豎直-水平向復(fù)合荷載下樁基礎(chǔ)靜載試驗(yàn)裝置和方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于樁基礎(chǔ)檢測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及豎直-水平向復(fù)合荷載下樁基礎(chǔ)靜載試驗(yàn)裝置及方法。所述復(fù)合載荷分為水平向和豎直向，豎直向荷載通過(guò)豎直放置的千斤頂和千斤頂反力梁施加于樁基上，水平向荷載通過(guò)水平放置的千斤頂和千斤頂反力梁施加于樁基上，豎直千斤頂與樁基之間設(shè)有高彈性的橡膠支座，樁基上設(shè)有位移測(cè)量件測(cè)量樁基的豎直向沉降位移與水平向位移，橡膠座的形變方向與水平向荷載方向平行。本發(fā)明方法簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)巧妙，創(chuàng)造性地在豎直向荷載施加裝置與樁基之間加設(shè)橡膠支座，減小水平向荷載時(shí)對(duì)豎直向荷載的干擾，便于檢測(cè)基樁在復(fù)合荷載作用下的荷載變形特性和承載能力。
【專利說(shuō)明】豎直-水平向復(fù)合荷載下粧基礎(chǔ)靜載試驗(yàn)裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于樁基礎(chǔ)檢測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種豎直-水平向復(fù)合荷載下樁基礎(chǔ)靜載試驗(yàn)裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]樁基礎(chǔ)由于其本身具有承載力高、穩(wěn)定性好、沉降量小而均勻、便于機(jī)械化施工、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，加之樁基礎(chǔ)還可以將上部較大的荷載傳遞到周圍土體和深層土體當(dāng)中，因此樁基礎(chǔ)廣泛應(yīng)用到高層建筑和橋梁工程中。為了保證樁基礎(chǔ)的質(zhì)量和確保施工安全，施工之前一般會(huì)進(jìn)行試樁，施工完成以后還必須進(jìn)行抽查檢測(cè)，檢測(cè)內(nèi)容包含樁基完整性檢測(cè)和粧基承載能力檢測(cè)等項(xiàng)目。
[0003]樁基承載能力檢測(cè)方法有高應(yīng)變、靜載試驗(yàn)等，其中靜載試驗(yàn)的可靠性是最高的，一般會(huì)在各種條件允許情況下優(yōu)先采取。靜載試驗(yàn)包括豎直向承載力測(cè)量和水平向承載力測(cè)量?jī)蓚€(gè)方向。由于在樁基礎(chǔ)的服役期間，其受豎直向荷載的同時(shí)會(huì)受到地震或車輛(火車和汽車等)制動(dòng)等影響而產(chǎn)生水平力，而在現(xiàn)有技術(shù)中，樁基承載能力的測(cè)試方法和裝置對(duì)樁基的豎直向承載力和水平向承載力的測(cè)量是分別進(jìn)行的，不能反映樁基實(shí)際的受力狀態(tài)。因此如何提供一種樁基礎(chǔ)復(fù)合荷載作用下的靜載試驗(yàn)的方法和裝置，以便測(cè)試復(fù)合荷載作用下樁基的荷載變形特性與承載能力是值得本領(lǐng)域技術(shù)人員關(guān)注的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種豎直-水平向復(fù)合荷載下樁基礎(chǔ)靜載試驗(yàn)裝置和方法，本發(fā)明方法簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)巧妙，便于檢測(cè)基樁在復(fù)合荷載作用下的荷載變形特性和承載能力，并且減小復(fù)合荷載之間的相互干擾作用。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
豎直-水平向復(fù)合荷載下樁基礎(chǔ)靜載試驗(yàn)裝置，包括千斤頂和千斤頂反力梁，豎直千斤頂一端與豎直千斤頂反力梁連接，另一端通過(guò)橡膠支座與樁基頂部連接；水平千斤頂一端與水平千斤頂反力梁連接，另一端與樁基垂直連接，樁基上設(shè)有水平和豎直位移測(cè)量件，水平位移測(cè)量件與水平千斤頂位于同一豎直平面。
[0006]優(yōu)選的，所述裝置還包括錨樁，錨樁與水平千斤頂反力梁垂直連接，所述豎直千斤頂反力梁包括水平設(shè)置的主梁和豎直設(shè)置的次梁，主梁與次梁垂直連接，次梁通過(guò)錨固件與錨樁連接，豎直千斤頂與豎直千斤頂反力梁的主梁垂直連接。
