預(yù)應(yīng)力管樁分層測(cè)試承載力的靜荷載試驗(yàn)裝置及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于靜載荷試驗(yàn)領(lǐng)域，具體涉及預(yù)應(yīng)力管粧分層測(cè)試承載力的靜荷載試驗(yàn)裝置及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]靜載荷試驗(yàn)是指按粧的使用功能，分別在粧頂逐級(jí)施加軸向壓力、軸向上拔力或在粧基承臺(tái)底面標(biāo)高一致處施加水平力，觀測(cè)粧的相應(yīng)檢測(cè)點(diǎn)隨時(shí)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(yàn)方法?；捇o載荷試驗(yàn)是目前檢驗(yàn)粧基承載力各種方法中使用最廣且被公認(rèn)為試驗(yàn)結(jié)果最準(zhǔn)確、最可靠的方法。
[0003]常用的粧基靜載荷測(cè)試方法有三種:堆載法、錨粧法和自平衡法。
[0004]堆載法是通過(guò)以試粧為中心搭設(shè)試驗(yàn)平臺(tái)，碼放砂袋、混凝土配重、鋼錠等，通過(guò)千斤頂加壓，給試粧提供豎向壓力，從而檢驗(yàn)試粧的承載力是否滿足設(shè)計(jì)要求的方法。但是它能夠的荷載反力不大，且試驗(yàn)成本較高，而且由于試驗(yàn)結(jié)束后要放水，對(duì)試驗(yàn)場(chǎng)地的環(huán)境影響比較大，而且實(shí)驗(yàn)裝置的運(yùn)輸工作量很大。
[0005]錨粧法是通過(guò)千斤頂、橫梁連接錨粧，將錨粧的上拔力反作用于試粧的測(cè)粧法。它安裝比較快捷，特別對(duì)大噸位試粧，節(jié)約成本明顯，但是錨粧在試驗(yàn)過(guò)程中受到上拔力的作用，其粧間土的擾動(dòng)會(huì)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(cè)粧法。它避免了龐大的反力裝置，裝置較為簡(jiǎn)單，但是荷載箱需要放在粧的平衡點(diǎn)，而且試驗(yàn)中受到是上拔力，與實(shí)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(yàn)的成本過(guò)高，以及每次試驗(yàn)都要重新搭建試驗(yàn)平臺(tái)，還有只能測(cè)得粧基承載力(即使是自平衡法，也只能測(cè)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(shí)際工程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)預(yù)制粧入土深度與設(shè)計(jì)值不一致，此時(shí)不能根據(jù)靜載試驗(yàn)粧數(shù)據(jù)來(lái)確定該類粧的承載力。
[0008]本發(fā)明的目的針對(duì)預(yù)應(yīng)力管粧的特點(diǎn)以及上述測(cè)試方法存在的不足，提供一種預(yù)應(yīng)力管粧分層測(cè)試承載力的靜荷載試驗(yàn)裝置及其方法。試驗(yàn)后鋼粧的完整性沒(méi)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(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:
[0010]一種預(yù)應(yīng)力管粧分層測(cè)試承載力的靜荷載試驗(yàn)裝置，包括鋼粧和粧底試驗(yàn)段。
[0011]所述的鋼粧外徑、粧長(zhǎng)與待測(cè)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(shí)際情況而定)開(kāi)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(gè)鋼環(huán)加載扇，鋼環(huán)加載扇穿過(guò)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(dòng);每一排矩形槽孔上方固定有若干個(gè)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(duì)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(duì)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(cè)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(guò)圓環(huán)狀的第一鋼板固定;所述的粧底試驗(yàn)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(guò)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(shí)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(duì)應(yīng)的部位均開(kāi)設(shè)有矩形槽孔，并通過(guò)銷釘插入矩形槽孔進(jìn)行固定，使鋼粧和粧底試驗(yàn)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(gè)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(kāi)有小孔，用于穿過(guò)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(cè)試承載力的靜荷載試驗(yàn)方法，包括以下步驟；
[0020]步驟1:將帶有粧底試驗(yàn)段并安裝好環(huán)狀千斤頂?shù)匿摶挻蛉胪林兄敝聊繕?biāo)深度，對(duì)目標(biāo)土層進(jìn)行試驗(yàn)，將千斤頂下放到該土層對(duì)應(yīng)位置的第一鋼環(huán)處，下放過(guò)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(cuò)開(kāi)，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(dòng)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(guò)油管對(duì)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(duì)管粧在該層土的承載力進(jìn)行靜荷載試驗(yàn)
[0023]步驟4:對(duì)所有待測(cè)土層重復(fù)步驟1-3，實(shí)現(xiàn)分層的靜荷載試驗(yàn)；
[0024]步驟5:用環(huán)狀千斤頂進(jìn)行端承力靜荷載試驗(yàn)，通過(guò)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(yàn)結(jié)束后，上拔鋼粧及粧底試驗(yàn)段，回收使用。
[0026]本發(fā)明的有益效果是:
[0027]一、試驗(yàn)的靜載荷反力是由粧身自己提供的，節(jié)約了試驗(yàn)成本；
[0028]二、由于鋼環(huán)長(zhǎng)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(cè)試出粧身的側(cè)摩阻力并且可以直接測(cè)得粧端的端承力；
[0030]四、實(shí)驗(yàn)裝置可以上拔回收再次使用，大大節(jié)約了試驗(yàn)成本。
[0031]相對(duì)傳統(tǒng)的靜荷載方法，整個(gè)試驗(yàn)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(shuō)明】
[0032]下面結(jié)合附圖和實(shí)施步驟對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0033]圖1是本發(fā)明中鋼粧粧身測(cè)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(cè)試加載時(shí)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(yàn)段縱剖面圖；
[0039]圖6是本發(fā)明中鋼粧粧底土塞和試驗(yàn)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(yàn)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(shí)施方式】
[0041]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步闡述和說(shuō)明。本發(fā)明中各個(gè)實(shí)施方式的技術(shù)特征在沒(méi)有相互沖突的前提下，均可進(jìn)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(cè)試承載力的靜荷載試驗(yàn)裝置，包括鋼粧I和粧底試驗(yàn)段11，兩者可進(jìn)行組合實(shí)現(xiàn)測(cè)試過(guò)程。
[0043]鋼粧I外徑、粧長(zhǎng)與待測(cè)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(kāi)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(gè)5cm*5cm，厚度為2cm鋼環(huán)加載扇3，鋼環(huán)加載扇3穿過(guò)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(dòng)。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(guò)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(duì)應(yīng)焊上一組四個(gè)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(duì)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(duì)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(shí)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(gè)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(diǎn)。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(guò)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?