一种用于基桩自平衡静载试桩的可逆式荷载箱的制作方法

本发明涉及一种用于基桩自平衡静载试桩的荷载箱，尤其是一种可以重复加载试验的可逆式荷载箱，属于建筑行业专用加载设备领域。

背景技术：

基桩自平衡静载试桩使用的加载推力装置---荷载箱，是由若干个液压活塞的缸体通过耐高压液管串联组成，通过向缸体内高压推送液体，在缸内形成互为反力，对荷载箱上下两端的桩体进行加载施力，达到对基桩承载力的检测。但是，由于液压推动活塞产生的位移，导致荷载箱处桩体产生裂隙，无法将上部荷载有效传至下部桩体。为此，静载自平衡静载试桩后，必须对荷载箱处裂隙进行注浆加固，确保上部荷载有效传递。但是，由于荷载箱埋设位置系地面以下，属隐蔽工程，对于裂隙加固的质量好坏，无法通过试验进行有效评价。为了了解加固质量，有的工程采用两个荷载箱叠合使用，即设置于下部的第一个荷载箱首先工作，待注浆加固后再启动上部荷载箱工作，对第一荷载箱试验后注浆加固质量进行原位实体检测，这样一来，检测费用成本较高，荷载箱安装难度亦较大，严重影响了基桩自平衡静载试桩的技术应用。

技术实现要素：

本发明的目的是解决现有技术中存在的问题，提供一种可重复加载试验的用于基桩自平衡静载试桩的可逆式荷载箱。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种用于基桩自平衡静载试桩的可逆式荷载箱，包括多个千斤顶、进液管、连通管和出液管，千斤顶均布在荷载箱的上板、下板之间；进液管与千斤顶ⅰ连通；连通管连通相邻千斤顶；出液管与千斤顶n连通，作为高压液体的出口；进液管及相邻千斤顶间的连通管均为两个，上下设置；千斤顶包括缸体和活塞，活塞的顶部与缸体之间形成加载腔，上部进液管、上部连通管均与加载腔连通，通过注入高压液体将活塞顶出缸体，活塞本体与缸体本体之间形成逆行腔，下部进液管、下部连通管均与逆行腔连通，通过注入高压液体将活塞顶入缸体；出液管与加载腔或逆行腔连通，且出液管的管口高于缸体。

优选的，在千斤顶n的加载腔与逆行腔之间安装带单向阀的高压管，使得进液管的上部进液管或下部进液管成为出液管。

进一步的，还包括限位部，限位部设置在活塞与缸体的下部，用于限制活塞使之不被顶出缸体。

优选的，所述限位部包括设置在缸体内环的内环形悬臂结构和设置在活塞本体圆周的环形槽，当活塞下移的时候，内环形悬臂结构承托环形槽，限制活塞继续下移。

优选的，环形槽为环形梯形槽，且与内环形悬臂结构形成细微空腔，细微空腔作为逆行腔与下部进液管连通。

优选的，在活塞的顶部设置有缺口ⅰ，缺口ⅰ与缸体形成加载腔，且缺口ⅰ与上部进液管连通。

优选的，在荷载箱下板的上方设置中板，中板固定在活塞底部，其径向尺寸与下板径向尺寸一致。

优选的，在内环形悬臂结构下方的缸体内壁上安装有密封圈，用于密封活塞与缸体。

工作原理：设计双串联连接荷载箱内两个不同空腔，通过向加载腔中加压，推动活塞发生位移至实施基桩，自平衡静载试桩检测后，再通过环形逆行腔实施缸体活塞复位，还原至试桩前荷载箱的初始状态。各千斤顶之间通过连通管串接在一起，通过外部加载装置输入压力p，与各千斤顶输出推力p1、p2、p3……pn存在如下关系：p＞p1＞p2＞p3＞......＞pn，也即在这种一缸一通的传力过程中，输入高压液体至高压加载腔进行加载后，千斤顶全部升起，对上下桩段形成加载推力，加载试验完成后，可通过逆行腔进行高压反向加载试验使全部升起的千斤顶回收复位，从而实现埋设在基桩同一平衡点的荷载箱可反复进行基桩自平衡静载试验，尤其是可对静载后荷载箱处裂隙注浆加固质量进行实体检验。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、设计双串联连接荷载箱内两个不同空腔，实现了埋设在基桩同一平衡点的荷载箱可反复进行基桩自平衡静载试验，尤其是可对静载后荷载箱处裂隙注浆加固质量进行实体检验；

