基桩静载试验系统的制作方法

本发明涉及一种基桩静载试验系统，特别是一种应用于大吨位基桩静承载力检测工程领域的试验系统。
背景技术：
：基桩静载试验属于非常重要的岩土工程检测方法，用于桩基设计提供必要设计指标和桩基施工完成后检测工程桩能否达到设计要求荷载的常用试验方法。现有的基桩静载试验方法主要有单一的堆载法、单一的反力桩法和自平衡法三种。单一的堆载法是利用混凝土块的自重提供加载反力，在大吨位基桩静载试验中，往往需要大量的混凝土堆块，使得堆载高度增大、重心上移，因而要求吊装精度较高，且耗费时间较长。单一的反力桩法不需要堆载，在试验桩附近浇筑专用的反力桩或借用工程桩(基础设计中已存在，后期直接承受建筑荷载的桩)，专用反力桩仅需能够提供稳定的试验荷载即可，一般用于桩基设计前的参数验证，且试验后不能作为工程桩承担建筑荷载，造成试验成本较高；在实际情况中，一般直接采用工程桩作为反力桩使用，但对工程桩的上拔变形量控制极为严格且不允许工程桩破坏，同时加载主梁与反力桩(工程桩)的连接是通过后植筋的方法将反锚筋植入反力桩内一定深度，然后将反锚筋绕过加载主梁再与另一反锚筋焊接或螺栓连接，由于反锚筋插入反力桩的深度有限，极易造成反力桩桩头破坏，甚至造成断桩事故，因此能够提供的试验荷载较低。自平衡法是一种新型的基桩静载试验方法，其原理是利用基桩本身的重量及桩中性点以上桩周土的摩阻力提供荷载，在基桩浇筑前将油压加载装置放入桩内与基桩一同浇筑，该方法不需要大量堆载、亦不需要反力桩，但其油压加载系统属于一次性使用，试验完成后，必须对油压加载系统所在位置进行二次注浆，成本高且安装繁琐，适用于桩周土质较好，能够提供足够摩阻力的情况。如上所述，在现有的基桩静载试验系统中，还没有一种既能利用成本低的堆载又能合理利用工程桩的抗拔承载力以适应大吨位基桩静载试验，同时能够降低堆载高度，保证试验安全的基桩静载试验系统。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题是在大吨位基桩静载试验中，提供一种既可以降低堆载高度，又能合理利用工程桩的抗拔承载力的基桩静载试验系统。本发明解决其技术问题所采用的基桩静载试验系统，包括次梁、加载主梁、反力桩、传力锚盘、试验桩和千斤顶，所述次梁位于加载主梁上，所述加载主梁位于传力锚盘上，所述传力锚盘位于反力桩上，所述千斤顶设置在试验桩上，所述千斤顶位于加载主梁下方，还包括主筋，所述传力锚盘和反力桩通过主筋连接，所述加载主梁与传力锚盘通过高强螺纹钢筋连接。进一步的是，所述传力锚盘由从上至下依次布置的上锚盘、下锚盘和肋板组成，所述上锚盘和下锚盘通过螺栓连接在一起。进一步的是，所述肋板上设置有通孔，所述连接上锚盘和下锚盘的螺栓从肋板的通孔中穿过。进一步的是，所述下锚盘上设置有槽口，所述主筋安装在槽口处。进一步的是，所述加载主梁的端部设置有锚板，高强螺纹钢筋通过高强螺栓与锚板连接。本发明的有益效果是：采用本发明的系统可以在基桩静载试验开始前，通过计算比较堆载平台次梁在堆载作用下产生的最大挠度与反力系统总的上拔变形量，确定反力系统锁定时的预加荷载，从而达到堆载与反力系统共同受力的作用效果，能够有效降低堆载量；其次试验系统充分利用了反力桩通长配筋的特性，将反力桩承担的荷载全部传递至反力桩主筋上，有效避免了桩头破坏和断桩事故，使得反力桩可以继续使用，降低了工程成本；再次试验系统利用了高强螺栓可靠和安装拆卸的便捷性，试验系统可以重复使用，有效节约了试验成本。