专利名称：预应力混凝土板桩抗弯试验台座及其试验方法
技术领域：
本发明涉及一种试验台座及其试验方法，特别是一种抗弯试验台座及其试验方法。
背景技术：
预应力U型混凝土板桩是一种新型的预制混凝土挡土桩型，以其独特的U型结构截面，提高了结构截面的厚度和挡土宽度，抗弯性能优良，具有挡土截面大、受力性能好、性价比高等优点，可广泛应用于水利、市政、港口、码头、工业与民用建筑、公路、铁路等工程领域中。预应力U型混凝土板桩最重要的指标就是抗弯性能，因此对生产出来的板桩进行抗弯试验，验证其抗弯性能是检验预应力U型混凝土板桩质量的重要指标，而目前常用的抗弯试验台座所适用的试件为常用的普通截面，而对于异型的U型截面混凝土板桩及其类似结构形式无法采用其进行抗弯试验。因此，设计一种能通过合理加载，科学确定U型截面混凝土板桩抗弯性能的试验装置，成为预应力U型混凝土板桩广泛推广应用的必经之路。
发明内容
本发明的目的是提供一种预应力混凝土板桩抗弯试验台座及其试验方法，要解决现有的抗弯试验台座无法实现对异型，尤其是U型截面以及类似截面试件的抗弯性能测试的技术问题。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案
一种预应力混凝土板桩抗弯试验台座，包括试件、混凝土平台、加载框架、千斤顶和荷载分配梁，所述加载框架由两列立柱和架在两列立柱之间的反力梁，所述立柱和反力梁通过螺栓连接，所述立柱的底部预埋在混凝土平台，所述试件通过支撑垫板支撑在混凝土平台上，所述荷载分配梁与反力梁垂直设置，并通过设置在其两端的传力支架支撑在试件上， 所述千斤顶设置在反力梁和荷载分配梁之间，所述试件为U型混凝土板桩，所述传力支架与U型混凝土板桩截面相匹配，卡套在U型混凝土板桩上。所述混凝土平台底面设置有平台基础。所述立柱顶部预留有调节栓孔。所述支撑垫板的设置位置为距离U型混凝土板桩边缘处，其中r力U型混凝土板桩的总长度。所述支撑垫板和内支撑块均为钢板焊接成的块体，所述块体内填充有混凝土，其顶面带有限位凹槽。所述U型混凝土板桩在支撑垫板支撑位置处，其槽内设置有内支撑块。所述千斤顶和荷载分配梁之间垫有调节垫块。所述传力支架和U型混凝土板桩之间、内支撑块和U型混凝土板桩之间以及U型混凝土板桩和支撑垫板之间均垫有圆钢，所述圆钢放置在限位凹槽，在其背离限位凹槽面垫有弹性垫片。一种所述的预应力混凝土板桩抗弯试验方法，步骤如下
步骤一，将U型混凝土板桩放置在混凝土平台，使其中部位于加载框架的正中，并在距
υ型混凝土板桩边缘%处垫支撑垫板；
步骤二，根据荷载分配梁的长度，对称于U型混凝土板桩的中轴线在U型混凝土板桩上卡套传力支架，并将荷载分配梁支撑在传力支架上；
步骤三，将千斤顶布置在荷载分配梁的正中间，并根据千斤顶与反力梁之间的距离， 选择千斤顶和荷载分配梁之间所垫调节垫块的规格；
步骤四，通过逐级缓慢加压使千斤顶向上顶反力梁，反力梁给千斤顶的反力传给荷载分配梁，荷载分配梁通过传力支架将荷载传递给U型混凝土板桩使其受弯，加压过程中观察U型混凝土板桩表面情况，并对应记录数据；
步骤五，根据记录数据推算U型混凝土板桩的开裂弯矩及极限弯矩。与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果
首先，本发明结构形式简单，安装和试验加载方便只需要一台液压千斤顶即可，不需要额外的试验设备，另外，通过在预应力U型混凝土板桩受力位置设置圆钢，圆钢和构件之间垫弹性垫片，保证了预应力U型混凝土板桩受到的荷载为线性荷载，使试验尽可能与板桩抗弯设计条件基本一致，简化了试验结果的处理，同时提高了试验结果准确性。其次，通过在立柱顶端预留调节栓孔，可调节反力梁与混凝土平台间的距离，再加上通过调节垫块进行少量距离调节，台座可适用于不同高度的板桩试验，扩大了试验台座的使用范围，使其更具有实用性。再者，通过在圆钢两侧设置限位凹槽，确保了加载过程中，圆钢在预定位置，保证了试验结果的可信度。本发明可广泛应用于U型截面及其类似截面试件的抗弯性能试验。