2、使用带单向阀的高压管，可减少使用一根高压管，降低成本；

3、新设一块与活塞同步运动的活动中板，从而增加活塞传力的受力面积，使活塞向下加载的力能均匀分布传递；

4、符合工程桩自平衡静载试桩荷载箱要求，既可满足对工程桩的承载力检验，又可满足试桩后加固工程桩质量的验收试验。

附图说明

图1是本发明实施例1中千斤顶结构示意图；

图2是本发明实施例1应用在荷载箱中t0初始状态示意图；

图3是本发明实施例1应用在荷载箱中t1加压检测状态示意图；

图4是本发明实施例1应用在荷载箱中t2活塞复位状态示意图；

图5a是本发明实施例的工作流程示意图一；

图5b是本发明实施例的工作流程示意图二；

图5c是本发明实施例的工作流程示意图三；

图5d是本发明实施例的工作流程示意图四；

图5e是本发明实施例的工作流程示意图五；

图5f是本发明实施例的工作流程示意图六；

图5g是本发明实施例的工作流程示意图七；

图6是本发明实施例2中千斤顶应用在荷载箱中t1加压检测状态示意图；

图1-5中，1-缸体；2-油嘴ⅰ；3-活塞；4-油嘴ⅱ；5-密封圈；6-油嘴ⅲ；7-油嘴ⅳ；8-高压管ⅰ；9-高压管ⅱ；10-短高压管；11-带单向阀的高压管；12-上板；13-中板；14-下板；15-钢筋笼；16-混凝土；17、压力表；101-加载腔；102-环形逆行腔；103-内环形悬臂结构；104-环形梯形槽；图6中；18、出液管。

具体实施方式

需要说明的是，在本发明实施例中，方位词“顶”、“底”、“上”、“下”、“左”、“右”等均是依照附图所示进行描述，不构成对本发明的限制。

实施例1

下面结合附图1-5对本发明做进一步详述：一种用于基桩自平衡静载试桩的可逆式荷载箱，包括多个千斤顶（千斤顶ⅰ、千斤顶ⅱ……千斤顶n）、进液管、连通管和出液管。千斤顶均布在荷载箱的上板12、下板14之间，其包括缸体1和活塞3，缸体1的顶部与上板1固定，底部开口，其内部设置内环形悬臂结构103，缸体的左右缸壁上分别开设开口，开口通过油嘴与高压管连通；活塞3置于缸体1内，且在活塞本体的圆周上设置环形梯形槽104，内环形悬臂结构103和环形梯形槽104组合成限位部，使得活塞3在高压液体加压时不被顶出缸体。高压管ⅰ8与高压管ⅱ9均作为进液管，上下设置，分别通过油嘴ⅰ2、油嘴ⅱ4与千斤顶ⅰ（第一个千斤顶）连通；短高压管10作为连通管连通相邻千斤顶；出液管与千斤顶n连通，作为高压液体的出口；相邻千斤顶间的短高压管10均为两个，上下设置；活塞3的顶部与缸体1之间形成加载腔，高压管ⅰ8、上部短高压管10均与加载腔连通，通过注入高压液体将活塞顶出缸体，活塞本体与缸体本体之间形成逆行腔，高压管ⅱ9、下部短高压管10均与逆行腔连通，通过注入高压液体将活塞3顶入缸体1；出液管与加载腔或逆行腔连通，且出液管的管口高于缸体1。

具体结构为：一种用于基桩自平衡静载试桩的可逆式荷载箱，主要由缸体1、油嘴ⅰ2、活塞3、油嘴ⅱ4、密封圈5、油嘴ⅲ6、油嘴ⅳ7、高压管ⅰ8、高压管ⅱ9、短高压管10、带单向阀的高压管11、上板12、中板13、下板14组成。如图1所示，密封圈5安装在内环形悬臂结构103下方的缸体内壁上，用于密封活塞3与缸体1，将活塞3套入缸体1组装成千斤顶部件，油嘴ⅰ2、油嘴ⅱ4安装在千斤顶部件左侧，油嘴ⅲ6、油嘴ⅳ7安装于千斤顶部件右侧。活塞3与缸体1形成加载腔101和环形逆行腔102，缸体内环设置内环形悬臂装置103，活塞本体的圆周上设置环形梯形槽104；中板13与活塞底部固定，下板14位于中板13的下方，且中板与下板的径向尺寸相同。

如图2所示，高压管ⅰ8安装在油嘴ⅰ2上，高压管ⅱ9安装在油嘴ⅱ4上，短高压管10安装在油嘴ⅲ6、油嘴ⅳ7上，通过短高压管10依次连接千斤顶ⅰ、千斤顶ⅱ、千斤顶ⅲ……千斤顶n，带单向阀的高压管11连接千斤顶n的油嘴ⅲ6、油嘴ⅳ7。

