專利名稱：一種用于測試鋼管樁承載力的荷載箱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于樁基礎(chǔ)測試技術(shù)領(lǐng)域，具體來說，涉及一種用于測試鋼管樁承載力的 荷載箱。
背景技術(shù)：
常規(guī)的鋼管樁承載力測試一般只能采用錨樁法或堆載法，測試成本很高。目前有 使用自平衡法來進(jìn)行鋼管樁承載力測試。該測試中需要使用荷載箱箱體。荷載箱箱體主要 由活塞、頂蓋、底蓋及箱壁四部分組成。頂蓋和底蓋的外徑略小于樁的外徑，并且在頂蓋和 底蓋上布置位移棒。將荷載箱與鋼管樁焊接成整體，然后打設(shè)成樁。試驗(yàn)時(shí)，在地面上通過 油泵加壓，隨著壓力增加，荷載箱箱體將同時(shí)向上、向下發(fā)生變位，促使樁側(cè)阻力及樁端阻 力的發(fā)揮。采用并聯(lián)于荷載箱箱體的壓力表或壓力環(huán)測定油壓，根據(jù)荷載箱箱體率定曲線 換算荷載。采用專用裝置分別測定荷載箱箱體向上位移和向下位移，根據(jù)讀數(shù)繪出相應(yīng)的 曲線，判斷樁承載力、樁基沉降、樁彈性壓縮和巖土塑性變形。通過兩側(cè)預(yù)先埋置在樁體內(nèi) 的鋼筋應(yīng)變計(jì)，可經(jīng)過推理求出各級(jí)荷載下各樁截面的樁身軸力、摩阻力隨荷載和深度變 化的傳遞規(guī)律。但在該測試過程中，由于鋼管樁多數(shù)為打入樁，且為開口的，土?xí)咳脘摴?樁內(nèi)部，如將常規(guī)的荷載箱箱體直接焊在鋼管樁上會(huì)影響鋼管樁的打入，且會(huì)損傷甚至損 壞荷載箱箱體，導(dǎo)致不能正常工作。另外荷載箱箱體為一次性消耗品，測試完后荷載箱箱體 不能取出。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種用于鋼管樁承載力的測試裝 置，使得利用自平衡法進(jìn)行鋼管樁測試時(shí)，荷載箱箱體可以正常工作，并且在工作后，荷載 箱箱體能夠被吊出，重復(fù)利用。技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
一種用于測試鋼管樁承載力的荷載箱，包括荷載箱箱體，其特征在于，還包括連接基 座，荷載箱箱體位于連接基座中，所述的連接基座成管狀體，連接基座兩端分別與上節(jié)鋼管 和下節(jié)鋼管同軸心連接，上節(jié)鋼管和下節(jié)鋼管具有大小相同的內(nèi)徑和外徑，連接基座包括 內(nèi)層管和外層管，該外層管的外徑等于上節(jié)鋼管的外徑；該內(nèi)層管分為上層筒和下層筒兩 段，該上層筒的底端設(shè)置有上環(huán)板，該上環(huán)板的內(nèi)徑小于上層筒的內(nèi)徑；該下層筒的底端設(shè) 置有下環(huán)板，該下環(huán)板的內(nèi)徑小于上環(huán)板的內(nèi)徑；所述的荷載箱箱體位于連接基座的下環(huán) 板上；該荷載箱箱體包括頂緊爪和千斤頂，該頂緊爪通過銷連接在荷載箱箱體的頂蓋上，頂 緊爪可圍繞銷旋轉(zhuǎn)，且頂緊爪通過繩索與吊鉤相連；該頂蓋的底面與千斤頂?shù)捻敆U連接，千 斤頂?shù)母左w底面與荷載箱箱體的底蓋固定連接；當(dāng)放松繩索時(shí)，在頂緊爪自身重力的作用 下，頂緊爪的頂端倚靠在連接基座上，并且位于連接基座的上環(huán)板的底面下方；當(dāng)收緊繩索 時(shí)，頂緊爪離開連接基座，隨繩索升起。