一種改進(jìn)型樁基豎向承載力試驗(yàn)反向自平衡法及試驗(yàn)裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種改進(jìn)型樁基豎向承載力試驗(yàn)反向自平衡法及試驗(yàn)裝置，包括澆筑好的上段樁和下段樁、設(shè)于中段樁內(nèi)的荷載箱、試驗(yàn)控制裝置、以及位移測(cè)量?jī)x，錨索自由段穿過上段樁內(nèi)的隔離管并在上段樁頂部留有一定自由長(zhǎng)度，在錨索自由段和上段樁頂部之間設(shè)有加載油缸，錨索固定段與下段樁固定相連，上段樁和下段樁上還設(shè)有與位移測(cè)量?jī)x相連的位移桿，先加載荷載箱使上段樁和下段樁發(fā)生相背位移，然后加載加上段樁頂部的載油缸使上段樁和下段樁發(fā)生相向位移，最后回收荷載箱，澆筑中段樁，分別測(cè)量記錄兩種情況下樁基的承載力情況和位移形變，本發(fā)明克服了傳統(tǒng)自平衡法上段樁的負(fù)摩阻力及荷載箱無法回收的缺點(diǎn)，其操作簡(jiǎn)單，成本低廉。
【專利說明】
一種改進(jìn)型樁基豎向承載力試驗(yàn)反向自平衡法及試驗(yàn)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及工程領(lǐng)域粧基豎向承載力檢測(cè)方法，尤其涉及一種改進(jìn)型粧基豎向承 載力試驗(yàn)反向自平衡法及試驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)自平衡法最早于1960年代有以色列Afar Vasela公司提出并實(shí)施，并申請(qǐng)專 利"一種新的承載力測(cè)試方法"，俗稱"通莫靜載法"。其檢測(cè)原理是將一種特制的加載裝 置一荷載箱，在混凝土澆筑之前和鋼筋籠一起埋入粧內(nèi)相應(yīng)的位置，將加載箱的加壓管以 及所需的其他測(cè)試裝置從粧體引到地面，然后灌注成粧。有加壓栗在地面向荷載箱加壓加 載，使得粧體內(nèi)部產(chǎn)生加載力，通過對(duì)加載力與位移關(guān)系的計(jì)算和分析，獲得粧基承載力。 自平衡法應(yīng)是利于粧身自平衡原理，無需常規(guī)的堆載或錨粧試粧，特別適用于野外作業(yè)及 承載力較大的粧基。這兩個(gè)因素使自平衡法試粧在交通行業(yè)得以應(yīng)用，并頒布了規(guī)程
[0003] 自平衡法因其本身的一些局限，原因有以下幾點(diǎn)：
[0004] 1.自平衡法試粧，首先要算一下平衡點(diǎn)。壓力盒放在此處，上段粧和下段粧承載力 相當(dāng)，即平衡，這時(shí)測(cè)出的上下段粧承載力之和即為單粧承載力。當(dāng)然，考慮到下面的原因， 通常對(duì)上段粧的極限荷載乘以0.7的折減系數(shù)。
[0005] 2.通常的試粧，荷載加在粧頂。對(duì)于摩擦端承粧，由于粧身壓力隨著粧深度逐漸減 小，另外粧身的軸向壓縮也隨深度減小，因此當(dāng)粧上部達(dá)到側(cè)摩阻極限值時(shí)，下部粧側(cè)摩阻 還遠(yuǎn)遠(yuǎn)未達(dá)到極限值。因此，自平衡法，對(duì)于以變形控制的摩擦粧，不太合適;對(duì)于以荷載控 制的端承粧，如嵌巖粧，準(zhǔn)確度會(huì)好些。上述測(cè)得的上下粧段側(cè)摩阻力之和會(huì)大于實(shí)際情 況，因此出現(xiàn)了前文0.7的折減系數(shù)，一般用公式試驗(yàn)粧豎向受壓承載力極限值
