专利名称：一种用于沉井自平衡法测试的荷载箱的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于沉井自平衡法测试的荷载箱。
背景技术：
沉井是众多基础类型中的一种，通常是用钢筋混凝土材料制成的井筒状结构物。沉井不仅刚度大、承载力高，而且占地面积少，陆上水中均可建造。除了作为一般意义上的基础使用外，沉井还经常用于各种地下结构和构筑物，如地下停车场、地下道路、地下水池、大型化工贮藏罐、矿用竖井、岸边取水构筑物、集装箱码头、防波堤等，当基础需要承受巨大荷载时常采用该基础形式。因此，了解沉井的承载性能显得尤为重要，而现场静载荷试验是公认的最有效、最准确的测试方法。众所周知，传统的桩基静载荷试验方法有两种，一是堆载法，二是锚桩法。两种方法都是采用油压千斤顶在桩顶施加荷载，而千斤顶的反力，前者是通过反力架上的堆重与之平衡，后者是通过反力架将反力传给锚桩，与锚桩的抗拔力平衡。其存在的主要问题是:前者必须解决几百吨甚至上千吨的荷载来源、堆放及运输问题，后者必须设置多根锚桩及反力大梁，不仅所需费用昂贵，时间较长，而且易受吨位和场地条件的限制。以致许多大吨位桩和特殊场地的桩(如山地、桥桩)的承载力往往得不到准确数据，基桩的潜力不能合理发挥，这也是沉井荷载试验所面临的一大难题。自平衡测试技术是近年来在国内外迅速发展并推广使用的一种基础承载力新型测试技术，它能有效地解决传统试验方法难以解决的诸如水上试桩、狭长场地试桩、大直径深长灌注桩承载力检测等工程技术难题，并以省时、经济、技术先进等优点而受到工程界青睐。与堆载法和锚桩法不同的是，自平衡法将加载装置设置在基础底部或中下部，使基础上部和下部互为反力系统，这样可不受场地限制，并大幅度提高测试吨位。常规荷载箱内部实心，不能直接用于沉井自平衡测试，而且由于沉井尺寸巨大，荷载箱通常为工厂预制，对于大尺寸荷载箱而言，运输又成为另一难题。
发明内容
发明目的:本发明要解决的技术问题在于提供一种用于沉井自平衡法测试的荷载箱。技术方案:为了解决上述技术问题，采用如下技术方案:—种用于沉井自平衡法测试的荷载箱，包括载荷箱体、液压油缸、与液压油缸顺次相连的液压油管和液压加载装置；所述载荷箱体包括上环形钢板、下环形钢板、外环形挡板、内环形挡板，其中，上环形钢板和下环形钢板上下相对设置，内环形挡板和外环形挡板分别设在上环形钢板和下环形钢板的内侧和外围，且与上环形钢板和下环形钢板构成密闭的箱体，当液压油缸预加载时，上环形钢板和下环形钢板可各自上下移动；所述液压油缸设在载荷箱体内，液压油缸的底部固连在下环形钢板上，液压油缸的活塞与上环形钢板接触；所述用于沉井自平衡法测试的荷载箱还包括用来测试上环形钢板和下环形钢板位移的位移传递装置。为了便于安装，所述外环形挡板和内环形挡板各有一层，外环形挡板和内环形挡板的上端或下端中的一端与上环形钢板或下环形钢板之间为点焊连接，另一端与与上环形钢板或下环形钢板之间为固定连接，当液压油缸预加载时，点焊连接断开。为了防止泥土落入载荷箱体，同时提高操作的方便性，所述外环形挡板和内环形挡板各有两层，外环形挡板从外到内依次包括靠外的外环形挡板和靠内的外环形挡板，内环形挡板从外到内依次包括靠外的内环形挡板和靠内的内环形挡板；所述从外到内指从载荷箱体外到载荷箱体内；所述靠外的外环形挡板的外径与沉井的外径相等，靠外的内环形挡板的内径于沉井的内径相等；所述靠外的外环形挡板的上端与上环形钢板之间为固定连接，下端与下环形钢板之间为点焊连接，靠内的的外环形挡板的上端与上环形钢板之间不连接，下端与下环形钢板之间为固定连接；所述靠外的内环形挡板的上端与上环形钢板之间为固定连接，下端与下环形钢板之间为点焊连接，靠内的的内环形挡板的上端与上环形钢板之间不连接，下端与下环形钢板之间为固定连接；当液压油缸预加载时，点焊连接断开。为了方便沉井的浇注，保证沉井的质量，上环形钢板和下环形钢板上均设有翻浆孔和混凝土灌注导管孔。为了提高测试的准确性，翻浆孔和混凝土灌注导管孔以上环形钢板和下环形钢板的环心为中心对称分布。为了进一步满足测试要求，同时提高测试的准确性，液压油缸不小于八个，且以上环形钢板和下环形钢板的环心为中心对称分布，并与翻浆孔和混凝土灌注导管孔交错分布。