一种单桩竖向静载试验的反力装置及反力施加方法与流程

1.本发明专利涉及建设工程中的基桩检测的技术领域，具体而言，涉及一种单桩竖向静载试验的反力装置及反力施加方法。


背景技术：

2.单桩竖向静载试验是检测基桩竖向承载力的一种最直观、最可靠的传统方法，其原理是在受检桩桩顶逐级加载至接近于或略高于桩的实际工作条件的荷载，通过观测桩顶随荷载变化以及时间产生的沉降或上拔量，来确定相应的单桩竖向抗压承载力或单桩竖向抗拔承载力，为桩的设计与工程验收提供依据。根据试验目的的不同单桩竖向静载试验主要包括：单桩竖向抗压静载试验和单桩竖向抗拔静载试验两种。
3.目前公知的单桩竖向静载试验反力装置形式主要有压重平台反力装置(俗称堆载法)、锚桩横梁反力装置、锚桩压重联合反力装置等。压重平台反力装置是由重块、主梁、次梁、千斤顶等构成，由于该方法涉及到重块和主、次梁的吊运、摆放以及主、次梁的搭接或焊接，既费时又费力，而且如果操作不当极易产生较大的安全事故，严重威胁着现场试验人员的人身安全。锚桩横梁反力装置是由锚桩、主梁、次梁、千斤顶等构成，由于该方法涉及到锚桩的施工，因此不仅需要很长的试验工期，而且成本投入巨大，不经济，另外该方法也涉及到主、次梁与锚桩的搭接或焊接，也存在着较大安全隐患。锚桩压重联合反力装置是指重块与锚桩联合提供反力，因此该方法更是兼具了上述两种方法的上述问题。另外，在传统的静载试验反力装置及方法中，千斤顶所施加的荷载与最大试验荷载相等，对于大吨位或超大吨位的静载试验来说，这就对千斤顶的性能提出了严峻的考验。如果使用一个或者少数较大起重量的千斤顶，那么千斤顶的势必会很笨重，而且不实用、不经济；如果使用多个较小起重量的千斤顶，那么大量千斤顶同时摆放在有限的空间位置也是一个问题。
4.因此，需要一种新型的单桩竖向静载试验反力装置及反力施加方法，既能提高试验效率，且安全、经济、省时、省力。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种单桩竖向静载试验的反力装置及反力施加方法，旨在解决现有技术中试验效率较低，安全性较低，费时费力的问题。
6.本发明是这样实现的，一种单桩竖向静载试验的反力装置，包括反力架1、反力板2、反力盘3、滑轮垫板4、千斤顶5、地基锚杆6和螺栓7，反力架1包括井字梁11和加载梁12，反力板2包括底板21、加载梁支墩22、u型槽23、盖板24、盖板锚杆25、井字梁支墩26、井字梁锚杆27和地基锚杆孔28，反力盘3包括盘体31和锚孔32，滑轮垫板4包括垫板41、固定板42、滑轮轴43和滑轮44，固定板42将所述滑轮轴43固定在所述垫板41上，所述滑轮44绕所述滑轮轴43转动。
7.进一步地，井字梁11包括井字梁梁体111、井字梁锚杆孔112和加载梁转动轴113，加载梁12包括加载梁梁体121、加载梁转动轴孔122、加载梁滑轮轴123和加载梁滑轮124，所
述加载梁滑轮124绕所述加载梁转动轴113转动。
8.进一步地，反力板2对称布设在受检桩四周，其长边方向垂直于所述加载梁12纵向方向，其中，所述反力板2与受检桩间的净距大于等于1b(b为所述反力板的宽度)且大于1.5m，地基锚杆6穿过所述反力板2上的所述地基锚杆孔28，一端锚入地层，一端与所述反力板2锚接。
9.进一步地，井字梁11架设在所述反力板2上的所述井字梁支墩26上，所述井字梁锚杆27穿过所述井字梁锚杆孔112，并通过所述螺栓7将所述井字梁11固定在所述井字梁支墩26上。
10.进一步地，反力盘3安放在受检桩桩顶，并使所述反力盘3中心与受检桩中心重合，受检桩主筋穿过所述反力盘3上的所述锚孔32，并与所述反力盘3的所述盘体31锚接。
