CN213114737U - 一种用于单桩竖向抗拔试验的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于单桩竖向抗拔试验的装置，包括反力提供装置、加载装置、荷载量测装置和位移量测装置；加载装置包括搭设在反力提供装置的两个混凝土支撑墩上的主梁，试桩的顶部外露有多个预留钢筋，在试桩的顶部自下而上的设有下传力梁和传力盘，试桩的预留钢筋通过锥形钢筋夹片与传力盘锁住；主梁的上设有千斤顶和上传力梁，上传力梁和下传力梁之间连接有多个用于传递荷载的精轧螺纹钢其两端用螺母锁紧。该装置不但在装置搭建组装过程中通过不同位置精轧螺纹钢的预紧，平衡了受力，加强了装置安装和使用的稳定性；而且方便了试验结束后的拆卸，另外，可以多次重复使用，节约了成本。

Description

一种用于单桩竖向抗拔试验的装置

技术领域

本实用新型涉及一种土木工程中用于单桩竖向抗拔承载力的检测装置，尤其涉及一种用于单桩竖向抗拔试验的装置。

背景技术

作为建筑基础的“基础”-基桩，在工程里的重要作用尤为特殊。由于单桩的承载力是桩土共同作用的，其间的应力传递机理与过程极其复杂，因此，对单桩竖向抗拔检测就尤为重要，单桩竖向抗拔承载力检测指通过一定的方法测试单桩抵抗竖向抗拔的能力并进行分析处理的过程。获取单桩竖向抗拔承载力的方法有单桩竖向抗拔静载试验、规范经验公式和理论分析。通过对相关数据的统计分析处理，可以对工程试桩的抗拔极限承载力进行推算，但这些方法的推算结果与实测值往往有较大的差异。单桩竖向抗拔检测是利用静力学的基本定理，通过采用相应的加荷设备和反力支座形成检测加荷系统，模拟接近于竖向抗拔桩的实际工作条件进行测试的方法。

单桩竖向抗拔静载荷试验就是采用接近于竖向抗拔桩实际工作条件的试验方法，确定单桩的竖向抗拔极限承载能力，是最直观、最可靠的方法。迄今为止，桩基础上拔承载力的计算还是一个没有从理论上解决的问题，在这种情况下，现场原位试验在确定单桩竖向抗拔承载力中的作用就更为重要。

单桩竖向抗拔静载荷试验的设备装置主要包括反力提供装置、加载装置、荷载量测装置和位移量测装置，反力通常由反力桩或天然地基提供；采用油压千斤顶进行加载，利用油压传感器直接测定载荷，或用标准压力表测定油压，根据千斤顶荷载和油压串定曲线换算出实际荷载值；利用百分表或位移传感器观测试桩桩顶的上拔量。

1)传统焊接方法工作效率低，特别是对于一些加荷值大的试桩，需要的钢筋直径大，根数多，同时试桩桩头预留的密集钢筋也造成焊接工作面狭小，必然造成焊接工作时间长。

2)焊接方法要求场地提供220V/380V电源，对于场地内无电源的项目不便开展工作。

3)对于焊缝质量要求高，根据规范要求，在加载过程中如果出现某根钢筋拉断需要终止试验。狭窄的焊接作业面使钢筋只能单面焊接，所以对于焊缝质量要求高，不能因为焊接强度不足造成试验失败。

4)由于主梁及千斤顶上部铁板帽的尺寸普遍大于试桩钢筋笼的直径，造成试桩钢筋和传递荷载钢筋焊接后成“V”字形，难以保持试桩钢筋和传递荷载钢筋的平行，加载过程中，随着钢筋受力的增加，钢筋由弯取直，但由于加载的千斤顶顶升高度有限(千斤顶最大行程为20mm)造成还未达到最大荷载值，千斤顶已经达到最大行程难以在继续加载。导致试验失败。

5)试验完毕后，由于是焊接，拆除试验连接装置需要切割全部钢筋才能移动整套装置。同时由于连接钢筋上下焊接后高度固定，切割下来的钢筋难以应用于下一个抗拔试验(场地标高及试桩桩头标高不一，每个抗拔试验需要的钢筋长度不同)。