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。图1是U型混凝土板桩截面图。图2是本发明结构示意图。图3是图2的俯视图。图4是图2的左侧视图。图5是图2中A处详图。附图标记1 一 U型混凝土板桩、2 —混凝土平台、3 —立柱、4 一反力梁、5 —荷载分配梁、6 —千斤顶、7 —调节垫块、8 —调节栓孔、9 一螺栓、10 —传力支架、11 一支撑垫板、 12 —圆钢、13 —弹性垫片、14 一内支撑块、15 —平台基础、16 —限位凹槽。
具体实施例方式实施例参见图1至图5所示，一种预应力混凝土板桩抗弯试验台座，包括试件、混凝土平台2、加载框架、千斤顶6和荷载分配梁5，所述加载框架由两列立柱3和架在两列立柱之间的反力梁4，所述立柱3和反力梁4通过螺栓9连接，所述立柱3的底部预埋在混凝土平台2，所述试件通过支撑垫板11支撑在混凝土平台2上，所述荷载分配梁5与反力梁4 垂直设置，并通过设置在其两端的传力支架10支撑在试件上，所述千斤顶6设置在反力梁4 和荷载分配梁5之间，所述试件为U型混凝土板桩1，所述传力支架10与U型混凝土板桩1 截面相匹配，卡套在U型混凝土板桩1上。所述U型混凝土板桩1为预应力U型混凝土板桩。所述混凝土平台2底面设置有平台基础15，若台座建立在软弱地基上，所述平台基础为预制桩，所述预制桩为方桩或管桩。所述立柱3顶部预留有调节栓孔8。所述支撑垫板11
的设置位置为距离U型混凝土板桩1边缘%处，其中￡为U型混凝土板桩1的总长度。所
述支撑垫板11和内支撑块14均为钢板焊接成的块体，所述块体内填充有混凝土，其顶面带有限位凹槽16。所述U型混凝土板桩1在支撑垫板11支撑位置处，其槽内设置有内支撑块 14。所述千斤顶6和荷载分配梁5之间垫有调节垫块7。所述调节垫块7的高度可做成多种规格。所述传力支架10和U型混凝土板桩1之间、内支撑块14和U型混凝土板桩1之间以及U型混凝土板桩1和支撑垫板11之间均垫有圆钢12，所述圆钢12放置在限位凹槽 16，在其背离限位凹槽16面垫有弹性垫片13。所述弹性垫片13为塑料垫片或胶垫。
一种所述的预应力混凝土板桩抗弯试验方法，步骤如下
步骤一，将U型混凝土板桩1放置在混凝土平台2，使其中部位于加载框架的正中，并在
距U型混凝土板桩1边缘X处垫支撑垫板11 ；
步骤二，根据荷载分配梁5的长度，对称于U型混凝土板桩1的中轴线在U型混凝土板桩1上卡套传力支架10，并将荷载分配梁5支撑在传力支架10上；
步骤三，将千斤顶布置在荷载分配梁5的正中间，并根据千斤顶与反力梁4之间的距离，选择千斤顶6和荷载分配梁5之间所垫调节垫块7的规格；
步骤四，通过逐级缓慢加压使千斤顶6向上顶反力梁4，反力梁4给千斤顶6的反力传给荷载分配梁5，荷载分配梁5通过传力支架10将荷载传递给U型混凝土板桩1使其受弯， 加压过程中观察U型混凝土板桩1表面情况，用千分表测量挠度变化，并对应记录数据；
步骤五，根据记录数据采用力学计算公式，推算U型混凝土板桩1的开裂弯矩及极限弯矩并画加载挠度曲线，并据此对U型混凝土板桩1做出综合评价。
权利要求
