一种于桩顶施加垂直荷载的水平静载试验系统技术方案

本实用新型专利技术公开一种于桩顶施加垂直荷载的水平静载试验系统，包括竖向抗压静载试验装置和水平静载试验装置，在单桩竖向抗压静载试验垂直荷载加载至设计要求的单桩承载力特征值时，在维持垂直荷载不变的条件下进行单桩水平静载试验，为优化桩基设计提供试验数据。

Horizontal static load test system applying vertical load on pile top

The utility model discloses a horizontal vertical load applied on top of the pile static load test, static load test device including vertical compressive static load test device and the level of the bearing characteristic of single pile for loading to design the static load test of pile vertical load value, the vertical load in the same dimension conditions under the static load test of single pile, in order to optimize the design of pile foundation with test data.

【技术实现步骤摘要】
一种于桩顶施加垂直荷载的水平静载试验系统
本技术属于工业与民用建筑基桩检测领域，涉及作为建筑单桩水平静载试验，尤其涉及一种于桩顶施加垂直荷载的水平静载试验系统。
技术介绍
随着桩基技术和理论的不断发展，桩基础成为国内外应用最为广泛的一种基础形式，其工程质量涉及上部结构的安全。桩基础由基桩和连接于桩顶的承台共同组成，桩支承于坚硬的(基岩、密实的卵砾石层)或较硬的(硬塑粘性土、中密砂等)持力层，具有很高的竖向单桩承载力或群桩承载力，足以承担高层建筑的全部竖向荷载(包括偏心荷载)，常用的桩型主要有预制钢筋混凝土桩、预应力钢筋混凝土桩、钻(冲)孔灌注桩、人工挖孔灌注桩、钢管桩等。桩基础设计中，当桩基承受水平荷载时，应对桩基进行水平承载力验算。根据《JGJ106-2014建筑基桩检测技术规范》3.1.1条文规定，基桩检测应根据检测目的、检测方法的适用性、桩基的设计条件、成桩工艺等，合理选择单桩竖向抗压静载试验、单桩竖向抗拔静载试验、单桩水平静载试验等检测方法；3.3.8条规定，对设计有水平力要求的桩基工程，应采用单桩水平静载试验检测。桩的抗水平力和抗弯能力取决于桩和土的力学性能、桩的自由度、抗弯刚度、桩宽、桩顶约束等因素，试验条件应尽可能和实际工作条件接近，将各种影响降低到最小程度，使试验成果能尽量反映工程桩的实际情况。通常情况下，试验条件很难做到和工程桩的情况完全一致，《JGJ106-2014建筑基桩检测技术规范》等现行规程规范对单桩水平静载试验是在桩顶处于自由状态下提出的。大多数桩基工程中，桩基的设计通常由垂直荷载来控制，但对于火电厂的冷却塔等构筑物，垂直荷载往往容易满足要求，因承受的水平荷载较大，此时的桩基设计由水平荷载起控制作用。已有试验数据表明，桩顶施加垂直荷载时，单桩水平承载力有较大的提高。因此，开展桩顶施加垂直荷载的水平静载试验对优化桩基设计具有重要的工程实际意义。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种于桩顶施加垂直荷载的水平静载试验系统，便于开展桩顶施加垂直荷载的水平静载试验，为优化桩基设计提供试验数据。为达到上述目的，本技术采用如下技术方案：一种于桩顶施加垂直荷载的水平静载试验系统，包括竖向抗压静载试验装置和水平静载试验装置；竖向抗压静载试验装置包括垂直荷载反力系统、加荷及稳压系统和观测系统；垂直荷载反力系统采用锚桩横梁反力装置，采用4根锚桩和1根竖向抗压静载试验桩的方式布置，4根锚桩等距布置在1根竖向抗压静载试验桩四周，竖向抗压静载试验桩中心与锚桩中心之间的距离大于4D且大于2.0m，D为竖向抗压静载试验桩直径，通过4根锚桩对中间1根竖向抗压静载试验桩施加反力；竖向抗压静载试验装置的加荷及稳压系统包括施加垂直荷载千斤顶、主梁、副梁和垂直荷载测量仪器设备；通过主梁、副梁将4根锚桩相连，千斤顶安装于4根锚桩的几何中心，垂直荷载测量仪器设备安装在千斤顶与竖向抗压静载试验桩之间，通过千斤顶将荷载施加于竖向抗压静载试验桩，通过垂直荷载测量仪器设备控制荷载，荷载依次通过主梁、副梁传递至4根锚桩；竖向抗压静载试验观测系统包括基准桩、基准梁和竖向位移观测仪器设备；在两基准桩上固定基准梁，基准梁设置于竖向抗压静载试验桩附近，竖向位移观测仪器设备连接在竖向抗压静载试验桩和基准梁上；水平静载试验装置包括水平荷载反力系统、加荷及稳压系统和观测系统；水平荷载反力系统包括反力混凝土块体，通过反力混凝土块体和试坑壁土体提供反力；水平静载试验装置的加荷及稳压系统包括施加水平荷载卧式千斤顶、千斤顶固定装置和水平荷载测量仪器设备，施加水平荷载卧式千斤顶通过千斤顶固定装置与竖向抗压静载试验桩连接，水平荷载测量仪器设备安装在施加水平荷载卧式千斤顶和竖向抗压静载试验桩之间；在水平静载试验水平力施加过程中，通过安装在竖向抗压静载试验桩顶上的抗摩擦组件克服垂直荷载对桩顶水平方向的约束；水平静载试验装置包括水平位移观测仪器设备，水平位移观测仪器设备连接在竖向抗压静载试验桩和基准梁上。