有益效果:本发明与现有技术相比，具有以下一些优点:1.可靠性:该荷载箱内外径与沉井一致，内部空间大，不致影响下沉过程同时工人在沉井内部挖土、取土等工作，且荷载箱位置固定，不会因挤土效应等因素而与沉井脱开，可以最大限度的减小对沉井下沉过程的影响，因此能够同时保证荷载箱的完整和沉井的质量。荷载箱设置两层外环形挡板和内环形挡板，当荷载箱开始工作时，上环形钢板与靠外的外环形挡板和靠外的内环形挡板向上移动，由于靠内的外环形挡板和靠内的内环形挡板的存在，可避免荷载箱外部的泥土进入荷载箱，影响荷载箱的正常加载。2.实用性:该荷载箱可根据实际情况选择合适的液压油缸量程和数量，在大幅提高测试吨位的同时，却不会造成液压油缸量程的浪费。安装荷载箱时，直接安装在下节沉井的钢筋骨架上，工作平面较安全、不受场地限制，组装方便。同时，由于设置了翻浆孔和混凝土灌注导管孔，混凝土灌注导管可穿过荷载箱的导管孔对下节沉井进行浇筑，同时混凝土上部泥浆可通过设置在荷载箱的翻浆孔排出，可保证下节沉井浇筑的质量。然后进行上节沉井的浇筑，待荷载箱与沉井一起下沉至指定位置后，即可进行测试，大大缩短了测试所需的工期以及人力物力。3.经济性:该荷载箱在设计高度上接近液压油缸的高度，液压油缸布置灵活，从而节约大量钢材，大大降低荷载箱的制造成本。同时，荷载箱是一次性利用，永久埋入沉井，下沉完毕后即可直接进行测试，不会影响沉井的施工，最大限度的减少了测试所需的各项工序、时间及人力物力，其经济性能较高。
图1是沉井承载力自平衡试验不意图；图2是本发明荷载箱的平面结构示意图；图3是本发明荷载箱的结构示意图；图中:上环形钢板1、下环形钢板2、液压油缸3、外环形挡板4、内环形挡板5、位移传递装置6、液压油管7、上节沉井8、下节沉井9、位移传感器10、位移测试基梁11、液压加载装置12、基坑13、计算机14、翻浆孔301和混凝土灌注导管孔302。
具体实施例方式下面结合实施例和附图对本发明作进一步具体说明。本发明的用于沉井自平衡法测试的荷载箱，包括上下相对设置的上环形钢板I和下环形钢板2，设置在上环形钢板I和下环形钢板2之间的液压油缸3、外环形挡板4和内环形挡板5，液压油缸3的数量为十个，并以上环形钢板I和下环形钢板2的环心为中心对称分布，液压油缸3的缸体底部采用螺栓连接安装在下环形钢板2的上表面，液压油缸3的活塞与上环形钢板I的底面连接，外环形挡板4位于上环形钢板I和下环形钢板2的外缘，外环形挡板4的上端与上环形钢板I的下侧点焊连接、下端与下环形钢板2的上侧完全焊接，内环形挡板5位于上环形钢板I和下环形钢板2的内缘偏液压油缸处，与沉井内径保持一致，内环形挡板5的上端与上环形钢板I的下侧采用点焊连接、下端与下环形钢板2的上侧完全焊接。位移传递装置6共四个，其中两个与上环形钢板I的上侧连接，用于加载时传递上节沉井8的位移，另外两个位移传递装置穿过上环形钢板I的内缘上设置的通孔后，与下环形钢板2的上侧连接，用于传递下节沉井9的位移。位移传递装置对称布置，靠近液压油管7处的位移传递装置6可适当偏移，保证不影响液压油管7与液压油缸3的连接。内环形挡板5上设置有液压油管安装孔，液压油管7可穿过此孔与液压油缸3连接，测试时，液压油泵12通过液压油管7向加油，实现加载。本发明荷载箱在沉井自平衡法测试现场的施工安装过程为:第一步:将沉井在自平衡点处分节。第二步:在沉井自平衡点处焊接该荷载箱。第三步:将荷载箱及相关位移量测装置指定位置安装并固定，随沉井一起下沉。第四步:待上节沉井浇筑完成，沉井下沉至指定位置并满足土体休止时间后，进行测试。工作原理:将沉井在自平衡点位置处焊接好整体式荷载箱，并将相关位移量测装置与油管安装好，采用直径为Icm的护管对量测装置所有管线予以保护，将油管和护管直接绑扎在上部钢筋骨架上直至井口。待沉井下沉至指定深度，满足一定休止时间后，即可连接油管进行加载，并进行测试。荷载箱是由两组钢套和若干液压油缸组成，钢套内部空心，仅在沉井井壁下方设有油缸，这也是施力的核心部分。相对与沉井高度而言，荷载箱可忽略不计，内部空间较大，下沉过程中土体基本可自由进入沉井中，而不影响下沉，也不会造成荷载箱损坏。测试时，当液压油缸预加载时，点焊连接处即断开。正式测试时，对液压油缸加压时，上节沉井将向上移动，下节沉井向下移动，即可连接在上环形钢板和下环形钢板的位移传递装置得到测试所需数据。