有益效果與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用本發(fā)明的技術(shù)方案的有益效果是測試中的荷載箱箱體可以正常工作，并且在工作后，荷載箱箱體能夠被吊出，重復(fù)利用。在該測試裝置 中，連接基座焊接在上節(jié)鋼管和下節(jié)鋼管之間，荷載箱箱體通過繩索和外部的吊鉤相連。荷 載箱箱體位于連接基座中，并且其頂緊爪和上環(huán)板相抵，荷載箱箱體上的千斤頂施加油壓 之后，上環(huán)板和下環(huán)板發(fā)生相對位移，進(jìn)而使得上節(jié)鋼管和下節(jié)鋼管產(chǎn)生相對位移。通過設(shè) 置在荷載箱箱體和內(nèi)層管中的位移測量裝置可以測量樁身沿深度方向的位移。根據(jù)讀數(shù)繪 出相應(yīng)的曲線，判斷樁承載力、樁基沉降、樁彈性壓縮和巖土塑性變形。通過兩側(cè)預(yù)先埋置 在鋼管內(nèi)的鋼筋應(yīng)變計(jì)，可經(jīng)過推理求出各級(jí)荷載下各鋼管截面的樁身軸力、摩阻力隨荷 載和深度變化的傳遞規(guī)律。在測試完成后，收縮繩索，頂緊爪離開上環(huán)板，帶動(dòng)整個(gè)荷載箱 箱體離開連接基座。荷載箱箱體從鋼管中吊出后，可以被重復(fù)利用。這樣，該結(jié)構(gòu)的荷載箱 具有良好的經(jīng)濟(jì)性能。


圖1是本發(fā)明中的荷載箱箱體的結(jié)構(gòu)剖視圖。圖2是本發(fā)明中的連接基座的結(jié)構(gòu)剖視圖。圖3是本發(fā)明在鋼管樁中的結(jié)構(gòu)剖視圖。圖4是圖3中的A向剖視圖。圖5是本發(fā)明用于測試時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，荷載箱箱體1、上節(jié)鋼管2、下節(jié)鋼管3、連接基座4、繩索5、頂緊爪11、千斤 頂12、頂蓋13、銷14、內(nèi)層管41、外層管42、上環(huán)板43、下環(huán)板44、加勁肋45、加勁肋46、上 層筒411、下層筒412、基梁15、油泵16、計(jì)算機(jī)采集系統(tǒng)17、位移傳感器18、位移棒19。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的闡述。如圖1至圖4所示，本發(fā)明的一種用于測試鋼管樁承載力的荷載箱，包括荷載箱箱 體1和連接基座4。被測試鋼管樁分為上節(jié)鋼管2和下節(jié)鋼管3兩段。上節(jié)鋼管2布置在 下節(jié)鋼管3的上方。上節(jié)鋼管2和下節(jié)鋼管3具有相同的外徑和內(nèi)徑，兩者同軸心。連接 基座4成管狀體，連接在上節(jié)鋼管2和下節(jié)鋼管3之間。連接基座4與上節(jié)鋼管2同軸心。 連接基座4包括內(nèi)層管41和外層管42。外層管42的外徑等于上節(jié)鋼管2的外徑。這樣， 外層管42不影響鋼管樁的打入，且有利于提高測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。內(nèi)層管41位于外層管 42中，并且內(nèi)層管41和外層管42同軸心。內(nèi)層管41和上節(jié)鋼管2也同軸心。其中，內(nèi)層 管41分為上層筒411和下層筒412兩段。上層筒411的底端設(shè)置有上環(huán)板43。上環(huán)板43 的外緣固定連接在外層管42上。也就是說，上層筒411和外層管42通過上環(huán)板43固定連 接。上環(huán)板43的內(nèi)徑小于上層筒411的內(nèi)徑。