專利名稱：輸電線路桿塔基礎上拔靜載荷試驗方法
技術領域：
本發明涉及輸電線路桿塔基礎工程技術，特別是涉及一種輸電線路桿塔基礎上拔靜載荷試驗方法。
背景技術：
在工程建設中靜載荷試驗是目前公認的檢測基礎豎向承載力最直觀、最可靠的試驗方法。近些年，我國輸電線路工程基礎建設飛速發展，桿塔基礎抗拔載荷試驗為其設計、施工和安全性評價提供了技術支持，不僅可提供桿塔基礎的承載力信息，積累了大量桿塔基礎的靜載試驗資料，促進了桿塔基礎試驗水平的提聞，還為新型桿塔基礎的應用提供技 術支撐，且提高了設計應用的合理可靠性。維持荷載法是建筑工程基礎的靜載荷試驗的主要方法之一，該方法對試驗樁逐級加載且各級加載量相同，在進行某級加載過程中維持該級加載量約3h以上，如果試驗基礎的基頂位移每Ih內的基頂位移量不超過O. 1mm，并連續出現兩次(從本級荷載施加后第30min開始，每隔30min測量一次連續測量3次的測量值計算)則確定試驗基礎的基頂位移相對穩定，進行下一級加載，直至試驗基礎的基頂位移相對穩定時進行下一級加載，待各級加載完成之后再分級卸載。整個試驗過程大約需要40小時。目前，輸電線路工程桿塔基礎的靜載荷試驗直接采用建筑工程基礎的靜載荷試驗方法。但是，現有的維持荷載法中的各項試驗條件是針對建筑工程基礎設計的，而輸電線路工程的桿塔基礎和建筑工程基礎具有顯著特點，例如在承載狀態、設計控制條件、分布方式等方面與建筑工程基礎均不同。而在載荷試驗方法方面，如果簡單將建筑工程基礎的靜載荷試驗方法直接應用于桿塔基礎中，會造成桿塔基礎試驗過程和結果未充分體現桿塔基礎承載特性，且工作量大、試驗過程及結果的可重復性也較差。
發明內容
在下文中給出關于本發明的簡要概述，以便提供關于本發明的某些方面的基本理解。應當理解，這個概述并不是關于本發明的窮舉性概述。它并不是意圖確定本發明的關鍵或重要部分，也不是意圖限定本發明的范圍。其目的僅僅是以簡化的形式給出某些概念，以此作為稍后論述的更詳細描述的前序。本發明提供一種輸電線路桿塔基礎上拔靜載荷試驗方法，用于減少桿塔基礎上拔靜載荷試驗的工作量，提高試驗過程及結果的可重復性。本發明提供的輸電線路桿塔基礎上拔靜載荷試驗方法，包括對桿塔基礎進行逐級差異加載，包括根據桿塔基礎基頂當前施加的總上拔荷載確定本級上拔荷載加載量并向桿塔基礎施加，分時多次測量所述桿塔基礎基頂的位移量，在本級上拔荷載作用下獲取的測量結果滿足預定位移穩定條件時，根據桿塔基礎基頂當前施加的總上拔荷載確定下一級上拔荷載加載量并重復執行本步驟，直至加載過程中出現與預設加載終止條件相應的情形；
對所述桿塔基礎進行逐級卸載，包括每級向桿塔基礎卸載預設荷載卸載量后維持預設時長，在所述預設時長內分時多次測量所述基頂的位移量，直至預設時長期滿時進行下一級卸載；重復執行本步驟直至完成各級卸載。本發明提供的輸電線路桿塔基礎上拔靜載荷試驗方法，根據桿塔基礎基頂當前施加的總上拔荷載確定不同級的上拔荷載加載量，對桿塔基礎進行逐級差異加載，相對針對建筑工程基礎設計的傳統維持荷載法中的逐級等量加載而言，更符合桿塔基礎自身的承載特性。實踐表明，采用本實施例提供的方法對桿塔基礎進行上拔靜載荷試驗，相對傳統的維持荷載法而言，減少了上拔靜載荷試驗的工作量，提高了試驗過程及結果的可重復性。