[0007] 3.平衡點(diǎn)的位置選擇至關(guān)重要。如選的不得當(dāng)，一段已變形至破壞，另一段未動(dòng)， 這種情況試粧就失敗了。
[0008] 4.在壓力盒處的加荷處粧體是斷掉的，雖然有注漿法填補(bǔ)此處的做法，但因質(zhì)量 難以控制和檢測(cè)，因此這種粧不能用于工程粧。
[0009] 5.荷載箱埋置于粧身內(nèi)，試驗(yàn)完成后無法回收重復(fù)利用，需要一定的設(shè)備投入。
[0010] 綜上，自平衡法需要進(jìn)一步改進(jìn)完善，取長(zhǎng)補(bǔ)短，才能充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。要克服上 述自平衡法的不足，粧基檢測(cè)結(jié)果接近真實(shí)情況，最好滿足下列幾點(diǎn)：（1)采用靜載法；（2) 粧頂豎向加載；（3)反力裝置簡(jiǎn)單實(shí)用，（4)加載裝置可回收重復(fù)利用；（5)試驗(yàn)操作簡(jiǎn)單，適 用性強(qiáng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
[0012] -種改進(jìn)型粧基豎向承載力試驗(yàn)反向自平衡法，其特征在于，包括以下步驟：
[0013] 步驟一、根據(jù)粧基特性計(jì)算出上段粧和下段粧的平衡點(diǎn)，確定中段粧位置；
[0014] 步驟二、加工粧基的鋼筋籠，在中段粧的鋼筋籠內(nèi)放置荷載箱；
[0015] 步驟三、在上段粧的鋼筋籠內(nèi)設(shè)置豎直的隔離管，將錨索自由段往上穿過隔離管， 并在隔離管上端預(yù)留一定自由長(zhǎng)度，將錨索固定段固定在下段粧的鋼筋籠上；
[0016] 步驟四、將中空管貫穿性固定在上段粧的鋼筋籠上，分別在上段粧和下段粧鋼筋 籠的頂部固定設(shè)置用于測(cè)量形變的位移桿，所述下段粧上的位移桿向上自由穿過中空管并 上段粧頂部留出一定長(zhǎng)度，；
[0017] 步驟五、粧基孔施工，下放粧基的鋼筋籠，分別澆筑粧基的上段粧和下段粧，然后 進(jìn)行養(yǎng)護(hù)；
[0018] 步驟五、在錨索自由段和上段粧頂部之間設(shè)置加載油缸，將荷載箱和加載油缸與 試驗(yàn)控制裝置相連，調(diào)試好負(fù)荷加載裝置，將上段粧和下段粧上設(shè)置的位移桿分別與上方 的位移測(cè)量?jī)x相連，并調(diào)試好位移測(cè)量?jī)x；
[0019] 步驟五、通過試驗(yàn)控制裝置對(duì)荷載箱分級(jí)加載，測(cè)量各級(jí)荷載下的加載值和上段 粧與下段粧發(fā)生的相背位移；
[0020] 步驟六、荷載箱卸載，重新調(diào)整位移測(cè)量?jī)x，通過試驗(yàn)控制裝置對(duì)上段粧頂部的加 載油缸進(jìn)行分級(jí)加載，測(cè)量各級(jí)荷載下的加載值和上段粧與下段粧發(fā)生的相向位移；
[0021] 步驟七、對(duì)加載油缸卸載，回收荷載箱、加載油缸和形變測(cè)量裝置，解除錨索，通過 隔離管對(duì)中段粧進(jìn)行灌漿澆筑；
[0022] 步驟八、試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，根據(jù)荷載位移曲線，確定試驗(yàn)粧基承載力特征值及相關(guān)粧 側(cè)粧端阻力，完成整個(gè)試驗(yàn)。
