一种荷载箱及其测量方法与流程

本发明涉及管桩自平衡实验装置领域，尤其涉及一种荷载箱及其测量方法。

背景技术：

随着混凝土预应力管桩的广泛使用，采用自平衡法对管桩进行测桩也逐步发展起来，然而管桩直径大小一般为300mm～800mm，目前市面上的荷载箱用单个千斤顶直径为100mm～800mm，传统的荷载箱设计采用多个千斤顶镂空连接方式，然而受限于空间排布而无法在管桩中开展。同时目前关于管桩自平衡检测用荷载箱设计尚有缺陷，故设计一种可用于加载且能准确测量位移的荷载箱是自平衡法测桩应用在管桩检测的关键。

要在桩身内布设自平衡检测用荷载箱，需要满足两个条件：(1)满足足够大的荷载箱出力值。(2)荷载箱结构设计不影响位移的测量。对于目前现有用于检测管桩用荷载箱专利，多采多千斤顶排布镂空连接结构形式或环形千斤顶结构形式。然而，管桩直径较小，采用镂空或中间开孔设计，存在很大缺缺陷：(1)管桩的直径本身就比较小，单个千斤顶直径较大，在满足千斤顶出力情况下需要布置多个千斤顶进行镂空连接，然而管桩有限的空间内很难排布多个千斤顶。(2)采用环形千斤顶设计，环形千斤顶活塞液压面积对于单个千斤顶来说更小，要达到相同的出力，需要的油泵输出压力更高，目前荷载箱出力时油压峰值都已经达到40～50mpa，已属于超高压的范畴，如采用环形千斤顶设计，内活塞底面的油液接触面积更小，检测过程需要到达相同的出力时，需要更高的油压，更高的油压会导致自平衡检测试验失败率大大增加，同时对加压设备要求更高，检测过程相当危险。(3)采用单个大直径千斤顶荷载箱用于检测，因单个千斤顶的是实心形式，填满了管桩中的中空管道，无法有效检测到荷载箱的下位移，采用单个大直径千斤顶形式荷载箱无法应用在管桩自平衡测桩中。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种荷载箱及其测量方法，以解决背景技术中存在的技术问题。

一种荷载箱，包括上板、加劲板、下板、下位移杆、上位移杆、荷载箱油缸外缸和荷载箱油缸内塞，所述荷载箱油缸内塞设置在下板上，所述荷载箱油缸外缸套设在荷载箱油缸内塞上端，且荷载箱油缸外缸与荷载箱油缸内塞之间设置有油腔，所述加劲板设置在荷载箱油缸外缸的侧边，所述上板设置在荷载箱油缸外缸的顶端，所述加劲板与上板或者下板连接，所述下位移杆贯穿上板和荷载箱油缸外缸与荷载箱油缸内塞的顶部连接，所述上位移杆贯穿上板与荷载箱油缸外缸的顶部连接。

进一步地，所述下位移杆贯穿荷载箱油缸外缸处设置有下位移杆油封，所述下位移杆油封与下位移杆接触密封设置。

进一步地，所述上板上设置有上板安装孔，所述荷载箱油缸外缸顶部设置有油缸顶部固定安装孔，所述上板通过螺栓和螺丝穿过上板安装孔和油缸顶部固定安装孔把上板和荷载箱油缸外缸固定连接。

进一步地，所述荷载箱油缸内塞底部设置有油缸底部固定孔，所述下板上设置有下板固定安装孔，所述荷载箱油缸内塞和下板通过螺栓和螺丝贯穿油缸底部固定孔和下板固定安装孔固定连接。

进一步地，所述荷载箱油缸内塞与荷载箱油缸外缸的侧壁之间设置有荷载箱油缸内塞油封，用于密封油腔。

进一步地，所述荷载箱油缸外缸的底部与荷载箱油缸内塞侧壁之间设置有止向环，止向环与荷载箱油缸内塞的侧边之间设置有“o”型圈。

进一步地，所述荷载箱油缸外缸的顶部设置有注油孔，所述荷载箱油缸外缸的顶部板上预留油缸液压进油孔，所述上板上设置有上板油管预留孔，所述注油孔、油缸液压进油孔和上板油管预留孔设置在同一条直线上。

进一步地，所述下位移杆和上位移杆均是两根，所述荷载箱油缸外缸顶部设置有油缸下位移杆孔，上板上设置有上板下位移预留孔和上板上位移杆预留孔，所述油缸下位移杆孔和上板下位移预留孔设置在同一条直线上，所述下位移杆穿过油缸下位移杆孔和上板下位移预留孔，所述上位移杆穿过上板上位移杆预留孔。