[0007]優(yōu)選的，所述的橡膠支座為方形，包括上底板和下底板，沿平行于水平千斤頂?shù)姆较?，上底板的兩端和下底板的兩端榫?上底板與下底板之間設(shè)有滑板。
[0008]優(yōu)選的，所述滑板包括上、下設(shè)置的不銹鋼滑板和平行滑板，平行滑板由改性超高分子量聚乙烯材料制成。
[0009]優(yōu)選的，所述的位移測(cè)量件為位移千分表。
[0010]使用上述裝置實(shí)現(xiàn)豎直-水平向復(fù)合荷載下樁基礎(chǔ)靜載試驗(yàn)的方法，所述復(fù)合荷載分為水平向和豎直向，通過(guò)豎直放置的千斤頂和千斤頂反力梁對(duì)樁基施加豎直向荷載，豎直向荷載施加前將橡膠支座放于豎直放置的千斤頂與樁基之間；通過(guò)水平放置的千斤頂和千斤頂反力梁對(duì)樁基施加水平向荷載，樁基上設(shè)有位移測(cè)量件測(cè)量樁基的豎直向沉降位移與水平向位移，即得復(fù)合荷載靜載測(cè)量結(jié)果。
[0011]樁基的豎直向荷載通過(guò)豎直千斤頂施加，豎直千斤頂反力由豎直千斤頂反力梁的主梁和次梁提供，反力梁通過(guò)錨固件傳遞到樁基旁的錨樁，錨樁提供抗拔力。水平向荷載通過(guò)水平放置的千斤頂施加，反力梁將水平反力傳遞到錨樁上，因?yàn)闃痘谒较蚝奢d作用下產(chǎn)生水平位移，會(huì)帶動(dòng)豎直向荷載偏移，引起豎直向荷載加載裝置即豎直千斤頂和豎直千斤頂反力梁的傾覆失穩(wěn)。而本發(fā)明中，創(chuàng)造性地在豎直千斤頂與樁基之間加設(shè)通過(guò)自身形變而大大抵消水平向剪力的橡膠支座，使得豎直向荷載不會(huì)產(chǎn)生偏移，豎直向荷載加載裝置即豎直千斤頂和豎直千斤頂反力梁不會(huì)傾覆失穩(wěn)。
[0012]橡膠支座的上板和下板的榫接端面使得橡膠支座內(nèi)部的不銹鋼滑板和平行滑板無(wú)法沿非水平向荷載方向進(jìn)行滑動(dòng)，只能沿平行于水平向荷載且垂直于豎直向荷載的方向滑動(dòng),而這種橡膠支座內(nèi)部的滑動(dòng)由橡膠支座整體的形變來(lái)體現(xiàn)，由于橡膠本身的高彈性性能，這種形變所產(chǎn)生的位移在整個(gè)系統(tǒng)中可以忽略不計(jì)。橡膠支座同時(shí)承受豎直向和水平向荷載，發(fā)揮高彈性橡膠的變形能力，可以大大減小水平向荷載時(shí)對(duì)豎直向荷載的干擾。
[0013]樁基受水平力時(shí)因?yàn)橄鹉z支座的隔離作用，豎直千斤頂及與豎直千斤頂連接的豎直向荷載施加裝置受到的水平向剪力很小，約為豎向荷載的0.03倍，這對(duì)于豎直向荷載的穩(wěn)定施加不會(huì)產(chǎn)生影響，加載過(guò)程中，測(cè)試水平向和豎直向的千斤頂壓力，同時(shí)通過(guò)豎直向和水平向的位移千分表測(cè)試樁基的豎直向沉降位移與水平向位移。
[0014]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn):方法簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)巧妙，創(chuàng)造性地在豎直向荷載施加裝置與樁基之間加設(shè)橡膠支座，減小水平向荷載對(duì)豎直向荷載的干擾，便于檢測(cè)基樁在復(fù)合荷載作用下的荷載變形特性和承載能力。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為【具體實(shí)施方式】中豎直-水平向復(fù)合荷載下樁基礎(chǔ)靜載試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為橡膠支座俯視圖；
圖3為橡膠支座的正視圖；
圖4為橡膠支座的側(cè)視圖剖面。
【具體實(shí)施方式】
[0016]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0017]如圖1-4所示，所述的豎直-水平向復(fù)合荷載下樁基礎(chǔ)靜載測(cè)量方法使用的裝置，包括千斤頂和千斤頂反力梁，豎直千斤頂4 一端與豎直千斤頂反力梁的主梁8垂直連接，另一端通過(guò)橡膠支座11與樁基I頂部連接；水平千斤頂5 —端與水平千斤頂反力梁6連接，另一端與樁基I垂直連接，樁基I上設(shè)有水平位移千分表2和豎直位移千分表3，水平位移千分表2與水平千斤頂5位于同一豎直平面，所述裝置還包括錨樁7，錨樁7與水平千斤頂反力梁6垂直連接，所述豎直千斤頂反力梁包括水平設(shè)置的主梁8和豎直設(shè)置的次梁9，主梁8與次梁9垂直連接，次梁9通過(guò)錨固件10與錨樁7連接，所述的橡膠支座11為方形，包括上底板12和下底板15，沿垂直于水平、豎直千斤頂?shù)姆较颍系装?2的兩端和下底板15的兩端榫接，上底板12與下底板15之間設(shè)有滑板，所述滑板包括上、下設(shè)置的不銹鋼滑板13和平行滑板14，平行滑板14由改性超高分子量聚乙烯材料制成。