如图3所示，t0为初始状态，t1为加压检测状态。通过外部加载装置向高压管ⅰ8推入压力为p的高压液体；各千斤顶输出压力为p1、p2、p3……pn，p＞p1＞p2＞p3＞......＞pn；单向阀打开；高压液体在加载腔中推动活塞产生位移，继续加压后检测基桩承载力。

如图4所示，t2为活塞复位状态，加压检测完成后，通过外部加载装置向高压管ⅱ9推入压力为p’的高压液体；各千斤顶输入压力p与各千斤顶输出推力p’1、p’2、p’3……p’n，p’＞p’1＞p’2＞p’3＞......＞p’n；单向阀关闭；高压液体在环形逆行腔（副腔）中推动活塞回到t0初始状态。

其工作流程如图5所示，

1、荷载箱在基桩内被混凝土握裹状态即原始状态。如图5a所示；

2、通过外部加载装置向高压管ⅰ8推入高压液体；单向阀开启；荷载箱打开，缸体和中板13拉开距离s1。如图5b所示；

3、与活塞3一体的环形梯形槽104是外环形悬臂，与缸体一体的内环形悬臂结构103之间，形成环形逆行腔初始状态；单向阀关闭；通过外部加载装置向高压管ⅱ9推入高压液体，在活塞的外环形悬臂与缸体一体的内环形悬臂结构之间产生推力，迫使活塞3回到缸内复位，与活塞固结的中板13亦附随活塞被向上推送，最终活塞和缸体闭合，恢复到试桩前的初始状态，即荷载箱回到初始状态，中板与下板之间拉开的距离为s’，s’=s1，如图5c所示；

4、将混凝土（高强度浆液）16注入中板13与下板14之间的间隙s’，荷载箱与钢筋笼（基桩）15融为一体，达到强度要求并保持完整性。如图5d所示；

5、进行第二次基桩自平衡静载试验，验证加固后的强度。通过外部加载装置向高压管ⅰ8推入高压液体输入千斤顶加载腔，使荷载箱再一次加载，单向阀开启，缸体与中板再次拉开，形成缸体底部与中板的距离s2。如图5e所示；

6、通过外部加载装置向高压管ⅱ9推入高压液体，在活塞的外环形悬臂与缸体一体的内环形悬臂结构之间产生推力，迫使活塞回到缸内复位，与活塞固结的中板亦附随活塞被向上推送，最终活塞和缸体闭合恢复到试桩前的初始状态。此时，中板与下板之间的距离为s’+s1’即s’+s1’=s1+s2，同时，通过一端与中板连接，传至地面的位移丝测试位移量复位至试桩前的状态。如图5f所示。

7、将高强度浆液注入中板与底板之间的间隙，荷载箱与基桩融为一体。如图5g所示。

8、重复步骤5-7，可重复加载试验。

实施例2

在本实施例中，对带单向阀的高压管11做出了修改，其他结构及流程不变，同时，相同结构采用相同的数字标识，在此不再赘述。如图6所示，一种用于基桩自平衡静载试桩的可逆式荷载箱，包括多个千斤顶（千斤顶ⅰ、千斤顶ⅱ……千斤顶n）、进液管、连通管和出液管。高压管ⅰ8与高压管ⅱ9均作为进液管，上下设置，分别通过油嘴ⅰ2、油嘴ⅱ4与千斤顶ⅰ（第一个千斤顶）连通；短高压管10作为连通管连通相邻千斤顶；出液管18与千斤顶n的加载腔连通，作为高压液体的出口；活塞3的顶部与缸体1之间形成加载腔，高压管ⅰ8、上部短高压管10均与加载腔连通，通过注入高压液体将活塞顶出缸体，活塞本体与缸体本体之间形成逆行腔，高压管ⅱ9、下部短高压管10均与环形逆行腔连通，通过注入高压液体将活塞3顶入缸体1；出液管18与加载腔连通，且出液管的管口高于缸体1。

在实施例1和实施例2中，为了能够知晓加载高压液体的具体情况，在进液管、出液管上均安装压力表17。例如：在实施例1中，高压管ⅰ8、高压管ⅱ9上均安装压力表17，在实施2中，在高压管ⅰ8、出液管18上均安装压力表17。

实施例3

一种用于基桩自平衡静载试桩的可逆式荷载箱，包括一个千斤顶、进液管和出液管。进液管为两个，连通于千斤顶的左侧，出液管为一个，连通于千斤顶的右侧，或者在千斤顶右侧开设两个开口，通过带单向阀的高压管连通，使得左侧下方的进液管成为出液管。其他结构例如：加载腔、环形逆行腔等与实施例1相同，在此不再赘述。

上述实施例仅仅是本发明的优选实施方式，不构成对本发明的限制。本领域普通技术人员应该理解的是，在不脱离本发明原理的基础上所做的任何引申、等同替换等均在本发明的保护范围内。

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