11.进一步地，加载梁12在所述加载梁转动轴孔122处与所述井字梁11上的所述加载梁转动轴加载梁转动轴113搭接，所述加载梁转动轴113位于所述井字梁11中心位置处，且在所述加载梁11上更靠近受检桩一侧，所述加载梁12绕所述加载梁转动轴113在经过所述加载梁12纵向中心轴线的竖直平面内进行转动。
12.进一步地，井字梁梁体111的内部设置有润滑机构8，润滑机构8包括设置在井字梁梁体111内部的储油囊81和压杆82，以及设置在压杆82外表面上的拉伸弹簧83，压杆82设置有两组，两组的压杆82均通过拉伸弹簧83与井字梁梁体111的上下颚相连接，储油囊81设置在两组的压杆82之间。
13.进一步地，储油囊81的两侧均设置有连接弯管84，连接弯管84的一端设置有加长管85，两组的压杆82外表面上均设置有牵引绳索86，两组的牵引绳索86的一端均与加载梁转动轴113相连接，且交叉连接。
14.根据本发明的另一方面，还提供一种单桩竖向静载试验的反力施加方法，所述方法包括以下步骤：
15.s1、反力板及地基锚杆施工：根据最大试验荷载、所述井字梁尺寸、场地地质条件及相关规范对其与受检桩的净距规定等影响因素，在受检桩四周对称施工所述反力板及所述地基锚杆；
16.s2、安装反力架：将组装好的所述反力架根据已施工好的所述反力板位置对称安装在受检桩四周；
17.s3、安装反力盘：根据试验目的、已安装好的所述加载梁的水平位置及所述反力盘的厚度，在受检桩顶合理安装所述反力盘，抗压静载试验时，所述反力盘位于所述加载梁滑轮的下方，且所述反力盘不需与受检桩主筋锚接；抗拔静载试验时，所述反力盘位于所述加载梁滑轮的上方，且所述反力盘必须与受检桩主筋锚接；
18.s4、安放千斤顶及滑轮垫板：根据试验目的不同，分别将千斤顶和滑轮垫板安放在合理位置处，抗压静载试验时，所述千斤顶安放在所述反力板上的所述加载梁支墩上，所述滑轮垫板置于所述千斤顶的上方，所述加载梁位于所述滑轮垫板的上方并使所述滑轮垫板的所述滑轮位于其下底面的中轴线位置处，所述加载梁支墩、所述千斤顶以及所述滑轮垫板的所述垫板的中心轴线重合；抗拔静载试验时，所述加载梁在所述加载梁支墩的上方悬空，所述滑轮垫板倒置于所述加载梁上，所述加载梁位于所述滑轮垫板的下方并使所述滑轮垫板的所述滑轮位于其上顶面的中轴线位置处，所述千斤顶倒置于所述滑轮垫板的所述
垫板上，所述加载梁支墩、所述千斤顶以及所述滑轮垫板的所述垫板的中心轴线重合；
19.s5、分级加载：根据相关规范的要求对最大试验荷载进行分级加载，再根据所述千斤顶数量及所述加载梁杠杆比m/n反算每级荷载下所述千斤顶所需的实际工作荷载，所述千斤顶加载至该实际工作荷载时，其对所述加载梁的反力通过所述加载梁杠杆的转换，从而变为施加于受检桩的试验荷载，按相关规范及相应判稳标准的要求进行分级加载、卸载，直至试验结束。
20.进一步地，在抗压静载试验时：所述千斤顶置于所述加载梁支墩上的所述u型槽内，并使所述千斤顶中轴线与所述加载梁支墩中轴线重合，所述滑轮垫板置于所述千斤顶上，并使所述滑轮垫板的所述垫板中心轴线与所述千斤顶中心轴线重合，所述加载梁的加载梁梁体一端架设在所述滑轮垫板上的所述滑轮上，所述滑轮位于所述加载梁的下底面的中轴线位置处，所述加载梁滑轮轴垂直于所述加载梁纵向方向，所述加载梁的所述加载梁滑轮一端置于所述反力盘上，并与所述反力盘顶面接触，其中，在加载至最大试验荷载时，所述加载梁滑轮不脱离所述反力盘顶面，且所述加载梁梁体一端不脱离所述滑轮垫板的所述滑轮，在抗拔静载试验时：所述加载梁梁体一端置于所述加载梁支墩上的所述u型槽内并悬空，所述加载梁的所述加载梁滑轮一端置于所述反力盘下，并于所述反力盘底面