实用新型内容

针对上述现有技术，本实用新型提出一种用于单桩竖向抗拔试验的装置，该装置中用于传导荷载用的钢筋采用精轧螺纹钢，并与两端的传力结构(传力梁)采用螺母联接，不但在装置搭建组装过程中通过不同位置钢筋的预紧，平衡了受力，加强了装置安装和使用的稳定性；而且方便了试验结束后的拆卸，另外，可以多次重复使用，节约了成本。

为了解决上述技术问题，本实用新型提出的一种用于单桩竖向抗拔试验的装置，包括反力提供装置、加载装置、荷载量测装置和位移量测装置；所述反力提供装置包括两个分别设置在试桩两侧的用于增大地基反力支撑面积的钢制载荷板，所述钢制载荷板上设有混凝土支撑墩；所述加载装置包括搭设在两个混凝土支撑墩上的主梁，所述试桩的顶部外露有N个预留钢筋，在所述试桩的顶部自下而上的设有下传力梁和传力盘，所述传力盘上设有N个预留孔，N个预留孔的位置与所述试桩的N个预留钢筋的位置一一对应，所述预留钢筋的外露端分别穿过预留孔后用锥形钢筋夹片锁住；所述主梁的上面自下而上的设有千斤顶和上传力梁，所述上传力梁和下传力梁上分别设有M个上下对正的通孔或是镂空结构；在所述上传力梁和下传力梁之间连接有用于传递荷载的M个精轧螺纹钢，所述精轧螺纹钢的两端分别穿过所述上传力梁和下传力梁上的通孔或是镂空后用螺母锁紧。

进一步讲，本实用新型所述的用于单桩竖向抗拔试验的装置，其中，所述千斤顶与所述主梁之间设有垫板，所述千斤顶与所述上传力梁之间设有支撑钢板，试验过程中，稳定标准按JGJ106-2014规范执行。

所述位移量测装置包括百分表或是位移传感器；试验过程中，利用百分表或位移传感器观测试桩桩顶的上拔量，试验方法按JGJ106-2014规范执行。

所述位移量测装置包括两个分别设置在所述试桩两侧的基准桩，两个基准桩上搭设有基准梁，所述百分表安装在基准梁上，百分表的测量杆与试桩的上表面垂直，百分表的测量头与试桩的上表面接触。

所述千斤顶为油压千斤顶，所述荷载量测装置包括油压传感器或是标准压力表；采用该油压千斤顶进行加载，利用应力环、应变式压力传感器直接测定载荷，或用标准压力表测定油压，根据千斤顶荷载和油压串定曲线换算出实际荷载值；加卸载分级标准按JGJ106-2014规范执行。

相比于传统的通过焊接试桩预留的钢筋来传导荷载相比，本实用新型的有益效果是：

(1)采用螺栓连接无需焊接，装置组合方便一人即可人工操作，不需要机械配合；节省连接时间，同时保证连接的强度。尤其单桩抗拔试验加载值大的情况下，焊接方式往往效率低，焊接时间需12小时，并且不能保证全部钢筋的焊接强度。该连接方式只需1小时就可组装完毕。

(2)现场不需要提供220V/380V电源，便可开展工作。

(3)装置中相关零部件之间的连接均为高强度机械连接，不会因为连接方式强度不足造成试验失败。螺栓连接方式，在正式试验前可预先加载(加载值为最大加载值的10％)，使装置间自我调平，防止正式加载过程中出现偏心受力。预先加载后卸荷，在拧紧各个螺母，保证装置在加载过程中稳定、安全。

(4)将传力盘套在试桩桩头上，利用上下对称的传力梁保证试桩钢筋和传递荷载钢筋平行，在千斤顶行程范围内便于完成加载。不至于由于连接钢筋“V”字形，过于松弛，造成还未达到最大荷载值，千斤顶已经达到最大行程难以在继续加载。导致试验失败。