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現 有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本發明實施例一提供的輸電線路桿塔基礎上拔靜載荷試驗方法的流程圖；圖2為本發明實施例二提供的輸電線路桿塔基礎上拔靜載荷試驗系統的結構示意圖；圖3為本發明實施例三提供的輸電線路桿塔基礎上拔靜載荷試驗方法的流程圖。
具體實施例方式為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。在本發明的一個附圖或一種實施方式中描述的元素和特征可以與一個或更多個其它附圖或實施方式中示出的元素和特征相結合。應當注意，為了清楚的目的，附圖和說明中省略了與本發明無關的、本領域普通技術人員已知的部件和處理的表示和描述。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有付出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。圖I為本發明實施例一提供的輸電線路桿塔基礎上拔靜載荷試驗方法的流程圖。如圖I所示，本實施例提供的輸電線路桿塔基礎上拔靜載荷試驗方法包括步驟11 :對桿塔基礎進行逐級差異加載，包括根據桿塔基礎基頂當前施加的總上拔荷載確定本級上拔荷載加載量并向桿塔基礎施加，分時多次測量所述桿塔基礎基頂的位移量，在本級上拔荷載作用下獲取的測量結果滿足預定位移穩定條件時，根據桿塔基礎基頂當前施加的總上拔荷載確定下一級上拔荷載加載量并重復執行本步驟，直至加載過程中出現與預設加載終止條件相應的情形。可選的，可將符合設計要求的最大加載量分為多級，對桿塔基礎進行逐級加載，不同級的上拔荷載加載量桿塔基礎基頂當前施加的總上拔荷載有關，換而言之，某些級的上拔荷載加載量可相同而某些級的上拔荷載加載量可不同，以實現對桿塔基礎的分級差異加載。每級加載作用下可以預設的時間間隔對桿塔基礎基頂的位移量進行分時多次測量，將測量結果與預定位移穩定條件進行比較，在測量結果滿足預定位移穩定條件時進行下一級的加載。在加載過程中判斷是否出現與預設加載終止條件相應的情形，如果有，則停止加載，否則繼續加載。步驟12 :對所述桿塔基礎進行逐級卸載，包括每級向桿塔基礎卸載預設荷載卸載量后維持預設時長，在所述預設時長內分時多次測量所述基頂的位移量，直至預設時長期滿時進行下一級卸載；重復執行本步驟直至完成各級卸載。在完成上述加載之后，可將桿塔基礎已施加的總上拔荷載分成多級進行逐級卸載，一級上拔荷載卸載量可根據實際需要預先設定，且各級上拔荷載卸載量相同。在完成一級卸載之后在基頂上維持當前上拔荷載預設時長，在維持期間可以預設的時間間隔對桿塔基礎基頂的位移量進行分時多次測量，直至預設時長期滿后開始下一級卸載。發明人通過大量的實踐研究發現，在上拔荷載作用下桿塔基礎荷載位移關系曲線與建筑工程基礎不同，而是具有明顯的近似彈性、彈塑性、破壞階段，具有明顯的臨塑、臨界特征點，因此，本實施例提供的輸電線路桿塔基礎上拔靜載荷試驗方法，根據桿塔基礎基頂當前施加的總上拔荷載確定不同級的上拔荷載加載量，對桿塔基礎進行逐級差異加載，相 對針對建筑工程基礎設計的傳統維持荷載法中的逐級等量加載而言，更符合桿塔基礎自身的承載特性。實踐表明，采用本實施例提供的方法對桿塔基礎進行上拔靜載荷試驗，相對傳統的維持荷載法而言，減少了上拔靜載荷試驗的工作量，提高了試驗過程及結果的可重復性。