一种用于桩基扭转试验的荷载转化装置的制作方法

技术领域：

本实用新型属于工业与民用建筑基桩检测领域，涉及作为建筑单桩扭转试验，尤其涉及一种桩扭转试验荷载转化装置。

背景技术：
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通常桩基础主要承受下压、上拔及横推荷载，桩基础设计时自然也只考虑验算上述三种荷载。因此，目前以获取桩基设计参数为目标的原型载荷试验主要包括竖向抗压静载试验、竖向抗拔静载试验及水平静载试验，且已列入《jgj106-2014建筑基桩检测技术规范》。然而，当塔式太阳能发电站的定日镜采用桩柱一体基础方案时，风荷载作用于镜面将引起桩柱一体基础出现扭转变形。为保证定日镜的聚光效果，定日镜设计时需对桩柱一体基础进行扭转验算。为获取扭转验算所需设计参数，需开展桩体露出地面部分和埋入地面以下部分的扭转试验。露出地面部分的扭转试验关注桩体自身在扭转荷载作用下的变形情况，可通过改进室内扭力机进行；埋入地面以下部分的扭转试验关注桩体在扭转荷载作用下与桩周土体间的相对变形情况，由于涉及地基土，需进行原型试验。目前，关于桩基原型扭转载荷试验的成果很难检索到。若照搬室内材料扭转试验的思路开展现场条件下的桩基扭转试验，不仅需对室内扭力机从加载量程、加载机具尺度等方面进行全面改造，还需大幅降低扭力机的现场组装和操控难度，这一过程需投入大量人力和物力，是不经济的。

室内扭转试验设备造价高、构造复杂、操作难度大，很难用于现场条件下原型桩扭转荷载的施加。因此，有必要对桩基原型扭转载荷试验的试验方法及试验装置进行综合研究。

技术实现要素：
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本实用新型的目的在于提供一种用于桩基扭转试验的荷载转化装置，实现桩基扭转原型试验扭转荷载施加的易操作和低成本。本实用新型一种将作用于外伸荷载板上的切向荷载转化为扭矩作用于桩身的荷载转化装置，扭矩施加方式的调整使得现场条件下桩基扭转试验的实现难度大幅降低，同时加载量程及加载机具尺度均大幅拓宽。

为达到上述目的，本实用新型是采取如下技术予以实现的：

一种用于桩基扭转试验的荷载转化装置，包括两个承载扣环，两个承载扣环相对扣合并通过紧固件连接形成用于紧扣桩身的腔体结构；每个承载扣环包括荷载板、半扣环体、密肋板和固定板，荷载板设置在弧形的半扣环体的外壁上且沿径向设置；固定板设置在半扣环体弧形端部且沿径向设置；荷载板和固定板均通过密肋板与半扣环体加固连接；固定板上设置有用于连接紧固件的安装孔。

所述的腔体结构与桩身的结构相配，腔体结构为圆形或多边形。

所述的半扣环体为半圆状结构。

所述的荷载板设置在半扣环体弧形的中点上。

所述的密肋板为弧形结构，密肋板一端连接半扣环体，另一端连接荷载板或固定板。

所述的密肋板设置多个，多个密肋板在半扣环体上等间距设置。

所述的荷载板、半扣环体、密肋板和固定板均采用强度及质量等级不低于q345b的钢板制成。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

本实用新型的荷载转化装置由两个相同的承载扣环通过固紧螺丝连接而成，采用荷载板承受切向荷载，并将荷载转化为扭矩传递至半扣环体上；采用半扣环体紧扣桩身，将荷载板传递来的扭矩加载至桩身；采用固定板、固紧螺丝及螺丝孔将半扣环体扣紧桩身；采用密肋板增强荷载板及固定板与半扣环体1连接部位的刚度，减小扭转试验过程中荷载转化装置自身的变形。本实用新型的荷载转化装置，可大幅降低现场条件下桩身扭矩施加难度和施加成本。借助于荷载转化装置可低成本、高效率开展现场条件下的桩基扭转试验，有助于完善定日镜桩柱一体基础抗扭设计计算理论和抗扭检测方法，具有重要的实践价值和理论意义。

附图说明：

图1桩基扭转试验的荷载转化装置的立面平视图；

图2桩基扭转试验的荷载转化装置的平面俯视图；

图3桩基扭转试验的荷载转化装置的立面平视图的a-a‘剖面图；

图4桩基扭转试验的荷载转化装置的平面俯视图的b-b‘剖面图。

图中：1为扣环；2为荷载板；3为固定板；4为密肋板；5为紧固件。

具体实施方式：

下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，本文所描述的实施例仅仅为本实用新型的一部分实施例，而非全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本实用新型保护范围。

