專利名稱：一種用于測試鋼管樁承載力的荷載箱的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于樁基礎測試技術領域，具體來說，涉及一種用于測試鋼管樁承載力的荷載箱。
背景技術：
常規的鋼管樁承載力測試一般只能采用錨樁法或堆載法，測試成本很高。目前有使用自平衡法來進行鋼管樁承載力測試。該測試中需要使用荷載箱箱體。荷載箱箱體主要由活塞、頂蓋、底蓋及箱壁四部分組成。頂蓋和底蓋的外徑略小于樁的外徑，并且在頂蓋和底蓋上布置位移棒。將荷載箱與鋼管樁焊接成整體，然后打設成樁。試驗時，在地面上通過油泵加壓，隨著壓力增加，荷載箱箱體將同時向上、向下發生變位，促使樁側阻力及樁端阻力的發揮。采用并聯于荷載箱箱體的壓力表或壓力環測定油壓，根據荷載箱箱體率定曲線換算荷載。采用專用裝置分別測定荷載箱箱體向上位移和向下位移，根據讀數繪出相應的曲線，判斷樁承載力、樁基沉降、樁彈性壓縮和巖土塑性變形。通過兩側預先埋置在樁體內的鋼筋應變計，可經過推理求出各級荷載下各樁截面的樁身軸力、摩阻力隨荷載和深度變化的傳遞規律。但在該測試過程中，由于鋼管樁多數為打入樁，且為開口的，土會涌入鋼管樁內部，如將常規的荷載箱箱體直接焊在鋼管樁上會影響鋼管樁的打入，且會損傷甚至損壞荷載箱箱體，導致不能正常工作。另外荷載箱箱體為一次性消耗品，測試完后荷載箱箱體不能取出。
發明內容技術問題本實用新型所要解決的技術問題是，提供一種用于鋼管樁承載力的測試裝置，使得利用自平衡法進行鋼管樁測試時，荷載箱箱體可以正常工作，并且在工作后， 荷載箱箱體能夠被吊出，重復利用。技術方案為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是一種用于測試鋼管樁承載力的荷載箱，包括荷載箱箱體，其特征在于，還包括連接基座，荷載箱箱體位于連接基座中，所述的連接基座成管狀體，連接基座兩端分別與上節鋼管和下節鋼管同軸心連接，上節鋼管和下節鋼管具有大小相同的內徑和外徑，連接基座包括內層管和外層管，該外層管的外徑等于上節鋼管的外徑；該內層管分為上層筒和下層筒兩段，該上層筒的底端設置有上環板，該上環板的內徑小于上層筒的內徑；該下層筒的底端設置有下環板，該下環板的內徑小于上環板的內徑；所述的荷載箱箱體位于連接基座的下環板上；該荷載箱箱體包括頂緊爪和千斤頂，該頂緊爪通過銷連接在荷載箱箱體的頂蓋上， 頂緊爪可圍繞銷旋轉，且頂緊爪通過繩索與吊鉤相連；該頂蓋的底面與千斤頂的頂桿連接， 千斤頂的缸體底面與荷載箱箱體的底蓋固定連接；當放松繩索時，在頂緊爪自身重力的作用下，頂緊爪的頂端倚靠在連接基座上，并且位于連接基座的上環板的底面下方；當收緊繩索時，頂緊爪離開連接基座，隨繩索升起。有益效果與現有技術相比，采用本實用新型的技術方案的有益效果是測試中的荷載箱箱體可以正常工作，并且在工作后，荷載箱箱體能夠被吊出，重復利用。在該測試裝置中，連接基座焊接在上節鋼管和下節鋼管之間，荷載箱箱體通過繩索和外部的吊鉤相連。荷載箱箱體位于連接基座中，并且其頂緊爪和上環板相抵，荷載箱箱體上的千斤頂施加油壓之后，上環板和下環板發生相對位移，進而使得上節鋼管和下節鋼管產生相對位移。通過設置在荷載箱箱體和內層管中的位移測量裝置可以測量樁身沿深度方向的位移。根據讀數繪出相應的曲線，判斷樁承載力、樁基沉降、樁彈性壓縮和巖土塑性變形。通過兩側預先埋置在鋼管內的鋼筋應變計，可經過推理求出各級荷載下各鋼管截面的樁身軸力、摩阻力隨荷載和深度變化的傳遞規律。在測試完成后，收縮繩索，頂緊爪離開上環板，帶動整個荷載箱箱體離開連接基座。荷載箱箱體從鋼管中吊出后，可以被重復利用。這樣，該結構的荷載箱具有良好的經濟性能。
