CN214174020U - 用于大变形的水平荷载试验的加载行程提高与持载装置 - Google Patents

Abstract

用于大变形的水平荷载试验的加载行程提高与持载装置，加载采用千斤顶，反力支撑系统包括锚锭反力架、反力梁以及加载试验台，特征是持载行程提高装置与加载装置同轴安装在反力支撑系统上，在持载行程提高装置与加载装置中的中孔中设有长螺纹拉杆，长螺纹拉杆通过测力计与牵引钢索连接在待测的试验桩或试验结构上。本实用新型解决了大变形桩基和高耸结构水平荷载试验中加载行程远大于单个千斤顶活塞最大行程，而无法达到最大试验荷载的问题；消除了因千斤顶加载、卸载转换引起的试验误差；也消除了用多个千斤顶串联加载带来的安全隐患，同时节省了设备购置经费。本实用新型可以适用于各种变形的桩基和高耸结构的荷载试验，加载行程大幅度加大。

Description

用于大变形的水平荷载试验的加载行程提高与持载装置

技术领域

本实用新型是一种适用于大变位的桩基和高耸结构水平荷载试验加载过程中确保千斤顶行程转换时保持荷载不变的装置，具体的说是涉及一种适用于大变位桩基和高耸结构水平静载试验时能保持荷载不变的增加行程的装置。

背景技术

桩基静载试验和高耸结构试验是工程中确定桩基承载力和高耸结构安全的常用方法，是取得地基基础和高耸结构设计所需关键参数指标的重要手段，为现行行业规范所认可。在水平静载试验中，常用千斤顶和反力装置提供水平荷载。

加载装置和反力装置的设计是否合理直接影响水平荷载试验结果精度和过程的安全，加载设备通常采用千斤顶（或穿心千斤顶），反力装置一般为锚桩加反力梁或锚碇结合反力梁。通过反力架和液压千斤顶对桩基或高耸结构的设计加载点施加水平推力或者通过钢丝索和砝码等施加水平拉力，以提供试验所需的水平荷载。对于大直径海上风电钢管桩和高耸结构，由于其水平力作用点位置高，受载后桩身位移大，常规千斤顶可满足试验最大荷载要求，但千斤顶活塞最大行程远小于桩顶水平位移，不能满足总体加载要求。

本实用新型基于南京水利科学研究院中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金资助项目（Y418001）“桩基参数和荷载参数对加翼桩水平承载性能影响研究”的研究成果，项目以海上风电3~9m桩径大直径钢管桩为对象，采用了国内最大的桩基试验比尺（1:25），试验桩桩径达273mm，试验荷载接近80kN。

根据现有技术，只能用5~6个千斤顶串联使用才能满足试验加载行程的要求，但由于千斤顶是细长结构，5~6个千斤顶串联使用时其长径比更小，当加载量较大时极有可能出现失稳，存在巨大安全风险，另一方面试验需要购置的设备数量较多，费用明显增加。

为了满足大变形桩基和高耸结构水平静载试验的要求，亟需开发一种适用于大变形的桩基和高耸结构水平荷载试验时在保持现有荷载不变的条件下提高加载行程的装置。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种在进行大变形静载试验时可以便捷进行水平加载卸载转换而保持现有荷载不变，且加载行程大幅度提高的装置，该装置可解决桩基和高耸结构水平荷载试验时桩顶位移远大于千斤顶活塞最大行程、而无法达到最大试验荷载的问题，试验加载过程中不会因千斤顶加载、卸载转换造成荷载大幅度变化而引起的试验误差，更可以消除现有技术中多个千斤顶串联加载带来的安全隐患，且节省了设备购置经费。采用本装置后，可以适用各种大变形的桩基和高耸结构的水平荷载试验，使试验的加载行程比现有技术大幅度加大，且在千斤顶加卸载转换以提高行程时能保持现有荷载不变且不产生波动，确保试验的精度。

为了实现上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现：

本实用新型是一种能维持现有荷载不变的前提下，通过千斤顶加卸载转换实现桩基和高耸结构水平静载试验时所需的大行程加载装置。一种用于大变形的水平荷载试验的加载行程提高与持载装置，加载采用千斤顶（或穿心千斤顶），反力支撑系统（也称为反力装置）包括锚锭反力架、反力梁以及加载试验台，其特征在于，持载行程提高装置与加载装置同轴安装在所述的反力支撑系统上，在该持载行程提高装置与加载装置中的中孔中设有长螺纹拉杆，所述长螺纹拉杆通过测力计与牵引钢索连接在待测的试验桩或试验结构上。