下面結合桿塔基礎上拔靜載荷試驗的一個試驗系統，對本發明的技術方案做進一步的詳細說明。圖2為本發明實施例二提供的輸電線路桿塔基礎上拔靜載荷試驗系統的結構示意圖。如圖2所示，輸電線路桿塔基礎上拔靜載荷試驗系統包括待進行上拔靜載荷試驗的桿塔基礎、用于為桿塔基礎提供上拔荷載加載的加載設備、用于為加載設備提供反力支撐的反力鋼架、為反力鋼架提供反力支撐的反力支撐件、用于測量桿塔基礎基頂位移量的位移傳感器、以及用于進行荷載數據采集的數據采集系統。需要說明的是，圖2所示的系統僅為實施輸電線路桿塔基礎上拔靜載荷試驗方法的一個可選系統，不應理解為本發明技術方案實質的限制。下面結合圖2所示的系統，說明本發明輸電線路桿塔基礎上拔靜載荷試驗方法的技術方案。如圖2和圖3所示，試驗過程中，加載設備向桿塔基礎施加上拔荷載，反力鋼架為加載設備提供反力支撐，反力支撐件為反力鋼架提供反力支撐，桿塔基礎各級的荷載加載量、基頂的位移量等荷載數據通過數據采集系統進行采集；試驗方法流程包括步驟31 :根據桿塔基礎基頂當前施加的總上拔荷載確定本級上拔荷載加載量并向桿塔基礎施加。根據桿塔基礎基頂當前施加的總上拔荷載確定本級上拔荷載加載量的一種可選的實現方式例如在桿塔基礎當前施加的總上拔荷載小于或等于第一上拔荷載閾值時，確定本級上拔荷載加載量為第一加載量，否則，確定本級上拔荷載加載量為第二加載量，第一加載量大于第二加載量。如此設計使得桿塔基礎加載過程更符合桿塔基礎自身的承載特性。可選的，所述第一上拔荷載閾值為O. 5倍所述預估極限承載力。對所述桿塔基礎施加的各級上拔荷載加載量均介于所述桿塔基礎的預估極限承載力的O. 05倍至O. 2倍之間。所述第一加載量介于O. I倍所述預估極限承載力至O. 2倍所述預估極限承載力之間；所述第二加載量介于O. 05倍所述預估極限承載力至O. I倍所述預估極限承載力之間。上述參數如此選擇，即可滿足桿塔基礎逐級差異加載的試驗需求，整個加載過程也更符合桿塔基礎自身的承載特性，有利于提高試驗結果的可靠性和可重復性。步驟32 :在本級上拔荷載作用下，分時多次測量桿塔基礎基頂的位移量。可選的，所述分時多次測量過程中相鄰兩次測量的時間間隔為5min。在每次測量基頂位移的同時還可測量下桿塔基礎當前所施加的總上拔荷載。步驟33 :判斷加載過程中是否出現與預設加載終止條件相應的情形，如果是，則執行35，否則執行步驟34。可選的，所述加載終止條件為第一加載終止條件、第二加載終止條件、第三加載終止條件、第四加載終止條件或第五加載終止條件。 第一加載終止條件本級上拔荷載作用下基頂位移量與本級上拔荷載加載量的比值，大于上一級上拔荷載作用下基頂位移量與上一級上拔荷載加載量的比值的5倍，且基頂累計總位移量不小于5mm。第二加載終止條件上一級上拔荷載作用下的基頂位移量不小于2mm，本級上拔荷載作用下基頂位移量與本級上拔荷載加載量的比值大于上一級上拔荷載作用下基頂位移量與上一級上拔荷載加載量的比值的2倍，且經不小于3h尚未達到相對穩定標準。第三加載終止條件桿塔基礎當前施加的總上拔荷載已達到設計要求的最大加載量。第四加載終止條件為向桿塔基礎施加上拔荷載的加載設備提供反力支撐的反力鋼架達到其最大允許承載能力，或者，為所述反力鋼架提供反力支撐的反力支撐件的位移量達到預設允許值，或者，所述反力鋼架與加載設備之間的連接件或者所述反力鋼架與所述反力支撐件之間的連接設件的受力強度達到允許強度。