一种大吨位的桩基试验加载装置的制作方法

本发明涉及桩基荷载试验领域，特别是涉及单个工程试桩数量较多，荷载较大的桩基试验装置。

背景技术：

随着世界经济的不断发展，基础设施建设进入了快速增长阶段，在发展中国家这种趋势更加明显。桩基础作为一种使用最为广泛和最为常见的基础形式，正朝着直径更大、长度更长、单个项目数量更多的方向发展。此时对桩基工程试验必然提出了更高的要求。

常规桩基试验方式根据试验荷载、试验场地布置情况通常采用堆载法、锚桩法或者两种方法的结合。这几种方法均有其适用范围，其中堆载法适用于荷载较小、地基情况较好的情况；锚桩法适用于荷载较大，场地较小，但是有合适的施工设备、同时单个项目试验桩数量不多的情况。目前，常规桩基试验所采用的静载试验加载装置存在下述缺陷：

1.主要采用梁式结构，结构笨重、安装不方便、难于倒用。

2.传统的桩基试验荷载难实现大吨位荷载加载。

3.难以适用于单个工程试桩数量较多的情况。

4.工程量大，废时废料，施工成本高。

随着我国建桥施工技术的高速发展，桩基荷载试验规模日益增大：试验桩基直径越来越大、荷载越来越大、单工程试桩数量越来越多。这样的现状对加载装置的规模，锚固装置的可靠度以及工期控制都提出了更高的要求。而传统的常规桩基试验所采用的静载试验加载装置难以满足如今大型化、标准化以及环保经济的需求，现在的加载反力装置需要向着结构轻巧、拆装简单、倒用方便的趋势发展。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种大吨位的桩基试验加载装置，它具有根据大吨位荷载试验的需求，采用新型的锥形梁与锚桩组配合的结构体实现大吨位的试验荷载施加，并能使锚桩承受较均匀的抗拔力，使整个结构更安全可靠，实用性能良好特点。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种大吨位的桩基试验加载装置，包括：锥形梁、锚桩组、加载系统；

所述锥形梁包括：立柱、斜拉杆、横撑、连接系；所述斜拉杆与所述锚桩组数量相等，各个斜拉杆的顶部与所述立柱顶部连接，各个斜拉杆底部通过所述横撑与立柱底部连接，各个斜拉杆中部通过所述连接系彼此连接，形成以立柱为锥形梁轴线，斜拉杆锥形梁斜边的锥形结构体；

各个锚桩组设置于锥形梁的斜拉杆与横撑的节点下方；

所述加载系统设置于锥形梁立柱底部与试验桩顶部之间。

对上述基础结构进行改进的技术方案为，还包括：分配梁、锚固系统；所述各个锚桩组通过所述分配梁设置于所述锥形梁的斜拉杆与横撑的节点下方，分配梁与锚桩组之间通过所述锚固系统连接。

对上述改进方案作出优选的技术方案为，所述锚桩组为四组，各个锚桩组包括四根锚桩，所述分配梁为十字形分配梁。

对上述基础结构进行优选的技术方案为，所述锥形梁的立柱、斜拉杆、横撑、连接系之间，所述加载系统与锥形梁立柱底部及试验桩顶部之间，所述各个锚桩组与锥形梁之间，均以可拆方式连接。

对上述改进方案进行优选的技术方案为，所述锥形梁的立柱、斜拉杆、横撑、连接系之间，所述加载系统与锥形梁立柱底部及试验桩顶部之间，所述各个锚桩组与锥形梁之间，所述分配梁与锚桩组及锥形梁之间，所述锚固系统与所述分配梁及所述锚桩组之间，均以可拆方式连接。

再进一步优选的技术方案为，所述加载系统包括：垫块、压力传感器、加载千斤顶；所述垫块、压力传感器、加载千斤顶由上至下顺序设置于所述试验桩顶部。

更加优选的技术方案为，所述加载千斤顶包括四个，所述四个加载千斤顶均匀分布于所述试验桩顶部，所述压力传感器为环形压力传感器。

本发明的有益效果在于：

1.本发明采用锥形梁与锚桩组配合的结构体，能够实现大吨位的试验荷载施加，并能使锚桩承受较均匀的抗拔力，使整个结构更安全可靠，实用性能良好。

2.本装置的各个组件之间均通过可拆方式连接，能够适用于单个工程试桩数量较多，荷载较大的情况，有效提高施工效率，安全可靠，保证施工质量，降低施工成本。

3.本发明采用分配梁结构，进一步保证了锚桩结构的均匀受力，确保了桩基加载结构的稳定性及安全性。

4.本发明提供的大吨位的桩基试验加载装置采用空间菱形结构，锚桩采用打入式钢桩，各构件之间的连接采用可拆方式连接。本发明通过打入式钢桩作为锚桩，能够达到锚桩施工快速、多次倒用的目的；采用空间菱形结构，具有结构稳定性好、便于整体吊装；各构件之间采用可拆方式连接达到了方便拆装的目的，提高了倒用效率，从而具备了结构轻巧、拆装简单、倒用方便的特点。