設(shè)置上環(huán)板43的主要目的是為了保證荷載 箱箱體1上的頂緊爪11能夠正常工作。下層筒412的底端設(shè)置有下環(huán)板44，下環(huán)板44的 內(nèi)徑小于上環(huán)板43的內(nèi)徑。荷載箱箱體1位于連接基座4中，具體位置是在連接基座4的 下環(huán)板44上。荷載箱箱體1中包括頂緊爪11和千斤頂12。頂緊爪11通過銷14連接在荷 載箱箱體1的頂蓋13上。這樣，頂緊爪11可以圍繞銷14在頂蓋13上旋轉(zhuǎn)。頂緊爪11通 過繩索5與吊鉤相連。繩索5 —方面可以控制荷載箱箱體1的升降，另一方面可以控制頂 緊爪11的工作狀態(tài)。頂蓋13的底面與千斤頂12的頂桿連接，千斤頂12的缸體底面與荷
4載箱箱體1的底蓋固定連接。千斤頂12可以控制頂蓋13的升降，進(jìn)而控制頂緊爪11的升 降。荷載箱箱體1的外徑小于連接基座4的上環(huán)板43的內(nèi)徑。頂緊爪11的結(jié)構(gòu)可以有多 種，只要其重心能夠保證頂緊爪11在自然狀態(tài)下，呈現(xiàn)自動(dòng)外張的趨勢即可。本專利優(yōu)選 頂緊爪11下部大，上部小的形狀，其重心偏離銷14，并且靠近荷載箱箱體1的外緣。當(dāng)然， 為了保證頂緊爪11能夠外張，也可以在頂緊爪11附近設(shè)置水平千斤頂，當(dāng)頂緊爪11不能 頂住上環(huán)板43時(shí)，可以通過水平千斤頂對其施加水平力，保證其與上環(huán)板43相抵觸。當(dāng)放 松繩索5時(shí)，在頂緊爪11自身重力的作用下，頂緊爪11的頂端倚靠在連接基座4上，并且 位于連接基座4的上環(huán)板43的底面下方，然后，千斤頂12的頂桿升起，直至頂緊爪11的頂 端與連接基座4的上環(huán)板43的底面相抵觸。測試完畢后，千斤頂12的頂桿下降，然后收緊 繩索5，頂緊爪11離開連接基座4，隨繩索5升起。如圖5所示，該結(jié)構(gòu)的用于測試鋼管樁的荷載箱的安裝過程是首先，將鋼管樁在 自平衡點(diǎn)位置處切割斷，形成上節(jié)鋼管2和下節(jié)鋼管3 ；其次，在上節(jié)鋼管2和下節(jié)鋼管3之 間焊接連接基座4 ；接著，將帶有連接基座4的鋼管整體縱向打設(shè)土中；然后，清除上節(jié)鋼管 2和連接基座4內(nèi)的泥土 ；隨后，安裝測試裝置，位移測量裝置可以采用常用的裝置，例如位 移棒19或者位移絲。將位移測量裝置置于內(nèi)層管41、荷載箱箱體1的頂蓋13和底蓋上。 地面上設(shè)置有基梁15、油泵16、計(jì)算機(jī)采集系統(tǒng)17和位移傳感器18。油管一端與油泵16 連通，另一端與荷載箱箱體1中的千斤頂12連通。計(jì)算機(jī)采集系統(tǒng)17與內(nèi)置在內(nèi)層管41 中的位移測量裝置連接。在荷載箱箱體1的頂蓋13和底蓋上設(shè)置的位移棒19或者位移絲 一端與荷載箱箱體1頂蓋13和底蓋相連，另一端與基梁15上的位移傳感器18相連，該位 移傳感器18又和計(jì)算機(jī)采集系統(tǒng)17連接。將荷載箱箱體1吊放在連接基座4上，松開繩 索5，使荷載箱箱體1的頂緊爪11與上環(huán)板43的底面相抵觸；之后，開始對鋼管進(jìn)行測試 工作。具體測試過程是地面的油泵16控制千斤頂12的移動(dòng)，當(dāng)油泵16對千斤頂12施 加油壓時(shí)，千斤頂12中的頂桿向上頂起頂緊爪11，頂緊爪11的頂端對上環(huán)板43的底面施 加向上的作用力。