第五加載終止條件桿塔基礎基頂的累計總位移量達到極限位移值。上述加載終止條件的設計更符合輸電線路桿塔基礎實際所受上拔力的特點，在滿足試驗條件的基礎上有利于縮短試驗耗時，提高試驗效率。步驟34 :判斷在本級上拔荷載作用下獲取的測量結果是否滿足預定位移穩定條件，如果是，則進行下一級加載，執行步驟31，否則執行步驟32以繼續基頂位移量的測量。位移穩定條件可根據實際需要預先設定。在一種可選的實現方式中，位移穩定條件可根據桿塔基礎基頂當前施加的總上拔荷載確定，例如在基頂當前施加的總上拔荷載小于或等于第一上拔荷載閾值時，所述位移穩定條件包括本級加載過程中測量結果連續出現第一情形至少I次；在所述基頂當前施加的總上拔荷載大于第一上拔荷載閾值時，所述位移穩定條件包括本級加載過程中測量結果連續出現第一情形至少2次；所述第一情形為本級加載過程中第N次、第N+1次以及第N+2次測量的各基頂位移量之間的差值不超過O. Imm, N為大于O的整數。如此設計可在滿足試驗要求的基礎上明顯縮短試驗耗時，其機理如下在輸電線路工程中，桿塔基礎的上部結構對其的上拔作用力主要是由于風、導線張力等載荷引起的，可變荷載對基礎上拔作用力的影響送較大，傳統的維持荷載法在每級加載作用下維持的時間過長，而這一試驗條件恰恰與桿塔基礎作用力的特點不符。為此，本發明可結合桿塔基礎實際受力的特點，針對性設計各級加載的位移穩定條件，如根據桿塔基礎的承載特性在上拔荷載加載的不同階段設置不同的用于判斷基頂位移是否穩定的位移穩定條件，可在滿足桿塔基礎上拔靜載試驗條件的基礎上，明顯縮短各級加載判穩所需的耗時，進而縮短了整個靜載試驗的耗時。步驟35 :對所述桿塔基礎進行逐級卸載。將桿塔基礎已施加的總上拔荷載分成多級進行逐級卸載，各級上拔荷載卸載量相同。在完成一級卸載之后在基頂上維持當前上拔荷載預設時長(可為但不限于15min)，在維持期間可以預設的時間間隔(可為但限于5min)對桿塔基礎基頂的位移量進行分時多次測量，直至預設時長期滿后開始下一級卸載。
每級的卸載量可與上述加載終止條件建立關聯，以便針對性的采取分級卸載措施，以在保證試驗結果的基礎上來提高試驗效率。一種可選的實施方式例如在所述加載終止條件為所述第一加載終止條件或所述第四加載終止條件時，所述預設卸載量為所述桿塔基礎預估極限承載力的O. 5倍；和/或，在所述加載終止條件為所述第二加載終止條件、所述第三加載終止條件或所述第五加載終止條件時，所述預設卸載量為所述桿塔基礎預估極限承載力的O. 2倍。步驟36 :從卸載至所述基頂的當前施加總荷載為零的時刻開始，分時多次測量所述基頂的殘余位移量。可選的，所述分時多次測量過程中相鄰兩次測量的時間間隔為5min，基頂的殘余位移量的測量持續時間可維持30min。步驟37:試驗結束。通過上述分析可知，本發明實施例提供的輸電線路桿塔基礎上拔靜載荷試驗方法，具有如下一種或多種優點I. 一般條件下上拔荷載作用下桿塔基礎荷載位移關系曲線具有明顯的近似彈性、彈塑性、破壞階段，具有明顯的臨塑、臨界特征點，本發明實施例根據不同荷載作用階段本設計采用差異化方法，更符合桿塔基礎承載特性。2.本發明實施例針對桿塔基礎上部結構對桿塔基礎作用力的特點，設計不同的參數、判定條件等，體現了包括作用力的交變特性、承載破壞狀態等特征的影響。3.本發明實施例可縮短桿塔基礎抗拔靜載荷試驗過程的時間，相對傳統試驗方法可縮短時間80%，且可確保試驗結果和可靠性，減少試驗工作量。