圖1是本實用新型中的荷載箱箱體的結構剖視圖。圖2是本實用新型中的連接基座的結構剖視圖。圖3是本實用新型在鋼管樁中的結構剖視圖。圖4是圖3中的A向剖視圖。圖5是本實用新型用于測試時的結構示意圖。圖中，荷載箱箱體1、上節鋼管2、下節鋼管3、連接基座4、繩索5、頂緊爪11、千斤頂12、頂蓋13、銷14、內層管41、外層管42、上環板43、下環板44、加勁肋45、加勁肋46、上層筒411、下層筒412、基梁15、油泵16、計算機采集系統17、位移傳感器18、位移棒19。
具體實施方式
以下結合附圖，對本實用新型的技術方案進行詳細的闡述。如圖1至圖4所示，本實用新型的一種用于測試鋼管樁承載力的荷載箱，包括荷載箱箱體1和連接基座4。被測試鋼管樁分為上節鋼管2和下節鋼管3兩段。上節鋼管2布置在下節鋼管3的上方。上節鋼管2和下節鋼管3具有相同的外徑和內徑，兩者同軸心。連接基座4成管狀體，連接在上節鋼管2和下節鋼管3之間。連接基座4與上節鋼管2同軸心。連接基座4包括內層管41和外層管42。外層管42的外徑等于上節鋼管2的外徑。這樣，外層管42不影響鋼管樁的打入，且有利于提高測試數據的準確性。內層管41位于外層管42中，并且內層管41和外層管42同軸心。內層管41和上節鋼管2也同軸心。其中，內層管41分為上層筒411和下層筒412兩段。上層筒411的底端設置有上環板43。上環板 43的外緣固定連接在外層管42上。也就是說，上層筒411和外層管42通過上環板43固定連接。上環板43的內徑小于上層筒411的內徑。設置上環板43的主要目的是為了保證荷載箱箱體1上的頂緊爪11能夠正常工作。下層筒412的底端設置有下環板44，下環板44 的內徑小于上環板43的內徑。荷載箱箱體1位于連接基座4中，具體位置是在連接基座4 的下環板44上。荷載箱箱體1中包括頂緊爪11和千斤頂12。頂緊爪11通過銷14連接在荷載箱箱體1的頂蓋13上。這樣，頂緊爪11可以圍繞銷14在頂蓋13上旋轉。頂緊爪 11通過繩索5與吊鉤相連。繩索5 —方面可以控制荷載箱箱體1的升降，另一方面可以控制頂緊爪11的工作狀態。頂蓋13的底面與千斤頂12的頂桿連接，千斤頂12的缸體底面與荷載箱箱體1的底蓋固定連接。千斤頂12可以控制頂蓋13的升降，進而控制頂緊爪11 的升降。荷載箱箱體1的外徑小于連接基座4的上環板43的內徑。頂緊爪11的結構可以有多種，只要其重心能夠保證頂緊爪11在自然狀態下，呈現自動外張的趨勢即可。本專利優選頂緊爪11下部大，上部小的形狀，其重心偏離銷14，并且靠近荷載箱箱體1的外緣。當然，為了保證頂緊爪11能夠外張，也可以在頂緊爪11附近設置水平千斤頂，當頂緊爪11不能頂住上環板43時，可以通過水平千斤頂對其施加水平力，保證其與上環板43相抵觸。當放松繩索5時，在頂緊爪11自身重力的作用下，頂緊爪11的頂端倚靠在連接基座4上，并且位于連接基座4的上環板43的底面下方，然后，千斤頂12的頂桿升起，直至頂緊爪11的頂端與連接基座4的上環板43的底面相抵觸。