1.一种预应力混凝土板桩抗弯试验台座，包括试件、混凝土平台(2)、加载框架、千斤顶(6)和荷载分配梁(5)，所述加载框架由两列立柱(3)和架在两列立柱之间的反力梁(4)， 所述立柱(3)和反力梁(4)通过螺栓(9)连接，所述立柱(3)的底部预埋在混凝土平台(2)， 所述试件通过支撑垫板(11)支撑在混凝土平台(2)上，所述荷载分配梁(5)与反力梁(4) 垂直设置，所述千斤顶(6)设置在反力梁(4)和荷载分配梁(5)之间，其特征在于所述试件为U型混凝土板桩(1 )，所述荷载分配梁(5)通过设置在其两端的传力支架(10)支撑在试件上，所述传力支架(10)卡套在U型混凝土板桩(1)上，其截面形状与U型混凝土板桩(1) 截面相匹配。
2.根据权利要求1所述的预应力混凝土板桩抗弯试验台座，其特征在于所述混凝土平台(2)底面设置有平台基础(15)。
3.根据权利要求1所述的预应力混凝土板桩抗弯试验台座，其特征在于所述立柱(3) 顶端预留有调节栓孔(8)。
4.根据权利要求1所述的预应力混凝土板桩抗弯试验台座，其特征在于所述支撑垫板(11)的设置位置为距离U型混凝土板桩(1)边缘%处，其中￡为U型混凝土板桩(1)的总长度。
5.根据权利要求1所述的预应力混凝土板桩抗弯试验台座，其特征在于所述支撑垫板(11)和内支撑块(14)均为钢板焊接成的块体，所述块体内填充有混凝土，其顶面带有限位凹槽(16)。
6.根据权利要求1所述的预应力混凝土板桩抗弯试验台座，其特征在于所述U型混凝土板桩(1)在支撑垫板(11)支撑位置处，其槽内设置有内支撑块(14 )。
7.根据权利要求1所述的预应力混凝土板桩抗弯试验台座，其特征在于所述千斤顶 (6)和荷载分配梁(5)之间垫有调节垫块(7)。
8.根据权利要求1所述的预应力混凝土板桩抗弯试验台座，其特征在于所述传力支架(10)和U型混凝土板桩(1)之间、内支撑块(14)和U型混凝土板桩(1)之间以及U型混凝土板桩(1)和支撑垫板(11)之间均垫有圆钢(12)，所述圆钢(12)放置在限位凹槽(16)， 在其背离限位凹槽(16)面垫有弹性垫片(13)。
9.一种根据权利要求1 8任意一项所述的预应力混凝土板桩抗弯试验方法，其特征在于步骤如下步骤一，将U型混凝土板桩(1)放置在混凝土平台(2)，使其中部位于加载框架的正中， 并在距U型混凝土板桩(1)边缘Y4处垫支撑垫板(11);步骤二，根据荷载分配梁(5)的长度，对称于U型混凝土板桩(1)的中轴线在U型混凝土板桩(1)上卡套传力支架(10)，并将荷载分配梁(5)支撑在传力支架(10)上；步骤三，将千斤顶布置在荷载分配梁(5)的正中间，并根据千斤顶与反力梁(4)之间的距离，选择千斤顶(6)和荷载分配梁(5)之间所垫调节垫块(7)的规格；步骤四，通过逐级缓慢加压使千斤顶(6)向上顶反力梁(4)，反力梁(4)给千斤顶(6)的反力传给荷载分配梁(5)，荷载分配梁(5)通过传力支架(10)将荷载传递给U型混凝土板桩(1)使其受弯，加压过程中观察U型混凝土板桩(1)表面情况，并对应记录数据； 2步骤五，根据记录数据推算U型混凝土板桩(1)的开裂弯矩及极限弯矩。
全文摘要
本发明涉及一种预应力混凝土板桩抗弯试验台座及其试验方法，所述试验台座包括试件、混凝土平台、加载框架、千斤顶和荷载分配梁，所述加载框架由两列立柱和架在两列立柱之间的反力梁，所述立柱和反力梁通过螺栓连接，所述立柱的底部预埋在混凝土平台，所述试件通过支撑垫板支撑在混凝土平台上，所述荷载分配梁与反力梁垂直设置，所述千斤顶设置在反力梁和荷载分配梁之间，所述荷载分配梁通过设置在其两端的传力支架支撑在试件上，所述试件为预应力U型混凝土板桩，所述传力支架与U型混凝土板桩截面相匹配，卡套在U型混凝土板桩上。具有结构形式简单，安装和试验加载方便等优点，可广泛应用于U型截面及其类似截面试件的抗弯性能试验。
文档编号G01N3/20GK102445394SQ201110292179
公开日2012年5月9日 申请日期2011年9月29日 优先权日2011年9月29日
发明者高玉亭, 黄远超 申请人:中国建筑第二工程局有限公司