进一步，所述千斤顶固定装置包括钢垫块和球形铰支座，施加水平荷载卧式千斤顶通过钢垫块和球形铰支座与竖向抗压静载试验桩连接。进一步，竖向抗压静载试验桩桩身上采用膨胀螺栓锚固有薄钢片，薄钢片表面采用黄油或凡士林固定有玻璃片，竖向位移观测仪器设备安装在玻璃片上。进一步，所述水平位移观测仪器设备和竖向位移观测仪器设备为百分表或位移传感器，其分度值/分辨力优于或等于0.01mm。进一步，所述水平静载试验装置布置在地面下2.0m的试坑内。进一步，所述施加水平荷载卧式千斤顶为卧式千斤顶。本技术的于桩顶施加垂直荷载的水平静载试验系统，包括竖向抗压静载试验装置和水平静载试验装置，在单桩竖向抗压静载试验垂直荷载加载至设计要求的单桩承载力特征值时，在维持垂直荷载不变的条件下进行单桩水平静载试验，为优化桩基设计提供试验数据。【附图说明】图1为本技术桩顶施加垂直荷载的水平静载试验系统示意图；图1a桩顶施加垂直荷载的水平静载试验设备安装俯视图；图1b桩顶施加垂直荷载的水平静载试验观测装置侧视图；图中：1为主梁；2为副梁；3为垂直荷载测量仪器设备；4为施加垂直荷载千斤顶；5为抗摩擦组件；6为竖向抗压静载试验桩；7为锚桩；8为基准桩；9为基准梁；10为竖向位移观测仪器设备；11为反力混凝土块体；12为施加水平荷载卧式千斤顶；13为水平荷载测量仪器设备；14为钢垫块；15为球形铰支座；16为水平位移观测仪器设备。【具体实施方式】下面结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，本文所描述的实施例仅仅为本技术的一部分实施例，而非全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本技术保护范围。本技术于桩顶施加垂直荷载的水平静载试验系统，包括竖向抗压静载试验装置和水平静载试验装置，竖向抗压静载试验装置由垂直荷载反力系统、加荷及稳压系统和观测系统组成；水平静载试验装置由水平荷载反力系统、加荷及稳压系统和观测系统组成；在单桩竖向抗压静载试验垂直荷载加载至设计要求的单桩承载力特征值时，在维持垂直荷载不变的条件下进行单桩水平静载试验。垂直荷载反力系统采用锚桩横梁反力装置，采用4根锚桩7和1根竖向抗压静载试验桩6的方式布置，4根锚桩7等距布置在1根竖向抗压静载试验桩6四周，竖向抗压静载试验桩6中心与锚桩7中心之间的距离大于4D且大于2.0m，D为竖向抗压静载试验桩6直径，通过4根锚桩7对中间1根竖向抗压静载试验桩6施加反力；竖向抗压静载试验装置的加荷及稳压系统包括施加垂直荷载千斤顶4、主梁1、副梁2和垂直荷载测量仪器设备3；通过主梁1、副梁2将4根锚桩7相连，千斤顶4安装于4根锚桩7的几何中心，垂直荷载测量仪器设备3安装在千斤顶4与竖向抗压静载试验桩6之间，通过千斤顶4将荷载施加于竖向抗压静载试验桩6，通过垂直荷载测量仪器设备3控制荷载，荷载依次通过主梁1、副梁2传递至4根锚桩7；竖向抗压静载试验观测系统包括基准桩8、基准梁9和竖向位移观测仪器设备10；在两基准桩8上固定基准梁9，基准梁9设置于竖向抗压静载试验桩6附近，竖向位移观测仪器设备10连接在竖向抗本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种于桩顶施加垂直荷载的水平静载试验系统，其特征在于：包括竖向抗压静载试验装置和水平静载试验装置；竖向抗压静载试验装置包括垂直荷载反力系统、加荷及稳压系统和观测系统；垂直荷载反力系统采用锚桩横梁反力装置，采用4根锚桩(7)和1根竖向抗压静载试验桩(6)的方式布置，4根锚桩(7)等距布置在1根竖向抗压静载试验桩(6)四周，竖向抗压静载试验桩(6)中心与锚桩(7)中心之间的距离大于4D且大于2.0m，D为竖向抗压静载试验桩(6)直径，通过4根锚桩(7)对中间1根竖向抗压静载试验桩(6)施加反力；竖向抗压静载试验装置的加荷及稳压系统包括施加垂直荷载千斤顶(4)、主梁(1)、副梁(2)和垂直荷载测量仪器设备(3)；通过主梁(1)、副梁(2)将4根锚桩(7)相连，千斤顶(4)安装于4根锚桩(7)的几何中心，垂直荷载测量仪器设备(3)安装在千斤顶(4)与竖向抗压静载试验桩(6)之间，通过千斤顶(4)将荷载施加于竖向抗压静载试验桩(6)，通过垂直荷载测量仪器设备(3)控制荷载，荷载依次通过主梁(1)、副梁(2)传递至4根锚桩(7)；竖向抗压静载试验观测系统包括基准桩(8)、基准梁(9)和竖向位移观测仪器设备(10)；在两基准桩(8)上固定基准梁(9)，基准梁(9)设置于竖向抗压静载试验桩(6)附近，竖向位移观测仪器设备(10)连接在竖向抗压静载试验桩(6)和基准梁(9)上；水平静载试验装置包括水平荷载反力系统、加荷及稳压系统和观测系统；水平荷载反力系统包括反力混凝土块体(11)，通过反力混凝土块体(11)和试坑壁土体提供反力；水平静载试验装置的加荷及稳压系统包括施加水平荷载卧式千斤顶(12)、千斤顶固定装置和水平荷载测量仪器设备(13)，施加水平荷载卧式千斤顶(12)通过千斤顶固定装置与竖向抗压静载试验桩(6)连接，水平荷载测量仪器设备(13)安装在施加水平荷载卧式千斤顶(12)和竖向抗压静载试验桩(6)之间；在水平静载试验水平力施加过程中，通过安装在竖向抗压静载试验桩(6)顶上的抗摩擦组件(5)克服垂直荷载对桩顶水平方向的约束；水平静载试验装置包括水平位移观测仪器设备(16)，水平位移观测仪器设备(16)连接在竖向抗压静载试验桩(6)和基准梁(9)上。...