本发明采用工厂化制造和装配化施工，提供了一种大吨位、装配化的桩基试验锚固装置，安装方便，实现了锚固加载装置的连续倒用，使试点较多的桩基试验工程加载更快捷，提高了施工速度，节约了施工成本。本发明结构轻巧，形式新颖，受力均匀，拆装方便，有效的提高了桩基试验结果的可靠度和准确性，经济性高，实用性强。

附图说明

图1为本发明实施例对试验桩进行加载试验的主视图。

图2为图1的俯视图。

图3为图1中本发明实施例的锥形梁的主视图。

图4为图3的A-A剖视图。

图5为图1中本发明实施例的分配梁的俯视图。

图6为图1中本发明实施例的锚固系统的侧视图。

其中，1—锥形梁，2—分配梁，3—锚固系统，4—加载千斤顶，5—压力传感器，6—锚桩，7—试验桩，1-1—立柱，1-2—斜拉杆，1-3—连接系，1-4—横撑，3-1—上锚梁，3-2—下锚梁，3-3—螺杆，3-4—锚板。

具体实施方式

为进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的大吨位的桩基试验加载装置的具体实施方式及工作原理进行详细说明。

本发明所提供的大吨位的桩基试验加载装置的基础结构包括：锥形梁、锚桩组、加载系统。其中，锥形梁包括：立柱1-1、斜拉杆1-2、连接系1-3、横撑1-4。参考图3、图4对本装置中的锥形梁进行组装：将各个斜拉杆1-2的顶部与立柱1-1顶部连接，各个斜拉杆1-2的底部通过横撑1-4与立柱1-1底部连接，各个斜拉杆1-2的中部通过连接系1-3彼此连接，形成以立柱1-1为锥形梁轴线，斜拉杆1-2为锥形梁斜边的锥形结构体。接下来，将各个锚桩组设置于锥形梁的斜拉杆1-2与横撑1-4的节点下方，加载系统设置于锥形梁立柱1-1底部与试验桩7顶部之间，即可完成本装置的安装。

本装置中，斜拉杆1-2的数量与锚桩组的数量相等，锚桩组的具体数量根据荷载试验所需反力以及单根锚桩的承载能力来确定。比如，本实施例采用16根锚桩，分为4组，每组4根，单根锚桩入土20m提供反力250t。本实例荷载试验桩桩径1.5m，试验荷载应达3000t以上，本实例的试验设备能承受4000t。

本发明中所采用的锚桩组为四组，故本实施例中采用的锥形梁有4根斜拉杆1-2。如图1、图2所示，本实施例包括：一个锥形梁、四组锚桩组、一套加载系统，每组锚桩组包括四根锚桩6。按照上述介绍的本发明的基础结构中的方式将本实施例中的锥形梁装配后，本实施例中的锥形梁结构如图3、图4所示，呈以立柱1-1为轴心线、斜拉杆1-2为斜边、四个立面均为等腰三角形的锥形结构体。在本实施例中，立柱1-1、斜拉杆1-2、连接系1-3、横撑1-4之间是通过销轴连接而成。

为进一步保证锚桩结构的均匀受力，确保桩基加载结构的稳定性及安全性，本实施例在锚桩组与锥形梁之间设置了分配梁2，各个锚桩组通过分配梁2设置于锥形梁的斜拉杆1-2与横撑1-4的节点下方。本实施例中的分配梁2结构如图5所示，采用十字形分配梁。单个十字形分配梁下对应布置4根锚桩6，锚桩6与分配梁之间通过锚固系统3连接。锚固系统3用于锚固分配梁2和各自对应的锚桩6。单套锚固系统的结构如图6所示，包括上锚梁3-1、下锚梁3-2、螺杆3-3、锚板3-4。上锚梁3-1设置于分配梁2上，下锚梁3-2设置于锚桩6上，上锚梁3-1与下锚梁3-2之间通过螺杆3-3、锚板3-4连接。

本实施例中除了锥形梁为可拆的组装结构外，加载系统与锥形梁立柱底部及试验桩顶部之间，各个锚桩组与锥形梁之间，分配梁与锚桩组及锥形梁之间，锚固系统与分配梁及锚桩组之间，均通过可拆方式连接。

本实施例中的加载系统包括：垫块、压力传感器5、四个加载千斤顶4。垫块、压力传感器、加载千斤顶由上至下顺序设置于试验桩7的顶部，四个加载千斤顶均匀分布于所述试验桩顶部，压力传感器5为环形压力传感器。

采用本实施例进行桩基荷载试验的工序是：第一部分试验桩施工：首先插打一根隔离护筒，然后隔离护筒内取土，然后插打试验桩。第二部分本实施例的安装：在锚桩6上安装十字形分配梁，将二者用锚固系统3锚固，锚固系统3内上锚梁3-1与下锚梁3-2采用螺杆3-3、锚板3-4连接。然后在试验桩7的顶部桩帽上布置4个加载千斤顶4与压力传感器5。最后将锥形梁安装于十字分配梁和压力传感器之上，其中锥形梁的斜拉杆1-2底部分别与4个十字分配梁销接，并将锥形梁的立柱1-1立于压力传感器5顶部的垫块之上。第三部分，利用加载千斤顶4加载，进行荷载试验。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。