接触，所述滑轮垫板倒置于所述加载梁梁体上，并使所述滑轮垫板的所述垫板中心轴线与所述加载梁支墩中心轴线重合，所述滑轮位于所述加载梁的上顶面的中轴线位置处，所述加载梁滑轮轴垂直于所述加载梁纵向方向，所述千斤顶倒置于所述滑轮垫板的所述垫板上，并使所述千斤顶中轴线与所述加载梁支墩中轴线重合，所述反力板的所述盖板放置于所述千斤顶上，并通过所述盖板锚杆锚固在所述加载梁支墩上，对所述千斤顶提供反力，在加载至最大试验荷载时，所述加载梁滑轮不脱离所述反力盘底面，且所述加载梁梁体一端不脱离所述滑轮垫板的所述滑轮。
21.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
22.1、本发明提供的一种单桩竖向静载试验的反力装置及反力施加方法，通过置于受检桩四周的若干个千斤顶同时施加“小”荷载，再通过加载梁杠杆将“小”荷载转换为“大”荷载，来实现对受检桩施加荷载，根据试验目的不同抗压静载试验或抗拔静载试验，可通过将千斤顶分别置于加载梁下方或上方来“顶”或“压”加载梁，加载梁再以井字梁上的加载梁转动轴为支点，将荷载进行反转，从而实现对受检桩的“压”或“拔”，本发明相比传统的静载试验反力装置，既省时省力，又经济安全，大大提高了试验工作效率。
23.2、本发明提供的一种单桩竖向静载试验的反力装置及反力施加方法，井字梁梁体的内部设置有润滑机构，润滑机构包括设置在井字梁梁体内部的储油囊和压杆，以及设置在压杆外表面上的拉伸弹簧，压杆设置有两组，两组的压杆均通过拉伸弹簧与井字梁梁体的上下颚相连接，储油囊设置在两组的压杆之间，储油囊的两侧均设置有连接弯管，连接弯管的一端设置有加长管，两组的压杆外表面上均设置有牵引绳索，两组的牵引绳索的一端均与加载梁转动轴相连接，且交叉连接，加载梁转动轴在转动的时候，会拉动牵引绳索，且牵引绳索又会拉动压杆，使得压杆挤压储油囊，且在储油囊中提前装入润滑油，使得润滑油从加长管挤出，且喷射在转动轴表面，提高转动轴与井字梁梁体的润滑度，减少能量损失，提高工作效率。
附图说明
24.图1是本发明提供的单桩竖向静载试验的反力装置整体结构示意图；
25.图2是本发明提供的单桩竖向静载试验的反力装置井字梁梁体结构示意图；
26.图3是本发明提供的单桩竖向静载试验的反力装置润滑机构结构示意图；
27.图4是本发明提供的单桩竖向静载试验的反力装置剖面图(a-a剖面)；
28.图5是本发明提供的单桩竖向静载试验的反力装置反力架结构示意图；
29.图6是本发明提供的单桩竖向静载试验的反力装置井字梁结构示意图；
30.图7是本发明提供的单桩竖向静载试验的反力装置反力板结构示意图；
31.图8是本发明提供的单桩竖向静载试验的反力装置加载梁结构示意图；
32.图9是本发明提供的单桩竖向静载试验的反力装置反力盘结构示意图；
33.图10是本发明提供的单桩竖向静载试验的反力装置滑轮垫板结构示意图；
34.图11是本发明提供的单桩竖向静载试验的反力装置整体抗压静载试验状态结构示意图；
35.图12是本发明提供的单桩竖向静载试验的反力装置整体抗拔静载试验状态结构示意图；
36.图13是本发明提供的单桩竖向静载试验的反力装置方法流程图。
37.图中：1、反力架；11、井字梁；111、井字梁梁体；112、井字梁锚杆孔；113、加载梁转动轴；12、加载梁；121、加载梁梁体；122、加载梁转动轴孔；123、加载梁滑轮轴；124、加载梁滑轮；2、反力板；21、底板；22、加载梁支墩；23、u型槽；24、盖板；25、盖板锚杆；26、井字梁支墩；27、井字梁锚杆；28、地基锚杆孔；3、反力盘；31、盘体；32、锚孔；4、滑轮垫板；41、垫板；42、固定板；43、滑轮轴；44、滑轮；5、千斤顶；6、地基锚杆；7、螺栓；8、润滑机构；81、储油囊；82、压杆；83、拉伸弹簧；84、连接弯管；85、加长管；86、牵引绳索。