[0023] 作為改進(jìn)，所述錨索固定段通過錨索回收裝置固定在下段粧的鋼筋籠上，所述錨 索回收裝置由硫磺砂漿、加熱器和錨固套筒組成，在施工時(shí)將加熱器環(huán)繞在錨索錨索固定 段周圍，利用硫磺砂漿將錨索固定段固定在錨固套筒內(nèi)，再將錨固套筒錨固在下段粧鋼筋 籠內(nèi)；利用硫磺砂漿熱熔特性，在荷載試驗(yàn)完成后，通過加熱器升溫，硫磺砂漿熱熔后降低 粘結(jié)力，從而可以解除錨固，將錨索固定段拔出并回收。
[0024] 作為改進(jìn)，所述位移測(cè)量?jī)x為千分表。
[0025] 作為改進(jìn)，所述鋼筋籠包括縱向受力鋼筋和環(huán)向螺旋鋼筋，所述中段粧鋼筋籠的 縱向受力鋼筋為曲線或折線連接，單根鋼筋受力由軸向受壓變?yōu)槠氖軌?，加載時(shí)利于粧 體上段、粧體下段相向位移。
[0026] -種改進(jìn)型粧基豎向承載力試驗(yàn)反向自平衡裝置，其特征在于:包括配好鋼筋籠 并澆筑好的上段粧和下段粧、沒有澆筑的中段粧、設(shè)于中段粧內(nèi)用于加載的荷載箱、試驗(yàn)控 制裝置、以及位移測(cè)量?jī)x，所述上段粧和下段粧通過錨索相連，所述上段粧內(nèi)設(shè)有隔離管和 中空管，所述錨索自由段穿過隔離管并在上段粧頂部留有一定自由長(zhǎng)度，在錨索自由段和 上段粧頂部之間設(shè)有用于加載的加載油缸，所述錨索固定段與下段粧固定相連，所述上段 粧和下段粧上還設(shè)有用于測(cè)量形變的位移桿，所述上段粧的位移桿直接與其上方的位移測(cè) 量?jī)x相連，所述下段粧的位移桿自由穿過中空管與上段粧上方的位移測(cè)量?jī)x相連。
[0027] 作為改進(jìn)，所述錨索有多個(gè)，且多個(gè)錨索圍繞粧基中心軸對(duì)稱設(shè)置。
[0028] 作為改進(jìn)，所述加載油缸為穿心千斤頂油缸。
[0029]本發(fā)明試驗(yàn)原理為:在傳統(tǒng)自平衡法試驗(yàn)裝置基礎(chǔ)上，增加一套粧頂豎向加載裝 置。先通過中段粧的荷載箱的作用，使上段粧和下段粧發(fā)生相背位移，測(cè)出上段粧的負(fù)承載 力和下段粧正承載力然后荷載箱回油，加載粧頂?shù)募虞d油缸，使上段粧和下段粧發(fā) 生相向位移，測(cè)出上段粧的正承載力和下段粧負(fù)承載力a,最后試粧豎向抗壓總極限承 載力為上段粧正承載力和下段粧正承載力之和加粧體自重，即，=c +@+T;試粧豎向抗 拔總極限承載力為上段粧負(fù)承載力和下段粧負(fù)承載力之和減粧體自重即
[0030] 本發(fā)明有益效果:相比現(xiàn)有如堆載法、錨粧法等粧基豎向承載力試驗(yàn)方法，充分發(fā) 揮了自平衡法優(yōu)點(diǎn)，無需常規(guī)的堆載或錨粧試粧，特別適用于野外作業(yè)及承載力較大的粧 基。又克服了傳統(tǒng)自平衡法上段粧為負(fù)摩阻力，試驗(yàn)結(jié)果與工程粧承受正摩阻力不同，試驗(yàn) 結(jié)果偏于保守，且荷載箱需要一定成本，無法回收利用等缺點(diǎn)，可以直接獲得粧基的豎向受 壓承載力和抗拔承載力，試驗(yàn)裝置簡(jiǎn)單易操作，部分設(shè)備可回收重復(fù)使用，經(jīng)濟(jì)效益好，實(shí) 用推廣性很強(qiáng)。
【附圖說明】
[0031] 圖1是本發(fā)明試驗(yàn)裝置示意圖。
[0032] 圖2是本發(fā)明試驗(yàn)原理圖。
[0033] 圖3是本發(fā)明鋼筋籠及相關(guān)預(yù)埋件拼裝圖。
[0034]圖4是本發(fā)明工藝流程圖。