参照附图，本实用新型主要由牵引钢索1，测力计2、长螺纹拉杆3、反力支撑系统4、持荷行程提高装置5、加载装置6组成。所述牵引钢索1用于连接试验桩与所述测力计2，可根据试验条件选择与试验桩或结构合适的连接方式，钢索长度按试验桩位置与加载点的距离确定。所述螺纹拉杆3为一根带有全螺纹的长螺杆，长度为1.5m~2m，以确保加载行程达到1.0m以上，长螺纹拉杆直径满足最大加载量时的安全强度要求，长螺纹拉杆直径较所述液压千斤顶61中孔径小，以穿过整个装置中孔，螺杆上配有前锁定螺母31和后加载螺母32。所述反力支撑系统4包括锚锭反力架41、反力梁42以及加载试验台43：所述锚锭反力架为A型高强度钢架，用锚栓固定于锚锭结构上，用以提供加载反力，锚锭反力架需要有较高的强度和刚度，确保在最大试验荷载作用下安全且不发生变形和位移；所述反力梁42一般采用钢梁，通过锚碇反力架提供反力，反力梁中部设置了孔洞，孔径以能使所述反力梁侧持载行程提高装置的端板51突出端插入固定为宜；所述加载试验台43断面形状为工字形，用于为所述反力梁42、持荷行程提高装置5提供支撑，为保证试验初始应力为0且加载方向始终为水平，测力计和钢索下方可设置适当数量的托架。所述持荷行程提高装置5主要由反力梁侧加载板51、加载板连接杆52（共4个），千斤顶侧加载板53和橡胶护壁54组成，可通过多个部件进行组装，其中所述反力梁侧加载板51上带有两组对称孔（共4个），内带螺纹，可通过螺纹连接所述加载板连接杆52；所述加载板连接杆52另一端穿过所述千斤顶侧加载板53的两端边孔，再通过所述外置螺母521固定，用以保证施加荷载不发生偏心位移；所述橡胶护壁54设置于所述反力梁侧加载板51和所述千斤顶侧加载板53的中孔孔壁上，用以保证所述螺纹拉杆3不与加载板发生摩擦从而磨损螺纹。所述加载装置6包括液压千斤顶61及千斤顶托盘62：所述液压千斤顶61为穿心千斤顶，千斤顶规格应根据能满足试验要求的最大加载值进行选择，将穿心千斤顶61反向穿过所述长螺纹拉杆3后放置于所述千斤顶托盘26上，用以提供加载反力；所述千斤顶托盘62通过螺孔固定于所述千斤顶侧加载板53上，用以支撑所述液压千斤顶61。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1. 新技术采用超长螺杆配置螺母技术，解决了桩基水平位移远大于千斤顶活塞最大行程，而无法达到最大试验荷载的问题，试验加载过程中不会因千斤顶加卸转换而产生现有荷载大幅度波动而引起的试验误差，消除了多个千斤顶串联加载带来的安全隐患，且节省了设备购置经费。新技术可以适用各种大变形的桩基和高耸结构的荷载试验，使加载行程比现有技术大幅度加大（比单个千斤顶大5倍以上），且加载过程中可以保持荷载稳定，荷载不产生波动，确保试验的精度；

2. 新技术采用组合加载板结合可调节式托盘结构，保证了加载过程中千斤顶施加力的方向始终为水平位置，防止加载过程中力的方向发生偏移导致实验装置损坏，同时可使装置适用于任意规格的液压千斤顶；