进一步地，所述荷载箱油缸内塞内设置有填充腔，所述填充腔内填充水泥。

一种荷载箱的测量方法，所述测量方法包括如下步骤：

步骤1：把荷载箱安装在下段桩上，并把下板与下段桩固定，下板与下段桩之间设置有下均力板；

步骤2：把上段桩掉装到荷载箱的顶部，上板与上段桩固定，上板与上段桩之间设置有上均力板；

步骤3：从上段桩的中间空心位置传入钢丝，每条钢丝分别与下位移杆和上位移杆连接；

步骤4：标记所有钢丝初始位置，丝初始位置即为钢丝与上段桩顶部相平的位置，然后通过油泵机通过注油孔往油腔泵油；

步骤5：泵油时，下段桩受到荷载箱油缸内塞的压力产生向下的位移，上段桩受到荷载箱油缸外缸的向上的推力产生向上的位移，自平衡实验采用的是分级加压测桩身位移的方法进行试桩，泵油每加一级压力完成后，进行规定时间的保压，用千分尺测量每级加压后钢丝位移量，即上段桩和下段桩位移值；

步骤6：位移丝通过管桩内部孔洞引入至地面后，穿固定架上的滑轮组后，在其端部悬挂规定重量的重物，使得位移丝保持拉直状态，然后采用千分尺对悬挂重物的位移进行测量，悬挂重物位移量为位移丝的位移，即桩身的位移量。

本发明采用了上述技术方案，本发明具有以下技术效果：

本发明满足足够大的荷载箱出力值，同时结构设计不影响位移的测量，可以满足了现有管桩的小直径的测量，同时测量过程中具有很好的受力均衡的要求，荷载箱下位移的检测跟随千斤顶活塞的底板移动，无需采用环形千斤顶的结构，有效检测荷载箱的下位移的。同时对于管桩直径较小的问题，荷载箱可以采用单个千斤设计，活塞具有较大的液压接触面积，能在较低的油压范围内保证较大的出力。

附图说明

图1为本发明荷载箱剖面图。

图2为本发明荷载箱油缸剖面图。

图3为本发明荷载箱油缸顶部平面图。

图4为本发明荷载箱油缸底部平面图。

图5为本发明荷载箱顶板平面图。

图6为本发明荷载箱下板平面图。

图7为本发明荷载箱安装结构示意图。

图中标号：1、上板；2、加劲板；3、下板；4、下位移杆；5、下位移杆油封；6、注油孔；7、荷载箱油缸外缸；8、油腔；9、荷载箱油缸内塞油封；10、荷载箱油缸内塞；11、填充腔；12、止向环；13、o型圈；14、油缸液压进油孔；15、油缸顶部固定安装孔；16、油缸下位移杆孔；17、油缸底部固定孔；18、上板油管预留孔；19、上板下位移预留孔；20、上板安装孔；21、上板上位移杆预留孔；22、下板固定安装孔；23、下段桩；24、上段桩。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。

请参阅图1，本发明提供一种荷载箱，包括上板1、加劲板2、下板3、下位移杆4、上位移杆(图中为标出)、荷载箱油缸外缸7和荷载箱油缸内塞10，所述荷载箱油缸内塞10设置在下板3上，所述荷载箱油缸外缸7套设在荷载箱油缸内塞10上端，且荷载箱油缸外缸7与荷载箱油缸内塞10之间设置有油腔8，所述加劲板2设置在荷载箱油缸外缸7的侧边，所述上板1设置在荷载箱油缸外缸7的顶端，所述加劲板2与上板1或者下板3连接，所述下位移杆4贯穿上板1和荷载箱油缸外缸7与荷载箱油缸内塞10的顶部连接，所述上位移杆贯穿上板1与荷载箱油缸外缸7的顶部连接。

下位移杆4用于与荷载箱油缸内塞10连接，在泵油时，荷载箱油缸内塞10向下压，使得下段桩23产生向下位移，下位移杆4相对于原先没有泵油的水平的位置向下移动的距离则为下段桩23向下位移的距离。上位移杆随着荷载箱油缸外缸7向上推上段桩24向上运动，则上位移杆相对于原先没有泵油时的水平位置则为上段桩24向上运动的距离。

本发明实施例中，所述下位移杆4贯穿荷载箱油缸外缸7处设置有下位移杆油封5，所述下位移杆油封5与下位移杆4接触密封设置。下位移杆油封5防止在泵油时，油从下位移杆4的边缘流出，从而使得油压降低的情况，使得根据需要的油压测量更加的准确。

本发明实施例中，所述上板1上设置有上板安装孔20，所述荷载箱油缸外缸7顶部设置有油缸顶部固定安装孔15，所述上板1通过螺栓和螺丝穿过上板安装孔20和油缸顶部固定安装孔15把上板1和荷载箱油缸外缸7固定连接。上板安装孔20和油缸顶部固定安装孔15主要是用于进一步固定上板1和荷载箱油缸外缸7，使得在加压的时候不会出现侧边移动的情况，使得测量更加的准确。

本发明实施例中，所述荷载箱油缸内塞10底部设置有油缸底部固定孔17，所述下板3上设置有下板固定安装孔22，所述荷载箱油缸内塞10和下板(3)通过螺栓和螺丝贯穿油缸底部固定孔17和下板固定安装孔22固定连接。油缸底部固定孔17和下板固定安装孔22用于进一步固定下板3和荷载箱油缸内塞10，使得在加压的时候不会出现侧边移动的情况，使得测量更加的准确。