[0035]圖中，11-上段粧，12-下段粧，13-中段粧，21-錨索，22-隔尚管，23-荷載箱，24-加 載油缸，30-試驗(yàn)控制裝置，31-位移測(cè)量?jī)x，32-位移桿，33-中空管，41-硫磺砂漿，42-加熱 電阻絲，43-錨固套筒，5-鋼筋籠，51-上段粧鋼筋籠，52-下段粧鋼筋籠，53-中段粧鋼筋籠， 211-錨索自由段，212-錨索固定段。
【具體實(shí)施方式】
[0036] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，便于清楚地了解本發(fā) 明，但它們不對(duì)本發(fā)明構(gòu)成限定。
[0037] 本發(fā)明提供一種改進(jìn)型粧基豎向承載力試驗(yàn)反向自平衡裝置，其試驗(yàn)裝置主要由 粧基、試驗(yàn)加載裝置、變形監(jiān)測(cè)裝置組成。所述的粧基為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，分為上段粧11、下 段粧12和中段粧13,中段粧13位移荷載平衡點(diǎn)處，安裝有自平衡法必須的荷載箱23,且上段 粧11、下段粧12為先澆施工，待粧基荷載試驗(yàn)完成后利用隔離管22進(jìn)行注漿，完成中段粧13 后澆施工。
[0038]所述的試驗(yàn)加載裝置由錨索21、隔離管22、加載油缸24、荷載箱23組成，隔離管22 安裝在上段粧11。錨索21分為錨索固定段212和錨索自由段211，錨索固定段212固定在下段 粧12內(nèi)，錨索自由段211穿過埋置在上段粧11的隔離管22并伸出粧體頂面一定工作距離，用 于試驗(yàn)時(shí)加載油缸24(如穿心千斤頂油缸)工作錨固。試驗(yàn)時(shí)先加載中段粧13的荷載箱23， 測(cè)出上段粧的負(fù)承載力這;和下段粧正承載力!ST，然后荷載箱23回油，加載油缸24，測(cè)出上 段粧的正承載力0"+和下段粧負(fù)承載力27 "
[0039]所述加載油缸為穿心千斤頂油缸。
[0040] 所述的變形監(jiān)測(cè)裝置同傳統(tǒng)的自平衡法試驗(yàn)系統(tǒng)，由位移測(cè)量?jī)x31、位移桿32、中 空管33組成，試驗(yàn)時(shí)分別測(cè)量上段粧11和下段粧12位移。中空管33用于隔離上段粧11與位 移桿32的連接，以測(cè)量下段粧12位移。位移測(cè)量?jī)x31多為千分表、百分表等，位移桿32多為 粗圓鋼筋。
[0041] -種改進(jìn)型粧基豎向承載力試驗(yàn)反向自平衡法，包括以下步驟：
[0042]步驟一、根據(jù)粧基特性計(jì)算出上段粧11和下段粧12的平衡點(diǎn)，確定中段粧13位置；
[0043] 步驟二、加工粧基的鋼筋籠，在中段粧13的鋼筋籠內(nèi)放置荷載箱23;
[0044] 步驟三、在上段粧11的鋼筋籠內(nèi)設(shè)置豎直的隔離管22,將錨索自由段211往上穿過 隔離管22,并在隔離管22上端預(yù)留一定自由長(zhǎng)度，將錨索固定段212固定在下段粧12的鋼筋 籠上；
[0045] 步驟四、將中空管貫穿性固定在上段粧11的鋼筋籠上，分別在上段粧11和下段粧 12鋼筋籠的頂部固定設(shè)置用于測(cè)量形變的位移桿32,所述下段粧12上的位移桿32向上自由 穿過中空管并上段粧11頂部留出一定長(zhǎng)度，；
[0046] 步驟五、粧基孔施工，下放粧基的鋼筋籠，分別澆筑粧基的上段粧11和下段粧12， 然后進(jìn)行養(yǎng)護(hù)；