3. 新技术为组装式结构，便于拆卸和安装，使用方便；

4. 新装置螺纹拉杆穿过的加载板中孔处边角均设有倒角，且内壁设橡胶护壁，可减少拉杆在试验过程中与钢板孔壁间的摩擦，减小螺纹磨损。

附图说明

图1-1、图1-2是本实用新型在桩基和高耸结构试验中的整体布置图；

图2是本实用新型持荷行程提高装置5俯视图；

图3-1、图3-2、图3-3是反力梁侧加载板51详图；

图4是加载板连接杆52详图；

图5-1、图5-2、图5-3是千斤顶侧加载板53详图；

图中，A为试验桩，B为锚锭结构。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进一步详细描述：本实用新型是一种用于桩基和高耸结构进行大变形水平静载试验时的水平加载和持载行程提高装置，主要由牵引钢索1，测力计2、长螺纹拉杆3、反力支撑系统4、持载行程提高装置5、加载装置6组成。长螺纹拉杆3上带配有前锁定螺母31和后加载螺母32，反力支撑系统4包括锚锭反力架41、反力梁42以及加载试验台43，持载行程提高装置5主要由反力梁侧加载板51、加载板连接杆52，千斤顶侧加载板53和橡胶护壁54组成，加载装置6包括液压千斤顶61及千斤顶托盘62。在试验开始前先吊运安装反力支撑系统，安装完毕后组装持载行程提高装置5：根据液压千斤顶61的活塞行程参数选择合适间距，通过两组共4根加载板连接杆52将反力梁侧加载板51与千斤顶侧加载板53连接，通过外置螺母521旋紧固定，形成相对独立的整体持荷行程提高装置，将反力梁侧加载板53突出部分穿入反力梁42中的预留孔。将千斤顶托盘62固定于千斤顶侧加载板上，然后将超长螺纹拉杆3穿过整个装置中孔，并于两加载板中间段套入前锁定螺母31，再从末端穿过固定于千斤顶托盘62上的液压千斤顶61，将后加载螺母32从超长螺纹拉杆3末端旋至千斤顶活塞处，最后联接牵引钢索1和测力计2、测力计2和长螺纹拉杆3首端完成整个大加载行程的桩基和高耸结构的水平荷载试验的加载系统的组装。在使用过程中，先将前锁定螺母31拧至反力梁加载板51侧，再拧紧后加载螺母32至液压千斤顶61处，给液压千斤顶61增压，螺纹拉杆受力开始桩基施加荷载并逐渐产生位移，根据测力计的监测值确定加载量。当液压千斤顶61的活塞行程达到最大，仍未达到设计要求的加载值时，将前锁定螺母31拧至反力梁侧加载板51并锁定以维持当前荷载，然后液压千斤顶释压卸载，千斤顶活塞收缩后将后加载螺母32再次拧至液压千斤顶61处。重复上述步骤直至加载完成。

在反力梁侧加载板设有突出段、千斤顶侧加载板外固定千斤顶托盘，保证加载设施稳定，加载力方向维持不变。在螺纹拉杆穿过处的钢板边角均设有倒角、孔内壁设有橡胶护壁，以减少螺纹拉杆的磨损。整个装置为组装式结构，可适合各种加载力的液压穿心千斤顶。

Claims (8)

1.一种用于大变形的水平荷载试验的加载行程提高与持载装置，加载采用千斤顶，反力支撑系统包括锚锭反力架、反力梁以及加载试验台，其特征在于，持载行程提高装置与加载装置同轴安装在所述的反力支撑系统上，在该持载行程提高装置与加载装置中的中孔中设有长螺纹拉杆，所述长螺纹拉杆通过测力计与牵引钢索连接在待测的试验桩上。

2.根据权利要求1所述的用于大变形的水平荷载试验的加载行程提高与持载装置，其特征在于：所述螺纹拉杆为一根带有全螺纹的长螺杆，该长螺纹拉杆直径较所述千斤顶中孔径小，以穿过整个装置中孔，螺杆上配有前锁定螺母和后加载螺母。

3.根据权利要求1所述的用于大变形的水平荷载试验的加载行程提高与持载装置，其特征在于：在反力梁侧加载板设有突出段、千斤顶侧加载板外固定千斤顶托盘，保证加载设施稳定，加载力方向维持不变。

4.根据权利要求1所述的用于大变形的水平荷载试验的加载行程提高与持载装置，其特征在于：在该螺纹拉杆穿过处的钢板边角均设有倒角、孔内壁设有橡胶护壁，以减少螺纹拉杆的磨损。

5.根据权利要求1所述的用于大变形的水平荷载试验的加载行程提高与持载装置，其特征在于：所述反力梁侧加载板上带有两组对称孔，内带螺纹，通过螺纹连接所述加载板连接杆；加载板连接杆另一端穿过千斤顶侧加载板的两端边孔，再通过外置螺母固定，用以保证施加荷载不发生偏心位移。

6.根据权利要求1所述的用于大变形的水平荷载试验的加载行程提高与持载装置，其特征在于：橡胶护壁设置于所述反力梁侧加载板和千斤顶侧加载板在中孔孔壁上，用以保证所述螺纹拉杆不与加载板发生摩擦从而磨损螺纹。

7.根据权利要求1所述的用于大变形的水平荷载试验的加载行程提高与持载装置，其特征在于：所述加载装置包括液压千斤顶及千斤顶托盘：所述液压千斤顶为穿心千斤顶；所述千斤顶托盘通过螺孔固定于所述千斤顶侧加载板上，用以支撑所述液压千斤顶。

8.根据权利要求1-7之一所述的用于大变形的水平荷载试验的加载行程提高与持载装置，其特征是：整个装置为组装式结构，适合加载力的液压穿心千斤顶。

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