权利要求
1.一种用于沉井自平衡法测试的荷载箱，其特征在于:包括载荷箱体、液压油缸(3)、与液压油缸(3)顺次相连的液压油管(7)和液压加载装置(12); 所述载荷箱体包括上环形钢板(I)、下环形钢板(2)、外环形挡板(4)、内环形挡板(5)，其中，上环形钢板(I)和下环形钢板(2)上下相对设置，内环形挡板(5)和外环形挡板(4)分别设在上环形钢板(I)和下环形钢板(2 )的内侧和外围，且与上环形钢板(I)和下环形钢板(2)构成密闭的箱体，当液压油缸(3)预加载时，上环形钢板(I)和下环形钢板(2)可各自上下移动； 所述液压油缸(3)设在载荷箱体内，液压油缸(3)的底部固连在下环形钢板(2)上，液压油缸(3)的活塞与上环形钢板(I)接触； 所述用于沉井自平衡法测试的荷载箱还包括用来测试上环形钢板(I)和下环形钢板(2)位移的位移传递装置(6)。
2.如权利要求1所述的用于沉井自平衡法测试的荷载箱，其特征在于:所述外环形挡板(4)和内环形挡板(5)各有一层，外环形挡板(4)和内环形挡板(5)的上端或下端中的一端与上环形钢板(I)或下环形钢板(2)之间为点焊连接，另一端与与上环形钢板(I)或下环形钢板(2)之间为固定连接，当液压油缸(3)预加载时，点焊连接断开。
3.如权利要求1所述的用于沉井自平衡法测试的荷载箱，其特征在于:所述外环形挡板(4)和内环形挡板(5)各有两层，外环形挡板(4)从外到内依次包括靠外的外环形挡板(4)和靠内的外环形挡板(4)，内环形挡板(5)从外到内依次包括靠外的内环形挡板(5)和靠内的内环形挡板(5);所述从外到内指从载荷箱体外到载荷箱体内； 所述靠外的外环形挡板(4)的外径与沉井的外径相等，靠外的内环形挡板(5)的内径于沉井的内径相等； 所述靠外的外环形挡板(4)的上端与上环形钢板(I)之间为固定连接，下端与下环形钢板(2)之间为点焊连接，靠内的的外环形挡板(4)的上端与上环形钢板(I)之间不连接，下端与下环形钢板(2)之间为固定连接； 所述靠外的内环形挡板(5)的上端与上环形钢板(I)之间为固定连接，下端与下环形钢板(2)之间为点焊连接，靠内的的内环形挡板(5)的上端与上环形钢板(I)之间不连接，下端与下环形钢板(2)之间为固定连接；当液压油缸(3)预加载时，点焊连接断开。
4.如权利要求1-3任意一项所述的用于沉井自平衡法测试的荷载箱，其特征在于:所述上环形钢板(I)和下环形钢板(2)上均设有翻浆孔(301)和混凝土灌注导管孔(302)。
5.如权利要求4所述的用于沉井自平衡法测试的荷载箱，其特征在于:所述翻浆孔(301)和混凝土灌注导管孔(302)以上环形钢板(I)和下环形钢板(2)的环心为中心对称分布。
6.如权利要求5所述的用于沉井自平衡法测试的荷载箱，其特征在于:液压油缸(3)不小于八个，且以上环形钢板(I)和下环形钢板(2)的环心为中心对称分布，并与翻浆孔(301)和混凝土灌注导管孔(302)交错分布。
全文摘要
本发明公开了一种用于沉井自平衡法测试的荷载箱，包括载荷箱体、液压油缸、与液压油缸顺次相连的液压油管和液压加载装置；所述载荷箱体包括上环形钢板、下环形钢板、外环形挡板、内环形挡板，其中，上环形钢板和下环形钢板上下相对设置，内环形挡板和外环形挡板分别设在上环形钢板和下环形钢板的内侧和外围，且与上环形钢板和下环形钢板构成密闭的箱体,当液压油缸预加载时，上环形钢板和下环形钢板可各自上下移动；所述液压油缸设在载荷箱体内，液压油缸的底部固连在下环形钢板上，液压油缸的活塞与上环形钢板接触；所述用于沉井自平衡法测试的荷载箱还包括用来测试上环形钢板和下环形钢板位移的位移传递装置。本发明具有可靠性、实用性和经济性。
文档编号E02D33/00GK103147465SQ20131006867
公开日2013年6月12日 申请日期2013年3月4日 优先权日2013年3月4日
发明者龚维明, 戴国亮, 薛国亚, 杨超 申请人:东南大学