本发明实施例中，所述荷载箱油缸内塞10与荷载箱油缸外缸7的侧壁之间设置有荷载箱油缸内塞油封9，用于密封油腔8。荷载箱油缸内塞油封9进一步的对荷载箱油缸内塞10与荷载箱油缸外缸7的密封，由于荷载箱油缸内塞10与荷载箱油缸外缸7之间是活动设置，因此，需要对油腔8内的油进行密封，使得密封的效果更好，防止漏油的情况。

本发明实施例中，所述荷载箱油缸外缸7的底部与荷载箱油缸内塞10侧壁之间设置有止向环12，止向环12与荷载箱油缸内塞10的侧边之间设置有“o”型圈。止向环12和“o”型圈具有进一步防止漏油的情况面对荷载箱油缸外缸7的底部侧边与荷载箱油缸内塞10侧壁进行密封。

本发明实施例中，所述荷载箱油缸外缸7的顶部设置有注油孔6，所述荷载箱油缸外缸7的顶部板上预留油缸液压进油孔14，所述上板1上设置有上板油管预留孔18，所述注油孔6、油缸液压进油孔14和上板油管预留孔18设置在同一条直线上。注油孔6一般在安装测量时会预先装上注油管，使得后面注油时更加的方便快捷。

本发明实施例中，所述下位移杆4和上位移杆均是两根，所述荷载箱油缸外缸7顶部设置有油缸下位移杆孔16，上板1上设置有上板下位移预留孔19和上板上位移杆预留孔21，所述油缸下位移杆孔16和上板下位移预留孔19设置在同一条直线上，所述下位移杆4穿过油缸下位移杆孔16和上板下位移预留孔19，所述上位移杆穿过上板上位移杆预留孔21。下位移杆4和上位移杆均是两根，使得测量的结果进行区平均值，使得测量更加的准确，防止出现侧滑或者受力不均匀的情况使得测量不准确的问题。

本发明实施例中，所述荷载箱油缸内塞10内设置有填充腔11，所述填充腔11内填充水泥。填充腔11填充水泥进一步提高荷载箱油缸内塞10的支撑力，同时减少成本。

一种荷载箱的测量方法，所述测量方法包括如下步骤：

把荷载箱安装在下段桩22上，并把下板3与下段桩22固定，下板3与下段桩22之间设置有下均力板。下板3、下段桩22和下均力板一般使用金属材料制作。

把上段桩23掉装到荷载箱的顶部，上板1与上段桩23固定，上板1与上段桩23之间设置有上均力板。上板1的大小一般比上段桩23小或者一样大，但是要比上段桩23的内部空孔要大，使得更好的进行均匀的受力。

从上段桩23的中间空心位置传入钢丝，每条钢丝分别与下位移杆4和上位移杆连接。钢丝的条数为4条，使用钢丝使得出现因为形变而影响测量的结构。

标记所有钢丝初始位置，丝初始位置即为钢丝与上段桩23顶部相平的位置，然后通过油泵机通过注油孔6往油腔8泵油。一般标记是使用彩色笔进行标记，同时标记的时候钢丝与上段桩23一定要处于平行的位置，使得更加的准确。

泵油时，下段桩23受到荷载箱油缸内塞10的压力产生向下的位移，上段桩24受到荷载箱油缸外缸7的向上的推力产生向上的位移，自平衡实验采用的是分级加压测桩身位移的方法进行试桩，泵油每加一级压力完成后，进行规定时间的保压，用千分尺测量每级加压后钢丝位移量，即上段桩24和下段桩23位移值。

位移丝通过管桩内部孔洞引入至地面后，穿固定架上的滑轮组后，在其端部悬挂规定重量的重物，使得位移丝保持拉直状态，然后采用千分尺对悬挂重物的位移进行测量，悬挂重物位移量即桩身的位移量。位移是实时监测的，每加一级保持一定时间后测位移。通过实时的测量上下的位移，使得更好解决了现有的荷载箱无法测量下段桩的位移的问题，具有很好的生产实际用于。

下位移测量：下位移杆通过底板上的下位移杆孔穿过油缸内部与活塞的地面面相连接，连接采用螺牙进行固定，通过测量活塞的底面位移，测量荷载箱的位移。下位移测量方式：下位移杆上端开孔，位移丝穿过上端开孔处，接在位移杆上，然后将位移丝通过管桩中间孔洞引至地面，用电子千分表进行位移测量。

荷载箱下位移的检测跟随千斤顶活塞的底板移动，无需采用环形千斤顶的结构，有效检测荷载箱的下位移的。同时对于管桩直径较小的问题，荷载箱可以采用单个千斤设计，活塞具有较大的液压接触面积，能在较低的油压范围内保证较大的出力。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。