作用到一定程度時(shí)，位于荷載箱箱體1上方的上環(huán)板43和位于荷載箱箱 體1下方的下環(huán)板44發(fā)生相對位移。由于外層管42在上環(huán)板43和下環(huán)板44之間的某個(gè) 位置是虛焊連接的，所以上環(huán)板43和下環(huán)板44之間發(fā)生相對位移時(shí)，外層管42在虛焊點(diǎn) 處斷裂成上下兩部分。此時(shí)，上環(huán)板43帶動(dòng)上層筒411、外層管42的上部向上運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而使 得上節(jié)鋼管2向上運(yùn)動(dòng)；下環(huán)板44帶動(dòng)下層筒412、外層管42的下部向下運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而使得 下節(jié)鋼管3向下運(yùn)動(dòng)。通過設(shè)置在內(nèi)層管41、荷載箱箱體1頂蓋13和底蓋中的位移測量裝 置即可測得鋼管樁向上位移量和向下位移量，根據(jù)讀數(shù)，通過計(jì)算機(jī)采集系統(tǒng)17繪出相應(yīng) 的曲線，判斷樁承載力、樁基沉降、樁彈性壓縮和巖土塑性變形。通過兩側(cè)預(yù)先埋置在鋼管 內(nèi)的鋼筋應(yīng)變計(jì)，可經(jīng)過推理求出各級(jí)荷載下各鋼管截面的樁身軸力、摩阻力隨荷載和深 度變化的傳遞規(guī)律。在測試結(jié)束后，地面的油泵16對千斤頂12卸載油壓，千斤頂12中的 頂桿向下移動(dòng)，頂緊爪11的頂端離開上環(huán)板43的底面，然后收緊并升起繩索5，可將荷載箱 箱體1收回。該測試過程采用自平衡測試法的原理來測試鋼管樁承載力，但是，與現(xiàn)有的測試 裝置不同，在該測試裝置中，通過使用連接基座4，荷載箱箱體1是可伸縮回收式的。在測試 完成后，荷載箱箱體1可以從鋼管樁中取出，重復(fù)使用，提高了設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性能。
進(jìn)一步，所述的頂緊爪11為四個(gè)，均勻分布在荷載箱箱體1頂蓋13周邊?？紤]到 連接基座4呈筒狀體，所以在荷載箱箱體1的頂蓋13周邊均勻布置四個(gè)頂緊爪11，可以起 到很好的定位作用。進(jìn)一步，所述的相鄰的頂緊爪11之間通過繩索5連接。相鄰的頂緊爪11之間通 過繩索5連接，可以確保頂緊爪11移動(dòng)幅度的一致性。進(jìn)一步，所述的上層筒411與外層管42之間設(shè)置有加勁肋45，所述的下環(huán)板44與 外層管42之間設(shè)置有加勁肋46。設(shè)置加勁肋45，可以提高上層筒411與外層管42之間連 接的穩(wěn)定性，確保荷載箱的荷載的傳遞均勻。設(shè)置加勁肋46，可以提高下環(huán)板44與外層管 42之間連接的穩(wěn)定性，確保荷載箱的荷載的傳遞均勻。
權(quán)利要求