[0047]步驟五、在錨索自由段211和上段粧11頂部之間設(shè)置加載油缸，將荷載箱23和加載 油缸與試驗(yàn)控制裝置30相連，調(diào)試好負(fù)荷加載裝置，將上段粧11和下段粧12上設(shè)置的位移 桿32分別與上方的位移測(cè)量?jī)x31相連，并調(diào)試好位移測(cè)量?jī)x31;
[0048]步驟五、通過試驗(yàn)控制裝置30對(duì)荷載箱23分級(jí)加載，測(cè)量各級(jí)荷載下的加載值和 上段粧11與下段粧12發(fā)生的相背位移；
[0049] 步驟六、荷載箱23卸載，重新調(diào)整位移測(cè)量?jī)x，通過試驗(yàn)控制裝置30對(duì)上段粧11頂 部的加載油缸進(jìn)行分級(jí)加載，測(cè)量各級(jí)荷載下的加載值和上段粧11與下段粧12發(fā)生的相向 位移；
[0050] 步驟七、對(duì)加載油缸卸載，回收荷載箱23、加載油缸和形變測(cè)量裝置，解除錨索，通 過隔離管22對(duì)中段粧13進(jìn)行灌漿澆筑；
[0051] 步驟八、試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，根據(jù)荷載位移曲線，確定試驗(yàn)粧基承載力特征值及相關(guān)粧 側(cè)粧端阻力，完成整個(gè)試驗(yàn)。
[0052] 較優(yōu)的，所述的錨索固定段212安裝有錨索回收裝置，錨索回收裝置由硫磺砂漿 41、加熱電阻絲42、錨固套筒43組成，施工時(shí)將加熱電阻絲42環(huán)繞在錨索固定段212周圍，利 用硫磺砂漿41將其固定在錨固套筒43內(nèi)，再將錨固套筒43錨固在下段粧1212。其工作原理： 利用硫磺砂漿熱41熔特性，在荷載試驗(yàn)完成后，加熱電阻絲42升溫，硫磺砂漿熱熔后降低粘 結(jié)力，解除錨固，拔出錨索21并回收。
[0053]所述鋼筋籠包括縱向受力鋼筋和環(huán)向螺旋鋼筋，所述中段粧鋼筋籠的縱向受力鋼 筋為曲線或折線連接，單根鋼筋受力由軸向受壓變?yōu)槠氖軌?，加載時(shí)利于粧體上段、粧體 下段相向位移。
[0054]本說明書未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種改進(jìn)型粧基豎向承載力試驗(yàn)反向自平衡法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟一、根據(jù)粧基特性計(jì)算出上段粧和下段粧的平衡點(diǎn)，確定中段粧位置； 步驟二、加工粧基的鋼筋籠，在中段粧的鋼筋籠內(nèi)放置荷載箱； 步驟三、在上段粧的鋼筋籠內(nèi)設(shè)置豎直的隔離管，將錨索自由段往上穿過隔離管，并在 隔離管上端預(yù)留一定自由長(zhǎng)度，將錨索固定段固定在下段粧的鋼筋籠上； 步驟四、將中空管貫穿性固定在上段粧的鋼筋籠上，分別在上段粧和下段粧鋼筋籠的 頂部固定設(shè)置用于測(cè)量形變的位移桿，所述下段粧上的位移桿向上自由穿過中空管并上段 粧頂部留出一定長(zhǎng)度，； 步驟五、粧基孔施工，下放粧基的鋼筋籠，分別澆筑粧基的上段粧和下段粧，然后進(jìn)行 養(yǎng)護(hù)； 步驟五、在錨索自由段和上段粧頂部之間設(shè)置加載油缸，將荷載箱和加載油缸與試驗(yàn) 控制裝置相連，調(diào)試好負(fù)荷加載裝置，將上段粧和下段粧上設(shè)置的位移桿分別與上方的位 移測(cè)量?jī)x相連，并調(diào)試好位移測(cè)量?jī)x； 步驟五、通過試驗(yàn)控制裝置對(duì)荷載箱分級(jí)加載，測(cè)量各級(jí)荷載下的加載值和上段粧與 