預(yù)應(yīng)力管樁分層測試承載力的靜荷載試驗裝置及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于靜載荷試驗領(lǐng)域，具體涉及預(yù)應(yīng)力管粧分層測試承載力的靜荷載試驗裝置及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]靜載荷試驗是指按粧的使用功能，分別在粧頂逐級施加軸向壓力、軸向上拔力或在粧基承臺底面標高一致處施加水平力，觀測粧的相應(yīng)檢測點隨時間產(chǎn)生的沉降、上拔位移或水平位移，根據(jù)荷載與位移的關(guān)系(即Q?s曲線)判定相應(yīng)的單粧豎向抗壓承載力、單粧豎向抗拔承載力或單粧水平承載力的試驗方法?；捇o載荷試驗是目前檢驗粧基承載力各種方法中使用最廣且被公認為試驗結(jié)果最準確、最可靠的方法。
[0003]常用的粧基靜載荷測試方法有三種:堆載法、錨粧法和自平衡法。
[0004]堆載法是通過以試粧為中心搭設(shè)試驗平臺，碼放砂袋、混凝土配重、鋼錠等，通過千斤頂加壓，給試粧提供豎向壓力，從而檢驗試粧的承載力是否滿足設(shè)計要求的方法。但是它能夠的荷載反力不大，且試驗成本較高，而且由于試驗結(jié)束后要放水，對試驗場地的環(huán)境影響比較大，而且實驗裝置的運輸工作量很大。
[0005]錨粧法是通過千斤頂、橫梁連接錨粧，將錨粧的上拔力反作用于試粧的測粧法。它安裝比較快捷，特別對大噸位試粧，節(jié)約成本明顯，但是錨粧在試驗過程中受到上拔力的作用，其粧間土的擾動會影響到試粧。
[0006]自平衡法把試粧分成上下兩端，是利用上段粧側(cè)阻和下段粧側(cè)阻與端阻的自相平衡的一種測粧法。它避免了龐大的反力裝置，裝置較為簡單，但是荷載箱需要放在粧的平衡點，而且試驗中受到是上拔力，與實際工程中粧起到的是抗壓作用不符。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]現(xiàn)有靜載荷試驗的成本過高，以及每次試驗都要重新搭建試驗平臺，還有只能測得粧基承載力(即使是自平衡法，也只能測得試粧的兩段的側(cè)阻系數(shù)、粧的側(cè)阻、粧端承力)；另外，實際工程中經(jīng)常會出現(xiàn)預(yù)制粧入土深度與設(shè)計值不一致，此時不能根據(jù)靜載試驗粧數(shù)據(jù)來確定該類粧的承載力。
[0008]本發(fā)明的目的針對預(yù)應(yīng)力管粧的特點以及上述測試方法存在的不足，提供一種預(yù)應(yīng)力管粧分層測試承載力的靜荷載試驗裝置及其方法。試驗后鋼粧的完整性沒有遭到破壞，并且這套裝置可以拔出，重復(fù)利用。
[0009 ]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0010]一種預(yù)應(yīng)力管粧分層測試承載力的靜荷載試驗裝置，包括鋼粧和粧底試驗段。
[0011]所述的鋼粧外徑、粧長與待測試的預(yù)應(yīng)力管粧一致，鋼粧的粧身外壁上每隔一定高度(根據(jù)實際情況而定)開設(shè)有若干排呈環(huán)形陣列分布的矩形槽孔;每一排矩形槽孔所在的鋼粧外側(cè)固定有一第一鋼環(huán)，第一鋼環(huán)上固定有若干個鋼環(huán)加載扇，鋼環(huán)加載扇穿過矩形槽孔伸入鋼粧內(nèi)部;第一鋼環(huán)與鋼環(huán)加載扇作為整體可在矩形槽孔內(nèi)上下自由滑動;每一排矩形槽孔上方固定有若干個鋼粧加載扇；鋼環(huán)加載扇與鋼粧加載扇之間設(shè)有千斤頂，