本实用新型一种桩基扭转试验的荷载转化装置由两个相同的承载扣环通过固紧螺丝连接而成，每个承载扣环包括荷载板2、半扣环体1、密肋板4、固定板3和紧固件5。荷载转化装置用于将加荷装置及反力装置施加的切向荷载转化为扭矩，并将其作用于桩身上。是一种将作用于荷载板上的切向荷载转化为扭矩作用于桩身的荷载转化装置。

两个承载扣环相对扣合并通过紧固件5连接形成用于紧扣桩身的腔体结构；每个承载扣环包括荷载板2、半扣环体1、密肋板4和固定板3，荷载板2设置在弧形的半扣环体1的外壁上且沿径向设置；固定板3设置在半扣环体1弧形端部且沿径向设置；荷载板2和固定板3均通过密肋板4与半扣环体1加固连接；固定板3上设置有用于连接紧固件5的安装孔。

具体的，所述的半扣环体1为半圆状结构。荷载板2设置在半扣环体1弧形的中点上。密肋板4为弧形结构，密肋板4一端连接半扣环体1，另一端连接荷载板2或固定板3。密肋板4设置多个，多个密肋板4在半扣环体1上等间距设置。

腔体结构与桩身的结构相配，腔体结构为圆形或多边形。多边形为三角形、菱形、正方形等。

所述装置采用荷载板2承受切向荷载，并将荷载转化为扭矩传递至半扣环体1上；

所述装置采用半扣环体1紧扣桩身，将荷载板2传递来的扭矩加载至桩身；

所述装置采用固定板3、固紧螺丝及螺丝孔将半扣环体1扣紧桩身；

所述装置采用密肋板4增强荷载板2及固定板3与半扣环体1连接部位的刚度，减小扭转试验过程中荷载转化装置自身的变形。

荷载板2、半扣环体1、密肋板4和固定板3均采用强度及质量等级不劣于q345b的钢板制成；固紧螺丝采用高强度螺栓强度制成。

在进行桩基扭转试验之前，依据《gb/t700-2006碳素结构钢》的相关要求、荷载大小及桩身尺寸，选择加载荷载板2、半扣环体1、密肋板4、固定板3、固紧螺丝和螺丝孔所需材料，并依据《gb50661-2011钢结构焊接规范》的相关要求按照图1～图4加工荷载转化装置。

参见图1，整平桩周2.0m范围内的地坪，将两个承载扣环紧贴桩身，对准固定板3上预留的螺丝孔，上紧固紧螺丝5，确保半扣环体1扣紧桩身,完成桩基扭转试验的荷载转化装置。

参见图2，密肋板4增强荷载板2及固定板3与半扣环体1连接的刚度，减小扭转试验过程中荷载转化装置自身的变形。

参见图2，上述步骤完成后，一个荷载板2固定，一个荷载板2上施加切向荷载，在半扣环体1处转化为扭矩。

参见图2，扭矩通过半扣环体1作用于桩身，实现桩基扭转试验的扭矩的施加。

所述的荷载板2采用强度及质量等级不劣于q345b的钢板制成，承受切向荷载，并将荷载转化为扭矩传递至扣环上；

所述的半扣环体1采用强度及质量等级不劣于q345b的钢板制成，紧扣桩身，将荷载板传递来的扭矩加载至桩身；

所述的固定板2采用强度及质量等级不劣于q345b的钢板制成，固紧螺丝采用高强度螺栓强度制成，固紧螺丝旋入固定板上预留的螺丝孔，使扣环扣紧桩身；

所述的密肋板4采用强度及质量等级不劣于q345b的钢板制成，增强荷载板及固定板与扣环连接部位的刚度，减小扭转试验过程中荷载转化装置自身的变形。

上述步骤完整构建了用于桩基扭转试验的荷载转化装置。现场条件下，原型桩通常具有尺寸大、抗扭转能力强、扭转变形小等特点。桩基扭转试验的荷载转化装置实现了桩身扭矩施加方式的改变，切向荷载施加难度低，且易于结合试验实际条件调整荷载量程、桩身尺寸及装置自身抗变形能力，可大幅降低桩基扭转试验的设备组装和操控难度。

本实用新型桩基扭转试验的荷载转化装置的物理原理为：扭矩在物理学中就是特殊的力矩，等于力和力臂的乘积。若在一个荷载板上施加切向荷载，另一个荷载板固定，施加于荷载板上的切向荷载即转化为扭矩作用于桩身。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式仅限于此，对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本实用新型由所提交的权利要求书确定专利保护范围。