4.本發明實施例更加有效地避免了不確定因素對試驗結果的干擾，有效實現試驗過程及試驗結果的可重復性，提高試驗的科學合理性。5.本發明實施例提出的試驗加載終止條件包含了試驗設備加載能力是否滿足安全要求，試驗過程更加安全。在本發明上述各實施例中，實施例的序號僅僅便于描述，不代表實施例的優劣。對各個實施例的描述都各有側重，某個實施例中沒有詳述的部分，可以參見其他實施例的相關描述。在本發明的裝置和方法等實施例中，顯然，各部件或各步驟是可以分解、組合和/或分解后重新組合的。這些分解和/或重新組合應視為本發明的等效方案。同時，在上面對本發明具體實施例的描述中，針對一種實施方式描述和/或示出的特征可以以相同或類似的方式在一個或更多個其它實施方式中使用，與其它實施方式中的特征相組合，或替代其它實施方式中的特征。應該強調，術語“包括/包含”在本文使用時指特征、要素、步驟或組件的存在，但并不排除一個或更多個其它特征、要素、步驟或組件的存在或附加。最后應說明的是雖然以上已經詳細說明了本發明及其優點，但是應當理解在不 超出由所附的權利要求所限定的本發明的精神和范圍的情況下可以進行各種改變、替代和變換。而且，本發明的范圍不僅限于說明書所描述的過程、設備、手段、方法和步驟的具體實施例。本領域內的普通技術人員從本發明的公開內容將容易理解，根據本發明可以使用執行與在此所述的相應實施例基本相同的功能或者獲得與其基本相同的結果的、現有和將來要被開發的過程、設備、手段、方法或者步驟。因此，所附的權利要求旨在在它們的范圍內包括這樣的過程、設備、手段、方法或者步驟。
權利要求
1.一種輸電線路桿塔基礎上拔靜載荷試驗方法，其特征在于，包括 對桿塔基礎進行逐級差異加載，包括根據桿塔基礎基頂當前施加的總上拔荷載確定本級上拔荷載加載量并向桿塔基礎施加，分時多次測量所述桿塔基礎基頂的位移量，在本級上拔荷載作用下獲取的測量結果滿足預定位移穩定條件時，根據桿塔基礎基頂當前施加的總上拔荷載確定下一級上拔荷載加載量并重復執行本步驟，直至加載過程中出現與預設加載終止條件相應的情形； 對所述桿塔基礎進行逐級卸載，包括每級向桿塔基礎卸載預設荷載卸載量后維持預設時長，在所述預設時長內分時多次測量所述基頂的位移量，直至預設時長期滿時進行下一級卸載；重復執行本步驟直至完成各級卸載。
2.根據權利要求I所述的輸電線路桿塔基礎上拔靜載荷試驗方法，其特征在于，根據桿塔基礎基頂當前施加的總上拔荷載確定本級加載量包括 在所述桿塔基礎當前施加的總上拔荷載小于或等于第一上拔荷載閾值時，確定本級上拔荷載加載量為第一加載量，否則，確定本級上拔荷載加載量為第二加載量，所述第一加載量大于所述第二加載量。
3.根據權利要求I或2所述的輸電線路桿塔基礎上拔靜載荷試驗方法，其特征在于 在所述基頂當前施加的總上拔荷載小于或等于第一上拔荷載閾值時，所述位移穩定條件包括本級加載過程中測量結果連續出現第一情形至少I次； 在所述基頂當前施加的總上拔荷載大于第一上拔荷載閾值時，所述位移穩定條件包括本級加載過程中測量結果連續出現第一情形至少2次； 所述第一情形為本級加載過程中第N次、第N+1次以及第N+2次測量的各基頂位移量之間的差值不超過0. lmm, N為大于0的整數。
4.根據權利要求3所述的輸電線路桿塔基礎上拔靜載荷試驗方法，其特征在于，所述第一上拔荷載閾值為0. 5倍所述預估極限承載力。