且千斤頂頂端固定有與鋼粧加載扇--對應(yīng)的千斤頂頂端加載扇，千斤頂?shù)锥斯潭ㄓ信c鋼環(huán)加載扇--對應(yīng)的千斤頂?shù)锥思虞d扇。
[0012]所述的鋼粧下部同軸嵌套有第二鋼環(huán)，且第二鋼環(huán)內(nèi)徑與待測試的預(yù)應(yīng)力管粧內(nèi)徑一致;鋼粧與第二鋼環(huán)之間通過圓環(huán)狀的第一鋼板固定;所述的粧底試驗段包括同軸嵌套且底部平齊的第三鋼環(huán)和第四鋼環(huán)，第三鋼環(huán)直徑大于第四鋼環(huán)，兩者之間通過第二鋼板和位于第二鋼板下方的第三鋼板固定;第三鋼環(huán)和第四鋼環(huán)插入鋼粧與第二鋼環(huán)的環(huán)形腔內(nèi)，并實現(xiàn)具有一定上下自由度的固定;環(huán)狀千斤頂放置于第一鋼板和第二鋼板之間形成的環(huán)形空腔內(nèi)。
[0013]本發(fā)明中所述的加載扇指用于受力的構(gòu)件。
[0014]作為優(yōu)選，所述的鋼粧與第三鋼環(huán)、第四鋼環(huán)與第二鋼環(huán)相對應(yīng)的部位均開設(shè)有矩形槽孔，并通過銷釘插入矩形槽孔進行固定，使鋼粧和粧底試驗段之間在垂直方向上具有一定的自由度。
[0015]作為優(yōu)選，同一高度的鋼環(huán)加載扇或鋼粧加載扇均按呈90°角、一環(huán)4個的環(huán)形陣列均勻排布，且鋼環(huán)加載扇與鋼粧加載扇位于同一垂線上。
[0016]作為優(yōu)選，所述的第三鋼板與第三鋼環(huán)和第四鋼環(huán)的底部平齊。
[0017]作為優(yōu)選，所述的第一鋼板上開有小孔，用于穿過環(huán)狀千斤頂?shù)挠凸芎臀灰茥U。
[0018]作為優(yōu)選，所述的千斤頂上垂直連接有上部鋼管，用于下放及提升千斤頂。
[0019]本發(fā)明的另一目的在于提供一種使用所述裝置的預(yù)應(yīng)力管粧分層測試承載力的靜荷載試驗方法，包括以下步驟；
[0020]步驟1:將帶有粧底試驗段并安裝好環(huán)狀千斤頂?shù)匿摶挻蛉胪林兄敝聊繕松疃?，對目標土層進行試驗，將千斤頂下放到該土層對應(yīng)位置的第一鋼環(huán)處，下放過程中使千斤頂上連接的千斤頂頂端加載扇、千斤頂?shù)锥思虞d扇分別與鋼粧加載扇、鋼環(huán)加載扇位置錯開，直至千斤頂頂端加載扇、千斤頂?shù)锥思虞d扇所處位置位于鋼粧加載扇和鋼環(huán)加載扇之間；
[0021]步驟2:轉(zhuǎn)動千斤頂使得千斤頂頂端加載扇、千斤頂?shù)锥思虞d扇分別與鋼粧加載扇、鋼環(huán)加載扇處于同一垂線上，然后通過油管對千斤頂加載，使千斤頂?shù)锥思虞d扇與鋼環(huán)加載扇接觸提供靜荷載，千斤頂頂端加載扇與鋼粧加載扇接觸提供靜荷載反力；
[0022]步驟3:對管粧在該層土的承載力進行靜荷載試驗
[0023]步驟4:對所有待測土層重復(fù)步驟1-3，實現(xiàn)分層的靜荷載試驗；
[0024]步驟5:用環(huán)狀千斤頂進行端承力靜荷載試驗，通過油管向環(huán)狀千斤頂施加荷載，環(huán)狀千斤頂?shù)锥酥ёc第二鋼板接觸提供靜荷載，環(huán)狀千斤頂頂部支座與第一鋼板接觸提供靜荷載反力；
[0025]步驟6:試驗結(jié)束后，上拔鋼粧及粧底試驗段，回收使用。
[0026]本發(fā)明的有益效果是:
[0027]一、試驗的靜載荷反力是由粧身自己提供的，節(jié)約了試驗成本；
[0028]二、由于鋼環(huán)長度小，不需要大噸位加載設(shè)備，操作方便；