下段粧發(fā)生的相背位移； 步驟六、荷載箱卸載，重新調(diào)整位移測(cè)量?jī)x，通過試驗(yàn)控制裝置對(duì)上段粧頂部的加載油 缸進(jìn)行分級(jí)加載，測(cè)量各級(jí)荷載下的加載值和上段粧與下段粧發(fā)生的相向位移； 步驟七、對(duì)加載油缸卸載，回收荷載箱、加載油缸和形變測(cè)量裝置，解除錨索，通過隔離 管對(duì)中段粧進(jìn)行灌漿澆筑； 步驟八、試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，根據(jù)荷載位移曲線，確定試驗(yàn)粧基承載力特征值及相關(guān)粧側(cè)粧 端阻力，完成整個(gè)試驗(yàn)。2. 如權(quán)利要求1所述一種改進(jìn)型粧基豎向承載力試驗(yàn)反向自平衡法，其特征在于:所述 錨索固定段通過錨索回收裝置固定在下段粧的鋼筋籠上，所述錨索回收裝置由硫磺砂漿、 加熱器和錨固套筒組成，在施工時(shí)將加熱器環(huán)繞在錨索固定段周圍，利用硫磺砂漿將錨索 固定段固定在錨固套筒內(nèi)，再將錨固套筒錨固在下段粧鋼筋籠內(nèi)；利用硫磺砂漿熱熔特性， 在荷載試驗(yàn)完成后，通過加熱器升溫，硫磺砂漿熱熔后降低粘結(jié)力，從而可以解除錨固，將 錨索固定段拔出并回收。3. 如權(quán)利要求1所述一種改進(jìn)型粧基豎向承載力試驗(yàn)反向自平橫法，其特征在于:所述 鋼筋籠包括縱向受力鋼筋和環(huán)向螺旋鋼筋，所述中段粧鋼筋籠的縱向受力鋼筋為曲線或折 線連接，單根鋼筋受力由軸向受壓變?yōu)槠氖軌?，加載時(shí)利于粧體上段、粧體下段相向位 移。4. 如權(quán)利要求1所述一種改進(jìn)型粧基豎向承載力試驗(yàn)反向自平衡法，其特征在于:所述 位移測(cè)量?jī)x為千分表。5. -種用于權(quán)利要求1 一種改進(jìn)型粧基豎向承載力試驗(yàn)反向自平衡法的試驗(yàn)裝置，其 特征在于:包括配好鋼筋籠并澆筑好的上段粧和下段粧、沒有澆筑的中段粧、設(shè)于中段粧內(nèi) 用于加載的荷載箱、試驗(yàn)控制裝置、以及位移測(cè)量?jī)x，所述上段粧和下段粧通過錨索相連， 所述上段粧內(nèi)設(shè)有隔離管和中空管，所述錨索自由段穿過隔離管并在上段粧頂部留有一定 自由長(zhǎng)度，在錨索自由段和上段粧頂部之間設(shè)有用于加載的加載油缸，所述錨索固定段與 下段粧固定相連，所述上段粧和下段粧上還設(shè)有用于測(cè)量形變的位移桿，所述上段粧的位 移桿直接與其上方的位移測(cè)量?jī)x相連，所述下段粧的位移桿自由穿過中空管與上段粧上方 的位移測(cè)量?jī)x相連。6. 如權(quán)利要求5所述一種改進(jìn)型粧基豎向承載力試驗(yàn)反向自平衡裝置，其特征在于:所 述錨索有多個(gè)，且多個(gè)錨索圍繞粧基中心軸對(duì)稱設(shè)置。7. 如權(quán)利要求5所述一種改進(jìn)型粧基豎向承載力試驗(yàn)反向自平衡裝置，其特征在于:所 述加載油缸為穿心千斤頂油缸。
【文檔編號(hào)】E02D27/12GK105839678SQ201610221991
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年4月11日
【發(fā)明人】劉永莉, 肖衡林, 馬強(qiáng), 裴堯堯, 楊智勇, 萬娟, 李麗華, 柏華軍, 饒?zhí)m
【申請(qǐng)人】湖北工業(yè)大學(xué)