5.根據權利要求3所述的輸電線路桿塔基礎上拔靜載荷試驗方法，其特征在于，對所述桿塔基礎施加的各級上拔荷載加載量均介于所述桿塔基礎的預估極限承載力的0. 05倍至0.2倍之間。
6.根據權利要求3所述的輸電線路桿塔基礎上拔靜載荷試驗方法，其特征在于， 所述第一加載量介于0. I倍所述預估極限承載力至0. 2倍所述預估極限承載力之間； 所述第二加載量介于0. 05倍所述預估極限承載力至0. I倍所述預估極限承載力之間。
7.根據權利要求I所述的輸電線路桿塔基礎上拔靜載荷試驗方法，其特征在于，所述加載終止條件為 第一加載終止條件本級上拔荷載作用下基頂位移量與本級上拔荷載加載量的比值，大于上一級上拔荷載作用下基頂位移量與上一級上拔荷加載量的比值的5倍，且基頂累計總位移量不小于5mm ； 或者，第二加載終止條件上一級上拔荷載作用下的基頂位移量不小于2mm，本級上拔荷載作用下基頂位移量與本級上拔荷載加載量的比值大于上一級上拔荷載作用下基頂位移量與上一級上拔荷載加載量的比值的2倍，且經不小于3h尚未達到相對穩定標準； 或者，第三加載終止條件桿塔基礎當前施加的總上拔荷載已達到設計要求的最大加載量；或者，第四加載終止條件為向桿塔基礎施加上拔荷載的加載設備提供反力支撐的反力鋼架達到其最大允許承載能力，或者，為所述反力鋼架提供反力支撐的反力支撐件的位移量達到預設允許值，或者，所述反力鋼架與加載設備之間的連接件或者所述反力鋼架與所述反力支撐件之間的連接設件的受力強度達到允許強度； 或者，第五加載終止條件桿塔基礎基頂的累計總位移量達到極限位移值。
8.根據權利要求7所述的輸電線路桿塔基礎上拔靜載荷試驗方法，其特征在于， 在所述加載終止條件為所述第一加載終止條件或所述第四加載終止條件時，所述預設卸載量為所述桿塔基礎預估極限承載力的0. 5倍； 和/或， 在所述加載終止條件為所述第二加載終止條件、所述第三加載終止條件或所述第五加載終止條件時，所述預設卸載量為所述桿塔基礎預估極限承載力的0. 2倍。
9.根據權利要求I所述的輸電線路桿塔基礎上拔靜載荷試驗方法，其特征在于，完成各級卸載之后，所述方法還包括 從卸載至所述基頂的當前施加總荷載為零的時刻開始，分時多次測量所述基頂的殘余位移量。
10.根據權利要求I或9所述的輸電線路桿塔基礎上拔靜載荷試驗方法，其特征在于， 所述分時多次測量過程中相鄰兩次測量的時間間隔為5min ； 和/或， 所述預設時長為15min。
全文摘要
本發明涉及一種輸電線路桿塔基礎上拔靜載荷試驗方法，包括對桿塔基礎進行逐級差異加載，包括根據桿塔基礎基頂當前施加的總上拔荷載確定本級上拔荷載加載量并向桿塔基礎施加，分時多次測量基頂的位移量，在本級上拔荷載作用下獲取的測量結果滿足預定位移穩定條件時，確定下一級上拔荷載加載量并重復執行本步驟，直至加載過程中出現與預設加載終止條件相應的情形；對桿塔基礎進行逐級卸載，包括每級向桿塔基礎卸載預設荷載卸載量后維持預設時長，分時多次測量所述基頂的位移量，直至預設時長期滿時進行下一級卸載；重復執行本步驟直至完成各級卸載。本發明減少了桿塔基礎上拔靜載荷試驗的工作量，提高了試驗過程及結果的可重復性。
文檔編號E02D33/00GK102966126SQ20121049208
公開日2013年3月13日 申請日期2012年11月27日 優先權日2012年11月27日
發明者丁士君, 程永鋒, 魯先龍, 陳培, 蘇榮臻 申請人:中國電力科學研究院