[0029]三、能夠分土層測試出粧身的側(cè)摩阻力并且可以直接測得粧端的端承力；
[0030]四、實驗裝置可以上拔回收再次使用，大大節(jié)約了試驗成本。
[0031]相對傳統(tǒng)的靜荷載方法，整個試驗的成本不僅減少，而且可以分別得到各土層承載力以及端承力。
【附圖說明】
[0032]下面結(jié)合附圖和實施步驟對本發(fā)明進一步說明。
[0033]圖1是本發(fā)明中鋼粧粧身測試處縱剖面及局部放大示意圖；
[0034]圖2是本發(fā)明中鋼粧矩形槽處n-n橫截面及局部放大示意圖；
[0035]圖3是本發(fā)明中摩阻力測試加載時縱剖面圖；
[0036]圖4.a是本發(fā)明中千斤頂下放和旋轉(zhuǎn)前的n-n橫截面圖；
[0037]圖4.b是本發(fā)明中千斤頂下放和旋轉(zhuǎn)后的n-n橫截面圖；
[0038]圖5是本發(fā)明中鋼粧粧底土塞和試驗段縱剖面圖；
[0039]圖6是本發(fā)明中鋼粧粧底土塞和試驗段m-m橫截面圖。
[0040]圖中:1、鋼粧粧身；2、第一鋼環(huán);3、鋼環(huán)加載扇;4、鋼粧加載扇；5、矩形槽孔;6、千斤頂頂端加載扇;7、千斤頂?shù)锥思虞d扇;8、千斤頂;9、上部鋼管；10、第一油管；11、粧底試驗段；12、第一鋼板；13、第二鋼板；14、環(huán)狀千斤頂；15、第二油管；16、銷釘、17、第二鋼環(huán)；18、第三鋼板;19、第三鋼環(huán);20、第四鋼環(huán)；
【具體實施方式】
[0041]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步闡述和說明。本發(fā)明中各個實施方式的技術(shù)特征在沒有相互沖突的前提下，均可進行相應(yīng)組合。
[0042]如圖1和2所示，一種預(yù)應(yīng)力管粧分層測試承載力的靜荷載試驗裝置，包括鋼粧I和粧底試驗段11，兩者可進行組合實現(xiàn)測試過程。
[0043]鋼粧I外徑、粧長與待測試的預(yù)應(yīng)力管粧一致，鋼粧I的粧身外壁上每隔一定高度開設(shè)有若干排呈環(huán)形陣列分布的6cm*10cm矩形槽孔5;每一排矩形槽孔5所在的鋼粧I外側(cè)固定有一高度為5cm第一鋼環(huán)2，第一鋼環(huán)2上固定有4個5cm*5cm，厚度為2cm鋼環(huán)加載扇3，鋼環(huán)加載扇3穿過矩形槽孔5伸入鋼粧I內(nèi)部;第一鋼環(huán)2與鋼環(huán)加載扇3作為整體可在矩形槽孔5內(nèi)上下自由滑動。為方便制作，可以將第一鋼環(huán)2分成兩半，焊接安裝完畢后通過螺栓緊固連接。在鋼粧I粧身上部距離每一排矩形槽孔530cm處，對應(yīng)焊上一組四個鋼粧加載扇4，為千斤頂8加載提供反力。鋼環(huán)加載扇3與鋼粧加載扇4之間設(shè)有千斤頂8，且千斤頂8頂端固定有與鋼粧加載扇4--對應(yīng)的千斤頂頂端加載扇6，千斤頂8底端固定有與鋼環(huán)加載扇3
一一對應(yīng)的千斤頂?shù)锥思虞d扇7。千斤頂8上垂直連接有上部鋼管9，用于下放及提升千斤頂
8。為了便于千斤頂8下放時定位，同一高度的鋼環(huán)加載扇3或鋼粧加載扇4均按呈90°角、一環(huán)4個的環(huán)形陣列均勻排布，即分別位于兩條垂直的直徑的端點。且鋼環(huán)加載扇3與鋼粧加載扇4位于同一垂線上。
[0044]如圖3和4所示，在地面粧頂通過上部鋼管9將千斤頂8下放入鋼粧I內(nèi)，在特定位置旋轉(zhuǎn)千斤頂8，使千斤頂8的千斤頂頂端加載扇6、千斤頂?shù)锥?