具体实施方式
38.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
39.以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。
40.本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
41.为了解决如何提高试验工作效率的技术问题，如图1和图4-12所示，提供以下优选技术方案：
42.一种单桩竖向静载试验的反力装置，包括反力架1、反力板2、反力盘3、滑轮垫板4、千斤顶5、地基锚杆6和螺栓7，反力架1包括井字梁11和加载梁12，反力板2包括底板21、加载梁支墩22、u型槽23、盖板24、盖板锚杆25、井字梁支墩26、井字梁锚杆27和地基锚杆孔28，反
力盘3包括盘体31和锚孔32，滑轮垫板4包括垫板41、固定板42、滑轮轴43和滑轮44，固定板42将滑轮轴43固定在垫板41上，滑轮44绕滑轮轴43转动。
43.井字梁11包括井字梁梁体111、井字梁锚杆孔112和加载梁转动轴113，加载梁12包括加载梁梁体121、加载梁转动轴孔122、加载梁滑轮轴123和加载梁滑轮124，加载梁滑轮124绕加载梁转动轴113转动。
44.反力板2对称布设在受检桩四周，其长边方向垂直于加载梁12纵向方向，其中，反力板2与受检桩间的净距大于等于1b(b为反力板2的宽度)且大于1.5m，地基锚杆6穿过反力板2上的地基锚杆孔28，一端锚入地层，一端与反力板2锚接。
45.井字梁11架设在反力板2上的井字梁支墩26上，井字梁锚杆27穿过井字梁锚杆孔112，并通过螺栓7将井字梁11固定在井字梁支墩26上。
46.反力盘3安放在受检桩桩顶，并使反力盘3中心与受检桩中心重合，受检桩主筋穿过反力盘3上的锚孔32，并与反力盘3的盘体31锚接。
47.加载梁12在加载梁转动轴孔122处与井字梁11上的加载梁转动轴加载梁转动轴113搭接，加载梁转动轴113位于井字梁11中心位置处，且在加载梁11上更靠近受检桩一侧，加载梁12绕加载梁转动轴113在经过加载梁12纵向中心轴线的竖直平面内进行转动。
48.具体的，通过置于受检桩四周的若干个千斤顶5同时施加“小”荷载，再通过加载梁12杠杆将“小”荷载转换为“大”荷载，来实现对受检桩施加荷载，根据试验目的不同抗压静载试验或抗拔静载试验，可通过将千斤顶5分别置于加载梁12下方或上方来“顶”或“压”加载梁12，加载梁12再以井字梁11上的加载梁转动轴113为支点，将荷载进行反转，从而实现对受检桩的“压”或“拔”，本发明相比传统的静载试验反力装置，既省时省力，又经济安全，大大提高了试验工作效率。
49.为了解决如何减少能量损失的技术问题，如图2和图3所示，提供以下优选技术方案：
50.井字梁梁体111的内部设置有润滑机构8，润滑机构8包括设置在井字梁梁体111内部的储油囊81和压杆82，以及设置在压杆82外表面上的拉伸弹簧83，压杆82设置有两组，两组的压杆82均通过拉伸弹簧83与井字梁梁体111的上下颚相连接，储油囊81设置在两组的压杆82之间。
51.储油囊81的两侧均设置有连接弯管84，连接弯管84的一端设置有加长管85，两组的压杆82外表面上均设置有牵引绳索86，两组的牵引绳索86的一端均与加载梁转动轴113相连接，且交叉连接。