【技术特征摘要】
1.一种于桩顶施加垂直荷载的水平静载试验系统，其特征在于：包括竖向抗压静载试验装置和水平静载试验装置；竖向抗压静载试验装置包括垂直荷载反力系统、加荷及稳压系统和观测系统；垂直荷载反力系统采用锚桩横梁反力装置，采用4根锚桩(7)和1根竖向抗压静载试验桩(6)的方式布置，4根锚桩(7)等距布置在1根竖向抗压静载试验桩(6)四周，竖向抗压静载试验桩(6)中心与锚桩(7)中心之间的距离大于4D且大于2.0m，D为竖向抗压静载试验桩(6)直径，通过4根锚桩(7)对中间1根竖向抗压静载试验桩(6)施加反力；竖向抗压静载试验装置的加荷及稳压系统包括施加垂直荷载千斤顶(4)、主梁(1)、副梁(2)和垂直荷载测量仪器设备(3)；通过主梁(1)、副梁(2)将4根锚桩(7)相连，千斤顶(4)安装于4根锚桩(7)的几何中心，垂直荷载测量仪器设备(3)安装在千斤顶(4)与竖向抗压静载试验桩(6)之间，通过千斤顶(4)将荷载施加于竖向抗压静载试验桩(6)，通过垂直荷载测量仪器设备(3)控制荷载，荷载依次通过主梁(1)、副梁(2)传递至4根锚桩(7)；竖向抗压静载试验观测系统包括基准桩(8)、基准梁(9)和竖向位移观测仪器设备(10)；在两基准桩(8)上固定基准梁(9)，基准梁(9)设置于竖向抗压静载试验桩(6)附近，竖向位移观测仪器设备(10)连接在竖向抗压静载试验桩(6)和基准梁(9)上；水平静载试验装置包括水平荷载反力系统、加荷及稳压系统和观测系统；水平荷载反力系统包括反力混凝土块体(11)，通过反力混凝土块体(11)和试坑壁土体提供反力；水平静载试验装置的加荷及稳压系统包括施加水平荷载卧式千斤顶(12)...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘志伟，程东幸，张希宏，李党民，牛志强，鄢治华，王延辉，胡昕，
申请(专利权)人：中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司，
类型：新型
国别省市：陕西,61