測試完畢后，千斤頂12的頂桿下降，然后收緊繩索5，頂緊爪11離開連接基座4，隨繩索5升起。如圖5所示，該結構的用于測試鋼管樁的荷載箱的安裝過程是首先，將鋼管樁在自平衡點位置處切割斷，形成上節鋼管2和下節鋼管3 ；其次，在上節鋼管2和下節鋼管3之間焊接連接基座4 ；接著，將帶有連接基座4的鋼管整體縱向打設土中；然后，清除上節鋼管 2和連接基座4內的泥土 ；隨后，安裝測試裝置，位移測量裝置可以采用常用的裝置，例如位移棒19或者位移絲。將位移測量裝置置于內層管41、荷載箱箱體1的頂蓋13和底蓋上。 地面上設置有基梁15、油泵16、計算機采集系統17和位移傳感器18。油管一端與油泵16 連通，另一端與荷載箱箱體1中的千斤頂12連通。計算機采集系統17與內置在內層管41 中的位移測量裝置連接。在荷載箱箱體1的頂蓋13和底蓋上設置的位移棒19或者位移絲一端與荷載箱箱體1頂蓋13和底蓋相連，另一端與基梁15上的位移傳感器18相連，該位移傳感器18又和計算機采集系統17連接。將荷載箱箱體1吊放在連接基座4上，松開繩索5，使荷載箱箱體1的頂緊爪11與上環板43的底面相抵觸；之后，開始對鋼管進行測試工作。具體測試過程是地面的油泵16控制千斤頂12的移動，當油泵16對千斤頂12施加油壓時，千斤頂12中的頂桿向上頂起頂緊爪11，頂緊爪11的頂端對上環板43的底面施加向上的作用力。作用到一定程度時，位于荷載箱箱體1上方的上環板43和位于荷載箱箱體1下方的下環板44發生相對位移。由于外層管42在上環板43和下環板44之間的某個位置是虛焊連接的，所以上環板43和下環板44之間發生相對位移時，外層管42在虛焊點處斷裂成上下兩部分。此時，上環板43帶動上層筒411、外層管42的上部向上運動，進而使得上節鋼管2向上運動；下環板44帶動下層筒412、外層管42的下部向下運動，進而使得下節鋼管3向下運動。通過設置在內層管41、荷載箱箱體1頂蓋13和底蓋中的位移測量裝置即可測得鋼管樁向上位移量和向下位移量，根據讀數，通過計算機采集系統17繪出相應的曲線，判斷樁承載力、樁基沉降、樁彈性壓縮和巖土塑性變形。通過兩側預先埋置在鋼管內的鋼筋應變計，可經過推理求出各級荷載下各鋼管截面的樁身軸力、摩阻力隨荷載和深度變化的傳遞規律。在測試結束后，地面的油泵16對千斤頂12卸載油壓，千斤頂12中的頂桿向下移動，頂緊爪11的頂端離開上環板43的底面，然后收緊并升起繩索5，可將荷載箱箱體1收回。該測試過程采用自平衡測試法的原理來測試鋼管樁承載力，但是，與現有的測試裝置不同，在該測試裝置中，通過使用連接基座4，荷載箱箱體1是可伸縮回收式的。在測試完成后，荷載箱箱體1可以從鋼管樁中取出，重復使用，提高了設備的經濟性能。[0018]進一步，所述的頂緊爪11為四個，均勻分布在荷載箱箱體1頂蓋13周邊。考慮到連接基座4呈筒狀體，所以在荷載箱箱體1的頂蓋13周邊均勻布置四個頂緊爪11，可以起到很好的定位作用。進一步，所述的相鄰的頂緊爪11之間通過繩索5連接。相鄰的頂緊爪11之間通過繩索5連接，可以確保頂緊爪11移動幅度的一致性。進一步，所述的上層筒411與外層管42之間設置有加勁肋45，所述的下環板44與外層管42之間設置有加勁肋46。設置加勁肋45，可以提高上層筒411與外層管42之間連接的穩定性，確保荷載箱的荷載的傳遞均勻。設置加勁肋46，可以提高下環板44與外層管 42之間連接的穩定性，確保荷載箱的荷載的傳遞均勻。