下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。附图说明图1为基桩静载试验系统立面图；图2为基桩静载试验系统的剖面图；图3为传力锚盘的立面图；图4为下锚盘俯视图；图5为上锚盘俯视图；图6为锚板俯视图。图中零部件、部位及编号：堆载1、次梁2、锚板3、高强螺纹钢筋4、加载主梁5、上锚盘6、下锚盘7、肋板8、主筋9、反力桩10、千斤顶11、试验桩12、螺栓13、高强螺栓14。具体实施方式本申请的基桩静载试验系统，包括次梁2、加载主梁5、反力桩10、传力锚盘、试验桩12和千斤顶11，所述次梁2位于加载主梁5上，所述加载主梁5位于传力锚盘上，所述传力锚盘位于反力桩10上，所述千斤顶11设置在试验桩12上，所述千斤顶11位于加载主梁5下方，还包括主筋9，所述传力锚盘和反力桩10通过主筋9连接，所述加载主梁5与传力锚盘通过高强螺纹钢筋4连接。其中千斤顶11用来提供试验加载。试验时，根据堆载1平台次梁2在堆载1作用下产生的最大挠度ymax与反力系统中的反力桩10、反力桩10上的主筋9、高强螺纹钢筋4和加载主梁5中部在千斤顶11集中荷载作用下的上挠量组成的总上拔变形量s的大小来确定反力系统锁定时的预加荷载。采用本申请的基桩静载试验系统，可以通过计算比较堆载1平台次梁2在堆载1作用下产生的最大挠度与反力系统总的上拔变形量，确定反力系统锁定时的预加荷载，从而达到堆载1与反力系统共同受力的作用效果，能够有效降低堆载1量；并且本试验系统充分利用了反力桩10通长配筋的特性，将反力桩10承担的荷载全部传递至反力桩10主筋9上，有效避免了桩头破坏和断桩事故，使得反力桩10可以继续使用，降低了工程成本。具体实施时传力锚盘由从上至下依次布置的上锚盘6、下锚盘7和肋板8组成，所述上锚盘6和下锚盘7通过螺栓13连接在一起。为了便于螺栓13连接，肋板8上设置有通孔，所述连接上锚盘6和下锚盘7的螺栓13从肋板8的通孔中穿过。下锚盘7上设置有槽口，所述主筋9安装在槽口处。采用槽口安装主筋9，结构简单，安装牢固。所述加载主梁5的端部设置有锚板3，高强螺纹钢筋4通过高强螺栓14与锚板3连接。高强螺纹钢筋4、高强螺栓14、锚盘、肋板8均可采用现有的各种钢制品成品。由于本发明中所采用的螺栓13均为高强螺栓14，且螺栓13底部应加上有足够刚度的垫板，保证了试验传力系统的可靠，同时反力桩10上的主筋9需要准确定位，因此在反力桩10主筋9制作、吊装及混凝土浇筑过程中，应采用钢筋定位装置。利用本发明的实验系统进行基桩静载试验方法步骤为：a、根据基桩静载试验总荷载f确定堆载使用荷载q的值和反锚系统提供的上拔力p的值，使其满足f＝p+q；b、计算在1.6q作用下，堆载平台次梁产生的最大挠度ymax；c、计算反锚系统在上拔力p作用下，反锚系统的总上拔变形量s；d、比较堆载平台次梁最大挠度ymax与反锚系统总上拔量s的大小，如果ymax<s，则在试验开始前锁定反锚系统，或者调整堆载使用荷载q与总荷载f的比例直至满足ymax>s；如果ymax>s，则按照步骤e、f和g确定反锚系统锁定时的预加荷载；e、计算堆载平台次梁最大挠度ymax与反锚系统总上拔量s的差值，即y＝ymax-s；f、确定试验次梁抗弯刚度e1i1，计算试验次梁要达到挠度y所需要的集中荷载f1；g、确定反锚系统锁定时的预加荷载等于f1。