有其他竖向裂缝产生；继续加载，在弯剪段出现斜裂缝，斜裂缝由管桩1底座向加载点延伸，主要集中于加载点附近，靠近固定块的部分较少。超过一定弯矩值后，不再有新裂缝产生，而裂缝的长度和宽度不断增大。当加载到极限弯矩106KN时，测其裂缝宽度，描绘裂缝分布特征图，垂直向下加载裂缝分布特征图参照图7。

对比试验2：参照图8，为采用垂直向上加载方法的抗弯试验装置的简图，其装置设置整体思路均与垂直向下加载一致。

垂直向上加载时抗弯弯矩：

， 对比试验2中各参数同对比试验 1中一致。

垂直向上加载与垂直同下加载的裂缝发展规律基本相同，只是开裂方向相反。当加载到极限弯矩106KN时，测其裂缝宽度，描绘裂缝分布特征图，垂直向上加载裂缝分布特征图参照图9。

试验结果及分析：使用裂缝观测仪分别测得图7所示的最大裂缝宽度为0.58mm，图9所示最大裂缝宽度为0.61mm，两图裂缝最大宽度相差5%左右，且裂缝位置分布比较均匀，主要集中在管桩1中部 0.6L区域内，裂缝之间的间距大多为 0.2～0.7m，所有裂缝均出现在与管桩1轴线垂直的方向，说明本次使用的垂直向上加载的抗弯试验系统符合抗弯性能试验要求。

本具体实施方式的实施例均为本实用新型的较佳实施例，并非依此限制本实用新型的保护范围，故：凡依本实用新型的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种管桩垂直向上加载的抗弯试验系统，其特征在于：包括加压装置（6）和反作用力装置（2），所述反作用力装置（2）包括基座（4）和对称设置的反作用力组件（21），所述加压装置（6）和反作用力组件（21）均设置于所述基座（4）上；

管桩（1）置于所述加压装置（6）上方，且所述加压装置（6）位于所述管桩（1）中部；

所述反作用力组件（21）位于所述加压装置（6）长度方向的两端，所述反作用力组件（21）包括龙门架（22），所述龙门架（22）底部与所述基座（4）连接，管桩（1）穿设所述龙门架（22）设置，且管桩（1）远离所述加压装置（6）的一侧与所述龙门架（22）抵接设置。

2.根据权利要求1所述的一种管桩垂直向上加载的抗弯试验系统，其特征在于：所述反作用力组件（21）还包括第一固定块（23），所述第一固定块（23）朝向管桩（1）的一侧与管桩（1）外壁贴合设置；

所述加压装置（6）的一侧所述龙门架（22）与所述第一固定块（23）固定连接，另一所述龙门架（22）与所述第一固定块（23）固定连接滚动铰接。

3.根据权利要求2所述的一种管桩垂直向上加载的抗弯试验系统，其特征在于：所述反作用力组件（21）还包括第一固定板（24）和第二固定板（25），所述第一固定板（24）与所述龙门架（22）连接，所述第二固定板（25）与所述第一固定块（23）远离管桩（1）的一侧固定连接，所述第一固定板（24）和所述第二固定板（25）之间连接有若干高度调节件（26）。

4.根据权利要求1所述的一种管桩垂直向上加载的抗弯试验系统，其特征在于：所述基座（4）包括对称设置的支座（41），所述支座（41）沿所述基座（4）的长度方向设置；

所述龙门架（22）的立柱的底端连接有滑动底座（3），所述滑动底座（3）对应所述支座（41）设置，并沿所述支座（41）的长度方向滑移设置。

5.根据权利要求4所述的一种管桩垂直向上加载的抗弯试验系统，其特征在于：所述滑动底座（3）包括顶板（31）、至少一组对称设置的第一滑移板（32）和对应每组所述第一滑移板（32）设置滚动轴（33）；

所述顶板（31）与所述龙门架（22）的立柱的底端连接；

所述支座（41）顶部包括沿其长度方向设置的第二滑移板（44），所述第一滑移板（32）分别位于所述第二滑移板（44）长度方向的两侧；

所述第一滑移板（32）呈L型，所述第一滑移板（32）的竖直板与所述顶板（31）侧壁连接，所述第二滑移板（44）的水平板延伸至所述第二滑移板（44）的下方；

所述滚动轴（33）的两端对应与所述第一滑移板（32）的竖直板转动连接，且所述滚动轴（33）位于所述顶板（31）和所述第二滑移板（44）之间。

6.根据权利要求5所述的一种管桩垂直向上加载的抗弯试验系统，其特征在于：所述滑动底座（3）上连接有锁止组件（34），所述锁止组件（34）用于将所述滑动底座（3）固定于所述第二滑移板（44）上。

7.根据权利要求5所述的一种管桩垂直向上加载的抗弯试验系统，其特征在于：所述第二滑移板（44）长度方向的两端侧壁连接有限位组件（48）。

8.根据权利要求1所述的一种管桩垂直向上加载的抗弯试验系统，其特征在于：所述基座（4）底部与地面锚固连接，所述基座（4）上连接有若干加强件。

9.根据权利要求1所述的一种管桩垂直向上加载的抗弯试验系统，其特征在于：所述加压装置（6）包括加压器（61）、分配梁（64）和对称设置的第二固定块（65），所述加压器（61）分别与所述基座（4）和所述分配梁（64）底端连接；

所述第二固定块（65）位于所述分配梁（64）顶部，且一个所述第二固定块（65）与所述分配梁（64）固定连接，另一个所述第二固定块（65）与所述分配梁（64）滚动铰接；

管桩（1）置于所述第二固定块（65）上，且所述第二固定块（65）朝向管桩（1）的一侧与管桩（1）外侧壁贴合设置。

10.根据权利要求9所述的一种管桩垂直向上加载的抗弯试验系统，其特征在于：还包括荷载控制装置（5），所述荷载控制装置（5）包括计算机（51）和荷载传感器（52），所述加压器（61）包括千斤顶（62）和加压控制箱（63）；

所述千斤顶（62）与所述加压控制箱（63）连接，所述加压控制箱（63）连接计算机（51）的终端，所述荷载传感器（52）也与计算机（51）的终端；

所述荷载传感器（52）位于所述千斤顶（62）和所述分配梁（64）之间，且所述荷载传感器（52）分别与所述千斤顶（62）和所述分配梁（64）连接；

管桩（1）的荷载控制按照GB13476-2009中管桩抗弯性能试验方法的加载制度进行，计算机（51）的终端提前设定加载制度。

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