[0018]樁基I的豎直向荷載通過(guò)豎直千斤頂4施加，豎直千斤頂4反力由豎直千斤頂反力梁的主梁8和次梁9提供，主梁8和次梁9通過(guò)錨固件10傳遞到樁基I旁的錨樁7，錨樁7提供抗拔力。水平向荷載通過(guò)水平放置的水平千斤頂5施加，水平千斤頂反力梁6將水平反力傳遞到錨樁7上，因?yàn)闃痘鵌在水平向荷載作用下產(chǎn)生水平位移，會(huì)帶動(dòng)豎直向荷載偏移，引起豎直向荷載加載裝置即豎直千斤頂4和豎直千斤頂反力梁的傾覆失穩(wěn)。而本發(fā)明中，創(chuàng)造性地在豎直千斤頂4與樁基I之間加設(shè)通過(guò)自身形變而大大抵消水平向剪力的橡膠支座11，使得豎直向荷載不會(huì)產(chǎn)生偏移，豎直向荷載加載裝置即豎直千斤頂4和豎直千斤頂反力梁的不會(huì)傾覆失穩(wěn)。
[0019]橡膠支座的上板12和下板15的榫接端面使得橡膠支座內(nèi)部的不銹鋼滑板13和平行滑板14無(wú)法沿非水平向荷載方向進(jìn)行滑動(dòng)，只能沿平行于水平向荷載且垂直于豎直向荷載的方向滑動(dòng)，而這種橡膠支座11內(nèi)部的滑動(dòng)由橡膠支座整體的形變來(lái)體現(xiàn)，由于橡膠本身的高彈性性能，這種形變所產(chǎn)生的位移在整個(gè)系統(tǒng)中可以忽略不計(jì)。橡膠支座11同時(shí)承受豎直向和水平向荷載，發(fā)揮高彈性橡膠的變形能力，可以大大減小水平向荷載時(shí)對(duì)豎直向荷載的干擾。
[0020]經(jīng)測(cè)試，在豎直向荷載20000kN，水平向荷載2000kN ;橡膠支座滑移位移值±80mm，常溫下滑移摩擦系數(shù)小于0.03。
[0021]橡膠的摩擦系數(shù)為0.03左右，橡膠支座11水平滑移范圍可以達(dá)到±80mm，樁基I受水平力時(shí)因?yàn)橄鹉z支座11的隔離作用，豎直千斤頂4及與豎直千斤頂4連接的豎直向荷載施加裝置受到的水平向剪力為豎向荷載的0.03倍，加載過(guò)程中，測(cè)試水平向和豎直向的千斤頂壓力，同時(shí)通過(guò)豎直向位移千分表3和水平向的位移千分表2測(cè)試樁基I的豎直向沉降位移與水平向位移，所得豎直向沉降位移與水平向位移即為試驗(yàn)數(shù)據(jù)。
【權(quán)利要求】
1.豎直-水平向復(fù)合荷載下樁基礎(chǔ)靜載試驗(yàn)裝置，包括千斤頂和千斤頂反力梁，其特征在于，豎直千斤頂一端與豎直千斤頂反力梁連接，另一端通過(guò)橡膠支座與樁基頂部連接；水平千斤頂一端與水平千斤頂反力梁連接，另一端與樁基垂直連接，樁基上設(shè)有水平和豎直位移測(cè)量件，水平位移測(cè)量件與水平千斤頂位于同一豎直平面。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括錨樁，錨樁與水平千斤頂反力梁垂直連接，所述豎直千斤頂反力梁包括水平設(shè)置的主梁和豎直設(shè)置的次梁，主梁與次梁垂直連接，次梁通過(guò)錨固件與錨樁連接，豎直千斤頂與豎直千斤頂反力梁的主梁垂直連接。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述的橡膠支座為方形，包括上底板和下底板，沿平行于水平千斤頂?shù)姆较颍系装宓膬啥撕拖碌装宓膬啥碎窘?，上底板與下底板之間設(shè)有滑板。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述滑板包括上、下設(shè)置的不銹鋼滑板和平行滑板，平行滑板由改性超高分子量聚乙烯材料制成。
5.使用權(quán)利要求1-4任一所述裝置實(shí)現(xiàn)豎直-水平向復(fù)合荷載下樁基礎(chǔ)靜載試驗(yàn)的方法，其特征在于，所述復(fù)合荷載分為水平向和豎直向，通過(guò)豎直放置的千斤頂和千斤頂反力梁對(duì)樁基施加豎直向荷載，豎直向荷載施加前將橡膠支座放于豎直放置的千斤頂與樁基之間；通過(guò)水平放置的千斤頂和千斤頂反力梁對(duì)樁基施加水平向荷載，樁基上設(shè)有位移測(cè)量件測(cè)量樁基的豎直向沉降位移與水平向位移，即得復(fù)合荷載靜載測(cè)量結(jié)果。
【文檔編號(hào)】G01N3/08GK104005432SQ201410268875
【公開日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年6月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月17日
【發(fā)明者】郭院成, 馮虎, 郜新軍, 張景偉, 李明宇 申請(qǐng)人:鄭州大學(xué)