(5)采用螺栓连接方式，即精轧螺纹钢由螺母连接，高度可以调节，在试验是可以重复使用。试验完毕后拆除该连接装置快速，只需拆卸螺母及钢筋夹片即可。

附图说明

图1中本实用新型一种用于单桩竖向抗拔试验的装置的结构示意图。

图中：

1-钢制载荷板 2-混凝土支撑墩 3-主梁 4-试桩

5-预留钢筋 6-精轧螺纹钢 7-下传力梁 8-下部螺母

9-传力盘 10-锥形钢筋夹片 11-支撑钢板 12-上传力梁

13-上部螺母 14-垫板 15-千斤顶

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步的说明，但下述实施例绝非对本实用新型有任何限制。

如图1所示，本实用新型提出的一种用于单桩竖向抗拔试验的装置，包括反力提供装置、加载装置、荷载量测装置和位移量测装置。

所述反力提供装置包括两个分别设置在试桩4两侧的用于增大地基反力支撑面积的钢制载荷板1，所述钢制载荷板1上设有混凝土支撑墩2。

所述加载装置包括搭设在两个混凝土支撑墩2上的主梁3，所述试桩4的顶部外露有N个预留钢筋5，在所述试桩4的顶部自下而上的设有下传力梁7和传力盘9，所述传力盘9上设有N个预留孔，N个预留孔的位置与所述试桩4的N个预留钢筋5的位置一一对应，所述预留钢筋5的外露端分别穿过预留孔后用锥形钢筋夹片10锁住；所述主梁3的上面自下而上的设有千斤顶15和上传力梁12，所述上传力梁12和下传力梁7上分别设有M个上下对正的通孔；在所述上传力梁12和下传力梁7之间连接有用于传递荷载的M个精轧螺纹钢6，所述精轧螺纹钢6的两端分别穿过所述上传力梁12和下传力梁7上的通孔后用螺母8锁紧。为了支撑稳定，所述千斤顶15与所述主梁3之间设有垫板14，所述千斤顶15与所述上传力梁12之间设有支撑钢板11，所述千斤顶15为油压千斤顶。

所述荷载量测装置包括应力环、应变式压力传感器或是标准压力表，试验过程中，采用该油压千斤顶进行加载，利用油压传感器直接测定载荷，或用标准压力表测定油压，根据千斤顶荷载和油压串定曲线换算出实际荷载值。

所述位移量测装置包括百分表或位移传感器，利用百分表或位移传感器观测试桩桩顶的上拔量，所述位移量测装置包括两个分别设置在所述试桩4两侧的基准桩，两个基准桩上搭设有基准梁，所述基准梁上安装有百分表，百分表的测量杆与试桩4的上表面垂直，百分表的测量头与试桩4的上表面接触。

采用本实用新型装置进行单桩竖向抗拔静载试验时，采用慢速维持荷载法，慢速维持荷载法的加卸载分级、试验方法及稳定标准均按JGJ106-2014规范第4.3.3条和4.3.5条规定执行。

本实用新型实施过程中，根据试桩4的钢筋笼的直径、钢筋排布的位置、使用钢筋的直径，制作和钢筋笼吻合的传力盘9，传力盘9上用于穿过预留钢筋的预留孔的直径一般比预留钢筋5的设计值大2-3mm，方便预留钢筋5全部吻合的连接在传力盘9上；同时，也便于锥形钢筋夹片10的安装。传力盘9根据加载值的大小使用10mm～20mm厚度的钢板制作。传力盘9和试桩4的预留钢筋5通过锥形钢筋夹片5来连接。传力盘9下放置下传力梁7，千斤顶15上同样也对称的放置上传力梁12，通过精轧螺纹钢6的上下两端螺栓连接上下传力梁，以螺栓连接的方式代替传统的焊接方式，传递荷载的钢筋由精轧螺纹钢，这样便于螺栓连接，同时也可以重复使用，节约了成本。

试验实例：

试桩4为钻孔灌注桩，其直径为600mm，预留钢筋5的根数N＝16，传力盘9的直径为500mm，上传力梁12和下传力梁7的厚度均为6cm，长度为640-660mm，高度为80-100mm。精轧螺纹钢6的根数M＝6，上传力梁12和下传力梁7通过镂空结构的设计，一方面留出了用于穿过精轧螺纹钢6的空间，同时，在满足刚度和强度的条件下也减轻了传力梁的重量。

首先，整平试桩周边场地，在试桩两侧对称放置钢制荷载板1，钢制荷载板1上放置混凝土支撑墩2，其规格为2.0m长×1.0m宽×0.8m高，调整两侧混凝土支撑墩2的高度，使两侧的混凝土支撑墩2的高度一致后，再放置试验加载使用的主梁3。主梁3上放置试验加载用的千斤顶15，千斤顶的规格为320T或500T，可以根据试桩加载值的大小选取，千斤顶15上放置支撑铁板11，用于支撑上传力梁12，使千斤顶15的力平稳均匀的施加到千斤顶15上的上传力梁12。