h、反锚系统总上拔量按照下式进行计算:s＝s1+s2+s3+s4其中s1为锚固筋的弹性变形量，s2为锚桩在上拔力p作用下的允许上拔量、s3为试验主梁中部在千斤顶集中荷载作用下的上挠量，s4为锚桩桩身在上拔力p作用下的弹性伸长量。锚固筋的弹性变形量s1计算式为：式中：p—锚桩上分担的总上拔力，kn；m—所用的锚桩数量；n—每根锚桩上的锚固筋数量；d—锚固筋直径，m；e3—锚固筋的弹性模量，kpa；a—锚固筋的有效长度，m。试验主梁中部在千斤顶集中荷载f作用下的上挠量s3计算式为：式中：e2—试验主梁弹性模量，kpa；i2—试验主梁截面惯性矩，m4，sa—锚桩桩间净距，m。假定上拔力p沿锚桩身至锚桩中性点处呈线性减小分布，则锚桩桩身在上拔力p作用下的弹性伸长量s4计算式为：式中：h—锚桩中性点距桩顶的长度，m；d—锚桩直径，m；ec—锚桩桩身混凝土弹性模量，kpa。反锚系统锁定时的预加荷载等于f1计算式为：式中：k—试验次梁数量；e1—次梁弹性模量，kpa；i1—次梁截面惯性矩，m4；b—堆载沿加载主梁长度方向的分布宽度，m。实施例：某基桩静载试验要求基桩承载力达到20000kn，其中堆载使用荷载q为7000kn，堆载分布的有效长度l为10m，分布宽度b为6.5m，锚桩承担的上拔力p为13000kn。堆载平台次梁为q235b的热扎工字钢，规格为1560×166×12.5×21-12000mm，弹性模量e1为200gpa，截面惯性矩i1为6.56×104cm4，次梁数量k为34根，换算得到单根次梁在1.6q作用下的均布荷载q为32.9kn/m。试验主梁为q345材质的箱梁，弹性模量量e2为200gpa，截面惯性矩i2为3.2×106cm4，共平行布置主梁2根。锚固筋为高强螺纹钢，直径d为50mm，弹性模量e3为200gpa，每根锚桩上锚固筋数量n为6根，有效长度a均为2m，锚桩数量m为2根，桩长为45m，两根锚桩净距sa为6.5m，桩径d为1.5m，c30钢筋混凝土浇筑，桩间距3.5m，弹性模量ec为3×107kpa，桩周土侧摩阻力f如表1所列。表1锚桩桩周土侧摩阻力分布序号土层厚度(m)侧摩阻力f(kpa)总侧摩阻力fri(kn)1填土26002全风化花岗岩68533913强风化花岗岩416037684中风化花岗岩—220—根据本发明提供的试验方法，计算得到次梁产生的最大挠度ymax：根据本发明提供的试验方法，计算得到锚固筋弹性变形量s1：锚桩在上拔力p作用下的允许上拔量s2取值为桩间距的0.2％，即：s2＝3500×0.2％＝7.0mm计算试验单根主梁中部在千斤顶集中荷载作用下的上挠量s3：根据表1的侧摩阻力数据，由jgj94《建筑桩基技术规范》可确定锚桩中性点距桩顶距离h为37m，则锚桩桩身在上拔力p作用下的弹性伸长量s4为：则反锚系统总的上拔量s为：s＝s1+s2+s3+s4＝5.52+7.0+8.94+2.27＝23.73mm。由于ymax＝32.7mm>s＝23.73mm，根据步骤e，则需要确定反锚系统锁定时的预加荷载f1：即：当千斤顶施加的荷载达到6994kn时，方可锁定反锚系统，以保证堆载与反锚系统形成共同作用的效果。当前第1页12