權利要求1.一種用于測試鋼管樁承載力的荷載箱，包括荷載箱箱體(1 )，其特征在于，還包括連接基座(4 )，荷載箱箱體(1)位于連接基座(4 )中，所述的連接基座(4)成管狀體，連接基座(4)兩端分別與上節鋼管(2)和下節鋼管(3) 同軸心連接，上節鋼管(2)和下節鋼管(3)具有大小相同的內徑和外徑，連接基座(4)包括內層管(41)和外層管(42)，該外層管(42)的外徑等于上節鋼管(2)的外徑；該內層管(41) 分為上層筒(411)和下層筒(412)兩段，該上層筒(411)的底端設置有上環板(43)，該上環板(43)的內徑小于上層筒(411)的內徑；該下層筒(412)的底端設置有下環板(44)，該下環板(44)的內徑小于上環板(43)的內徑；所述的荷載箱箱體(1)位于連接基座(4)的下環板(44)上；該荷載箱箱體(1)包括頂緊爪(11)和千斤頂(12)，該頂緊爪(11)通過銷(14)連接在荷載箱箱體(1)的頂蓋(13)上， 頂緊爪(11)可圍繞銷(14)旋轉，且頂緊爪(11)通過繩索(5)與吊鉤相連；該頂蓋(13)的底面與千斤頂(12)的頂桿連接，千斤頂(12)的缸體底面與荷載箱箱體(1)的底蓋固定連接； 當放松繩索(5)時，在頂緊爪(11)自身重力的作用下，頂緊爪(11)的頂端倚靠在連接基座 (4)上，并且位于連接基座(4)的上環板(43)的底面下方；當收緊繩索(5)時，頂緊爪(11) 離開連接基座(4 )，隨繩索(5 )升起。
2.按照權利要求1所述的用于測試鋼管樁承載力的荷載箱，其特征在于，所述的頂緊爪(11)的重心偏離銷(14)，并且靠近荷載箱箱體(1)的外緣。
3.按照權利要求1或2所述的用于測試鋼管樁承載力的荷載箱，其特征在于，所述的頂緊爪(11)為四個，均勻分布在荷載箱箱體(1)的頂蓋(13)周邊。
4.按照權利要求3所述的用于測試鋼管樁承載力的荷載箱，其特征在于，所述的相鄰的頂緊爪(11)之間通過繩索(5 )連接。
5.按照權利要求4所述的用于測試鋼管樁承載力的荷載箱，其特征在于，所述的上層筒(411)與外層管(42 )之間設置有加勁肋(45 )。
6.按照權利要求5所述的用于測試鋼管樁承載力的荷載箱，其特征在于，所述的下環板(44 )與外層管(42 )之間設置有加勁肋(46 )。
專利摘要本實用新型公開了一種用于測試鋼管樁承載力的荷載箱，包括荷載箱箱體和連接基座，連接基座包括內層管和外層管，外層管的外徑等于上節鋼管的外徑；內層管分為上層筒和下層筒兩段，上層筒的底端設置有上環板，上環板的內徑小于上層筒的內徑；下層筒的底端設置有下環板，下環板的內徑小于上環板的內徑；荷載箱箱體位于連接基座的下環板上；荷載箱箱體包括頂緊爪和千斤頂，頂緊爪通過銷連接在荷載箱箱體的頂蓋上，頂緊爪通過繩索與吊鉤相連；頂蓋的底面與千斤頂的頂桿連接，千斤頂的缸體底面與荷載箱箱體的底蓋固定連接。該結構的荷載箱可以成功用于鋼管樁承載力的測試，并且在測試之后，荷載箱箱體能夠被吊出，重復利用。
文檔編號E02D33/00GK202039388SQ20112001164
公開日2011年11月16日 申請日期2011年1月17日 優先權日2011年1月17日
發明者戴國亮, 薛國亞, 龔維明 申請人:東南大學