1.一種用于測試鋼管樁承載力的荷載箱，包括荷載箱箱體(1 )，其特征在于，還包括連 接基座(4 )，荷載箱箱體(1)位于連接基座(4 )中，所述的連接基座(4)成管狀體，連接基座(4)兩端分別與上節(jié)鋼管(2)和下節(jié)鋼管(3) 同軸心連接，上節(jié)鋼管(2)和下節(jié)鋼管(3)具有大小相同的內(nèi)徑和外徑，連接基座(4)包括 內(nèi)層管(41)和外層管(42)，該外層管(42)的外徑等于上節(jié)鋼管(2)的外徑；該內(nèi)層管(41) 分為上層筒(411)和下層筒(412)兩段，該上層筒(411)的底端設(shè)置有上環(huán)板(43)，該上環(huán) 板(43)的內(nèi)徑小于上層筒(411)的內(nèi)徑；該下層筒(412)的底端設(shè)置有下環(huán)板(44)，該下 環(huán)板(44)的內(nèi)徑小于上環(huán)板(43)的內(nèi)徑；所述的荷載箱箱體(1)位于連接基座(4)的下環(huán)板(44)上；該荷載箱箱體(1)包括頂 緊爪(11)和千斤頂(12)，該頂緊爪(11)通過銷(14)連接在荷載箱箱體(1)的頂蓋(13)上， 頂緊爪(11)可圍繞銷(14)旋轉(zhuǎn)，且頂緊爪(11)通過繩索(5)與吊鉤相連；該頂蓋(13)的底 面與千斤頂(12)的頂桿連接，千斤頂(12)的缸體底面與荷載箱箱體(1)的底蓋固定連接； 當(dāng)放松繩索(5)時(shí)，在頂緊爪(11)自身重力的作用下，頂緊爪(11)的頂端倚靠在連接基座 (4)上，并且位于連接基座(4)的上環(huán)板(43)的底面下方；當(dāng)收緊繩索(5)時(shí)，頂緊爪(11) 離開連接基座(4 )，隨繩索(5 )升起。
2.按照權(quán)利要求1所述的用于測試鋼管樁承載力的荷載箱，其特征在于，所述的頂緊 爪(11)的重心偏離銷(14)，并且靠近荷載箱箱體(1)的外緣。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的用于測試鋼管樁承載力的荷載箱，其特征在于，所述的頂 緊爪(11)為四個(gè)，均勻分布在荷載箱箱體(1)的頂蓋(13)周邊。
4.按照權(quán)利要求3所述的用于測試鋼管樁承載力的荷載箱，其特征在于，所述的相鄰 的頂緊爪(11)之間通過繩索(5 )連接。
5.按照權(quán)利要求4所述的用于測試鋼管樁承載力的荷載箱，其特征在于，所述的上層 筒(411)與外層管(42 )之間設(shè)置有加勁肋(45 )。
6.按照權(quán)利要求5所述的用于測試鋼管樁承載力的荷載箱，其特征在于，所述的下環(huán) 板(44 )與外層管(42 )之間設(shè)置有加勁肋(46 )。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于測試鋼管樁承載力的荷載箱，包括荷載箱箱體和連接基座，連接基座包括內(nèi)層管和外層管，外層管的外徑等于上節(jié)鋼管的外徑；內(nèi)層管分為上層筒和下層筒兩段，上層筒的底端設(shè)置有上環(huán)板，上環(huán)板的內(nèi)徑小于上層筒的內(nèi)徑；下層筒的底端設(shè)置有下環(huán)板，下環(huán)板的內(nèi)徑小于上環(huán)板的內(nèi)徑；荷載箱箱體位于連接基座的下環(huán)板上；荷載箱箱體包括頂緊爪和千斤頂，頂緊爪通過銷連接在荷載箱箱體的頂蓋上，頂緊爪通過繩索與吊鉤相連；頂蓋的底面與千斤頂?shù)捻敆U連接，千斤頂?shù)母左w底面與荷載箱箱體的底蓋固定連接。該結(jié)構(gòu)的荷載箱可以成功用于鋼管樁承載力的測試，并且在測試之后，荷載箱箱體能夠被吊出，重復(fù)利用。
文檔編號(hào)E02D33/00GK102121254SQ20111000823
公開日2011年7月13日 申請日期2011年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月17日
發(fā)明者戴國亮, 薛國亞, 龔維明 申請人:東南大學(xué)