在预留钢筋5空隙位置平行插入三个下传力梁7，在下传力梁7上放置传力盘9，保证传力盘9的预留孔都套在预留钢筋5上，在预留钢筋5于传力盘9的预留孔的空隙位置放置锥形钢筋夹片10。将精轧螺纹钢6一头拧上上部螺母13，然后依次将6根精轧螺纹钢6挂到上传力梁12上，再将精轧螺纹钢6下部螺母8依次拧紧。在正式试验前可预先加载(加载值为最大加载值的10％)，使装置间自我调平，防止正式加载过程中出现偏心受力，通常是，预先加载后卸荷，再拧紧各个上下螺母，而且拧紧螺母的顺序，可以是依次按照对角方位，保证装置在加载过程中稳定、安全。

在试桩4的两侧设置基准桩，然后架设基准梁，基准梁的一端固定，一端简支，基准量上面放置百分表，调整百分表的测量杆与试桩4的上表面垂直，百分表的测量头与试桩4的上表面接触，该百分表的量程为50mm。

通过油管连接油泵对试桩4进行分级加载，加载过程应该连续、均匀、无冲击，利用油压传感器直接测定载荷，或用标准压力表测定油压。依据JGJ106-2014规范要求记录百分表的位移数据，每级荷载稳定后施加下一级荷载；直至加载至要求的最大加载值或加载至试桩破坏，加载完成后进行分级卸载，并观测百分表的位移数据，观测完成后试验结束。绘制生成荷载—位移曲线(Q-S曲线)，根据Q-S曲线判断单桩竖向抗拔极限承载力值。

尽管上面结合附图对本实用新型进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本实用新型的保护之内。

Claims (5)

1.一种用于单桩竖向抗拔试验的装置，包括反力提供装置、加载装置、荷载量测装置和位移量测装置；

所述反力提供装置包括两个分别设置在试桩(4)两侧的用于增大地基反力支撑面积的钢制载荷板(1)，所述钢制载荷板(1)上设有混凝土支撑墩(2)；

所述加载装置包括搭设在两个混凝土支撑墩(2)上的主梁(3)，所述试桩(4)的顶部外露有N个预留钢筋(5)，在所述试桩(4)的顶部自下而上的设有下传力梁(7)和传力盘(9)，所述传力盘(9)上设有N个预留孔，N个预留孔的位置与所述试桩(4)的N个预留钢筋(5)的位置一一对应，所述预留钢筋(5)的外露端分别穿过预留孔后用锥形钢筋夹片(10)锁住；所述主梁(3)的上面自下而上的设有千斤顶(15)和上传力梁(12)，所述上传力梁(12)和下传力梁(7)上分别设有M个上下对正的通孔或是镂空结构；

其特征在于，

在所述上传力梁(12)和下传力梁(7)之间连接有用于传递荷载的M个精轧螺纹钢(6)，所述精轧螺纹钢(6)的两端分别穿过所述上传力梁(12)和下传力梁(7)上的通孔或是镂空后用螺母(8)锁紧。

2.根据权利要求1所述的用于单桩竖向抗拔试验的装置，其特征在于，所述千斤顶(15)与所述主梁(3)之间设有垫板(14)，所述千斤顶(15)与所述上传力梁(12)之间设有支撑钢板(11)，试验过程中，稳定标准按JGJ 106-2014规范执行。

3.根据权利要求1所述的用于单桩竖向抗拔试验的装置，其特征在于，所述位移量测装置包括百分表或是位移传感器；试验过程中，利用百分表或位移传感器观测试桩桩顶的上拔量，试验方法按JGJ 106-2014规范执行。

4.根据权利要求3所述的用于单桩竖向抗拔试验的装置，其特征在于，所述位移量测装置包括两个分别设置在所述试桩(4)两侧的基准桩，两个基准桩上搭设有基准梁，所述百分表安装在基准梁上，百分表的测量杆与试桩(4)的上表面垂直，百分表的测量头与试桩(4)的上表面接触。

5.根据权利要求1所述的用于单桩竖向抗拔试验的装置，其特征在于，所述千斤顶(15)为油压千斤顶，所述荷载量测装置包括油压传感器或是标准压力表；试验过程中，采用该油压千斤顶进行加载，利用油压传感器直接测定载荷，或用标准压力表测定油压，根据千斤顶荷载和油压串定曲线换算出实际荷载值；加卸载分级标准按JGJ106-2014规范执行。

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