一种桩体静载实验装置的制作方法

本实用新型涉及静载荷试验技术领域，尤其涉及一种桩体静载实验装置。

背景技术：

我国现阶段采用的桩的静载荷试验(如堆载法，锚桩法)是检测桩承载力最为可靠的一种方法，两种方法都是采用油压千斤顶在桩顶施加荷载，而千斤顶的反力，前者通过反力架上的堆重与之平衡，后者通过反力架将反力传给锚桩，与锚桩的抗拔力平衡。其存在的主要问题是：前者必须解决几百吨甚至上千吨的荷载来源、堆放及运输问题，后者必须设置多根锚桩及反力大梁，不仅所需费用昂贵，时间较长，而且易受吨位和场地条件的限制，以致许多大吨位桩和特殊场地的桩(如山地、桥桩)的承载力往往得不到准确数据，基桩的潜力不能合理发挥，这是桩基础领域面临的一大难题。

为解决以上难题，美国学者osterberg于80年代首先提出了自平衡法测试法，并于80年代中期开展了桩承载力试验方法的研究，首先在桥梁钢桩中成功应用，后来逐渐推广至各种桩型。自平衡法利用桩土体系自身提供反力以确定单桩承载力和桩周土层的测摩阻力、桩端阻力，是接近于竖向抗压(拔)桩实际工作状态的试验方法。其原理参照图2所示，是在桩身埋置载荷箱2，抗压试验时，利用上段桩自重、上段桩桩测摩阻力来代替堆载法中的重物或锚桩法中的锚桩以提供反力，试验时，从桩顶通过输加压管对载荷箱内腔施加压力，箱盖与箱底被推开，同时向上段桩11及下段桩12施加大小相等、方向相反的力，促使上段桩11及下段桩12的摩阻力与持力层的端阻力发挥作用，当桩土体系破坏或满足工程的实际要求时停止试验。自平衡法试桩时的工作状态与桩实际工作时的状态有所不同，是接近于实际工作状态的一种近似方法。

综上所述，目前亟需一种桩体静载实验装置。

技术实现要素：

针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一种桩体静载实验装置。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种桩体静载实验装置，包括设置于桩体内部的载荷箱和设置于桩体外部的加载装置，所述加载装置通过加压管与载荷箱连通，所述加压管上设有压力传感器；还包括位移测杆和位移测量设备，所述位移测杆的下部伸入所述桩体内并与载荷箱连接，所述位移测量设备安装于位移测杆的顶部；所述压力传感器和位移测量设备均与数据采集设备连接。

将载荷箱的加压管以及测量位移的位移测杆从桩体内引到地面，然后灌注成桩，试验时，由加载装置在地面向载荷箱加压加载，载荷箱对其顶板和下底板分别产生上、下两个方向的推力，并传递到桩身，由于桩体自成反力，通过试验得到两个静载试验的数据：载荷箱以上部分，获得反向加载时上部分桩体的相应反应系列参数；载荷箱以下部分，获得正向加载时下部分桩体的相应反应参数，压力传感器测量加载力、位移测量设备通过位移测杆测量载荷箱的位移，并且压力传感器和位置测量设备将检测数据传输至数据采集设备，通过数据采集设备对加载力与位移之间关系的计算和分析，可以获得桩基承载力数据，可以用于试桩检测，也可用于工程桩承载力的验证，正常情况下1-2天能够检测完毕，省去了大量的堆载或锚桩施工时间，采用本装置进行自平衡法测试，没有“堆载”，也不要笨重的反力架，检测过程更加方便、安全、环保，并且检测桩完全按工程桩制作，不需到达地面，不需制作桩头，与常规方法相比，缩短了检测桩长度，且检测后经压浆处理的检测桩仍作工程桩使用，且不需要施工锚桩。

优选的，所述加压管的外部套设有加压保护管，加压保护管具有保护加压管的作用。

优选的，所述位移测杆的外部套设有移杆保护管，移杆保护管用来隔离泥浆及混凝土，确保位移测杆能够上、下自由移动。

优选的，所述位移测杆包括上位移测杆和下位移测杆，所述上位移测杆伸入所述桩体内与载荷箱的上顶板固定连接，所述下位移测杆伸入所述桩体内并与载荷箱的下底板固定连接，通过上位移测杆与载荷箱的上顶板固定连接用于测量载荷箱的上位移，以获得反向加载时上部分桩体的相应反应系列参数，通过下位移测杆伸入所述桩体内并与载荷箱的下底板固定连接用于测量载荷箱的下位移，以获得正向加载时下部分桩体的相应反应参数。