52.具体的，加载梁转动轴113在转动的时候，会拉动牵引绳索86，且牵引绳索86又会拉动压杆82，使得压杆82挤压储油囊81，且在储油囊81中提前装入润滑油，使得润滑油从加长管85挤出，且喷射在转动轴113表面，提高转动轴113与井字梁梁体111的润滑度，减少能量损失，提高工作效率。
53.参阅图13，为了进一步更好的解释说明上述实施例，本发明还提供了一种实施方案，一种单桩竖向静载试验的反力施加方法，方法包括以下步骤：
54.s1、反力板2及地基锚杆6施工：根据最大试验荷载、井字梁11尺寸、场地地质条件及相关规范对其与受检桩的净距规定等影响因素，在受检桩四周对称施工反力板2及地基锚杆6；
55.s2、安装反力架1：将组装好的反力架1根据已施工好的反力板2位置对称安装在受检桩四周；
56.s3、安装反力盘3：根据试验目的、已安装好的加载梁12的水平位置及反力盘3的厚度，在受检桩顶合理安装反力盘3，抗压静载试验时，反力盘3位于加载梁滑轮124的下方，且反力盘3不需与受检桩主筋锚接；抗拔静载试验时，反力盘3位于加载梁滑轮124的上方，且反力盘3必须与受检桩主筋锚接；
57.s4、安放千斤顶5及滑轮垫板4：根据试验目的不同，分别将千斤顶5和滑轮垫板4安放在合理位置处，抗压静载试验时，千斤顶5安放在反力板2上的加载梁支墩22上，滑轮垫板4置于千斤顶5的上方，加载梁12位于滑轮垫板4的上方并使滑轮垫板4的滑轮44位于其下底面的中轴线位置处，加载梁支墩22、千斤顶5以及滑轮垫板4的垫板41的中心轴线重合；抗拔静载试验时，加载梁12在加载梁支墩22的上方悬空，滑轮垫板4倒置于加载梁12上，加载梁12位于滑轮垫板4的下方并使滑轮垫板4的滑轮44位于其上顶面的中轴线位置处，千斤顶5倒置于滑轮垫板4的垫板41上，加载梁支墩22、千斤顶5以及滑轮垫板4的垫板41的中心轴线重合；
58.s5、分级加载：根据相关规范的要求对最大试验荷载进行分级加载，再根据千斤顶5数量及加载梁12杠杆比m/n反算每级荷载下千斤顶5所需的实际工作荷载，千斤顶5加载至该实际工作荷载时，其对加载梁12的反力通过加载梁12杠杆的转换，从而变为施加于受检桩的试验荷载，按相关规范及相应判稳标准的要求进行分级加载、卸载，直至试验结束。
59.在抗压静载试验时：千斤顶5置于加载梁支墩22上的u型槽23内，并使千斤顶5中轴线与加载梁支墩22中轴线重合，滑轮垫板4置于千斤顶5上，并使滑轮垫板4的垫板41中心轴线与千斤顶5中心轴线重合，加载梁12的加载梁梁体121一端架设在滑轮垫板4上的滑轮44上，滑轮44位于加载梁12的下底面的中轴线位置处，加载梁滑轮轴123垂直于加载梁12纵向方向，加载梁12的加载梁滑轮124一端置于反力盘3上，并与反力盘3顶面接触，其中，在加载至最大试验荷载时，加载梁滑轮124不脱离反力盘3顶面，且加载梁梁体121一端不脱离滑轮垫板4的滑轮44，在抗拔静载试验时：加载梁梁体121一端置于加载梁支墩22上的u型槽23内并悬空，加载梁12的加载梁滑轮124一端置于反力盘3下，并于反力盘3底面接触，滑轮垫板4倒置于加载梁梁体121上，并使滑轮垫板4的垫板41中心轴线与加载梁支墩22中心轴线重合，滑轮44位于加载梁12的上顶面的中轴线位置处，加载梁滑轮轴123垂直于加载梁12纵向方向，千斤顶5倒置于滑轮垫板4的垫板41上，并使千斤顶5中轴线与加载梁支墩22中轴线重合，反力板2的盖板24放置于千斤顶5上，并通过盖板锚杆25锚固在加载梁支墩22上，对千斤顶5提供反力，在加载至最大试验荷载时，加载梁滑轮124不脱离反力盘3底面，且加载梁梁体121一端不脱离滑轮垫板4的滑轮44。
60.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。