优选的，所述上位移测杆的数量至少2根，所述下位移测杆的数量至少2根，且所述上位移测杆和下位移测杆分别在桩体内均匀布置，上位移测杆的数量至少2根，所述下位移测杆的数量至少2根，将上位移测杆和下位移测杆测得的数值分别求平均值后，使得测量的数据更准确。

优选的，还包括钢筋笼，所述钢筋笼伸入所述桩体内，所述载荷箱设于所述钢筋笼内。

优选的，所述加载装置通过至少2根加压管与载荷箱连通，且所述加压管在载荷箱上均匀布置，加载装置通过至少2根加压管与载荷箱连通，且加压管在载荷箱上均匀布置，有利于加载装置对载荷箱均匀加载。

优选的，所述加载装置为液压泵。

优选的，所述数据采集设备为pc机。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：本实用新型一种桩体静载实验装置，将载荷箱的加压管以及测量位移的位移测杆从桩体内引到地面，然后灌注成桩，试验时，由加载装置在地面向载荷箱加压加载，载荷箱产生上下两个方向的推力，并传递到桩身，由于桩体自成反力，通过试验得到两个静载试验的数据：载荷箱以上部分，获得反向加载时上部分桩体的相应反应系列参数；载荷箱以下部分，获得正向加载时下部分桩体的相应反应参数，压力传感器测量加载力、位移测量设备通过位移测杆测量载荷箱的位移，并且压力传感器和位置测量设备将检测数据传输至数据采集设备，通过数据采集设备对加载力与位移之间关系的计算和分析，可以获得桩基承载力数据，可以用于试桩检测，也可用于工程桩承载力的验证，正常情况下1-2天能够检测完毕，省去了大量的堆载或锚桩施工时间，采用本装置进行自平衡法测试，没有“堆载”，也不要笨重的反力架，检测过程更加方便、安全、环保，并且检测桩完全按工程桩制作，不需到达地面，不需制作桩头，与常规方法相比，缩短了检测桩长度，且检测后经压浆处理的检测桩仍作工程桩使用，且不需要施工锚桩。

本申请其他有益效果是：

1.加压保护管具有保护加压管的作用。

2.移杆保护管用来隔离泥浆及混凝土，确保位移测杆能够上、下自由移动。

3.通过上位移测杆与载荷箱的上顶板固定连接用于测量载荷箱的上位移，以获得反向加载时上部分桩体的相应反应系列参数，通过下位移测杆伸入所述桩体内并与载荷箱的下底板固定连接用于测量载荷箱的下位移，以获得正向加载时下部分桩体的相应反应参数。

4.上位移测杆的数量至少2根，所述下位移测杆的数量至少2根，将上位移测杆和下位移测杆测得的数值分别求平均值后，使得测量的数据更准确。

5.加载装置通过至少2根加压管与载荷箱连通，且加压管在载荷箱上均匀布置，有利于加载装置对载荷箱均匀加载。

附图说明

图1为本实用新型一种桩体静载实验装置的结构示意图；

图2为现有自平衡测试法的原理图。

附图标记

1-桩体，2-载荷箱，3-加载装置，4-加压管，5-压力传感器，6-位移测杆，61-上位移测杆，62-下位移测杆，7-位移测量设备，8-数据采集设备,9-加压保护管，10-移杆保护管，11-上段桩，12-下段桩。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

如附图1和附图2所示本实施例一种桩体静载实验装置，加压保护管9，移杆保护管10，上段桩11，下段桩12，自平衡静载试验在较大承载力桩基检测中的关键技术应用，其施工技术流程是，1)成桩至试验间隙时间，桩身强度达到设计要求的80％，注浆后休止时间不应少于20天；2)荷载分级，每级加载为预估最大加载值的1/10，第一级按两倍荷载分级加载，卸载分5级进行；3)位移观测，采用慢速维持荷载法。每级加(卸)载后在第1h内分别于第5min、15min、30min、45min、60min各测读一次位移，以后每隔30min测读一次，达到稳定后加(卸)下一级荷载。卸载时，每级荷载维持1h，分别按第15min、30min、60min测读位移量后，即可卸下一级荷载；卸载至零后，应测读残余位移，维持时间不得小于3h，测读时间分别为第15min、30min，以后每隔30min测读一次残余位移量，电子位移传感器连接到电脑，直接由电脑控制测读，在电脑屏幕上显示q-s、s-lgt、s-lgq曲线；4)相对稳定标准从分级荷载施加后的第30min开始，按1.5h连续三次每30min的位移观测值计算，每小时内的位移增量不超过o.lmm，并连续出现两次；5)终止加载条件及极限加载值，①某级荷载作用下，载荷箱2上段或下段位移增量大于前一级荷载作用下位移增量的5倍，且位移总量超过40mm；取此终止时荷载小一级的荷载为极限加载值；②某级荷载作用下，载荷箱2上段或下段位移增量大于前一级荷载作用下位移增量的2倍，且经24h尚未达到相对稳定标准；取此终止时荷载小一级的荷载为极限加载值；③已达到设计要求的最大加载量且载荷箱上段或下段位移达到相对稳定标准；取此时的荷载为极限加载值；④荷载已达载荷箱2加载极限，或载荷箱2上、下段位移已超过载荷箱2行程，即可终止加载；取此时的荷载为极限加载值。

将载荷箱2的加压管4以及测量位移的位移测杆6从桩体1内引到地面，然后灌注成桩，试验时，由加载装置3在地面向载荷箱2加压加载，载荷箱2产生上下两个方向的推力，并传递到桩身，由于桩体1自成反力，通过试验得到两个静载试验的数据，载荷箱2以上部分，获得反向加载时上部分桩体1的相应反应系列参数；载荷箱2以下部分，获得正向加载时下部分桩体1的相应反应参数，压力传感器5测量加载力、位移测量设备7通过位移测杆6测量载荷箱的位移，并且压力传感器5和位置测量设备7将检测数据传输至数据采集设备8，通过数据采集设备8对加载力与位移之间关系的计算和分析，可以获得桩基承载力数据，可以用于试桩检测，也可用于工程桩承载力的验证，正常情况下1-2天能够检测完毕，省去了大量的堆载或锚桩施工时间，采用本装置进行自平衡法测试，没有“堆载”，也不要笨重的反力架，检测过程更加方便、安全、环保，并且检测桩完全按工程桩制作，不需到达地面，不需制作桩头，与常规方法相比，缩短了检测桩长度，且检测后经压浆处理的检测桩仍作工程桩使用，且不需要施工锚桩。

本实验装置，已成功开展了1800mm扩3300mmam桩、1200mm直桩以及1200mm扩1900mmam桩的极限承载力试验检测任务，载荷箱最大单向加载值达到28600kn，桩基抗压承载力达到50500kn，抗拔承载力达到20700kn，实践表明，采用本装置的自平衡检测方法不受吨位的影响，采用该装置，该静载试验时间短，一般在1-2天内能完成，且对周围邻近施工无干扰，大大缩短了常规检测时间，确保了工程工期，工期效益显著，并且该静载试验不占用施工场地，也能适用于场地狭窄工地的静载试验，较比堆载法而言也有着良好的安全效益，对大吨位桩基而言，该检测方法的成本低，远低于锚桩法和堆载法，经济效益显著。

加压保护管9具有保护加压管4的作用。

移杆保护管10用来隔离泥浆及混凝土，确保位移测杆6能够上、下自由移动。

通过上位移测杆61与载荷箱2的上顶板固定连接用于测量载荷箱2的上位移，以获得反向加载时上部分桩体1的相应反应系列参数，通过下位移测杆62伸入所述桩体1内并与载荷箱2的下底板固定连接用于测量载荷箱2的下位移，以获得正向加载时下部分桩体1的相应反应参数。

上位移测杆61的数量至少2根，所述下位移测杆62的数量至少2根，将上位移测杆61和下位移测杆62测得的数值分别求平均值后，使得测量的数据更准确。

加载装置3通过至少2根加压管4与载荷箱2连通，且加压管4在载荷箱2上均匀布置，有利于加载装置3对载荷箱2均匀加载。

以上实施例仅用以说明本实用新型而并非限制本实用新型所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本实用新型已进行了详细的说明，但本实用新型不局限于上述具体实施方式，因此任何对本实用新型进行修改或等同替换；而一切不脱离发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

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